Informazioni sul progetto
Il ricalcolo del ponte è stato condotto su richiesta dell'Ufficio del Genio Civile del Canton Zurigo. Nell'ambito di una perizia sulla sicurezza a taglio del ponte, l'ancoraggio specifico del tendine del sistema di post-tensione è risultato insufficiente in corrispondenza di uno degli appoggi d'angolo della sovrastruttura del ponte obliquo.
Sfide ingegneristiche
La sovrastruttura presenta diverse caratteristiche staticamente rilevanti, come una dettagliatura inadeguata dell'armatura a taglio e l'influenza del particolare sistema di post-tensione sugli appoggi delle travi. Tutti questi aspetti sono stati considerati nella successiva analisi strutturale dettagliata.
Le anime delle travi longitudinali sono armate a taglio con staffe. Alcuni bracci sono ancorati solo parzialmente nella parte superiore della sezione trasversale, mentre sono completamente ancorati mediante piegature nella parte inferiore. Il resto delle staffe soddisfa i requisiti di dettaglio secondo il codice svizzero.
La zona di appoggio dell'anima più sollecitata è stata analizzata in dettaglio mediante un approccio per livelli di approssimazione con un grado di sofisticazione crescente. In primo luogo, le equazioni di progetto del codice svizzero sono state utilizzate per stimare la resistenza a taglio. Questo approccio standard ha dovuto essere modificato sulla base della letteratura scientifica e della ricerca sperimentale per tenere conto della dettagliatura inadeguata delle staffe. Le analisi sono state poi ulteriormente affinate utilizzando modelli a traliccio dettagliati. Come fase finale, il flusso locale delle forze è stato analizzato mediante analisi agli elementi finiti non lineari (FE) basate sul metodo dei campi di tensione elasto-plastici utilizzando IDEA StatiCa Detail.
L'analisi FE inelastica ha fornito un'importante verifica dei risultati precedenti, derivati dai modelli puntone-e-tirante. Ha considerato l'armatura a taglio distribuita in modo più dettagliato e, allo stesso tempo, ha investigato automaticamente il corrispondente stato di tensione nel calcestruzzo utilizzando le inclinazioni locali ottimali del campo di compressione. Basandosi sulla modellazione esplicita dell'aderenza dell'armatura, questo approccio ha consentito una considerazione dettagliata delle specifiche condizioni di ancoraggio delle staffe. In questo senso, ha rappresentato un ulteriore affinamento delle analisi puntone-e-tirante.
Poiché IDEA StatiCa Detail tiene conto del comportamento deformativo e della compatibilità delle deformazioni, ha fornito anche preziose informazioni sulla domanda di deformazione dei materiali. In particolare, per gli elementi con basso rapporto di armatura a taglio è probabile che si verifichino angoli molto ridotti del campo di compressione nel calcestruzzo. Da un lato, le corrispondenti grandi deformazioni trasversali riducono la resistenza a compressione del calcestruzzo. Dall'altro, le deformazioni risultanti nelle staffe possono raggiungere un livello critico e, quindi, essere determinanti per la capacità ultima della trave. Mentre entrambi gli effetti dipendenti dalla deformazione sono difficili da considerare in un modello puntone-e-tirante, essi sono esplicitamente considerati in IDEA StatiCa Detail. Il programma ha ridotto la resistenza a compressione del calcestruzzo in funzione dello stato locale di deformazione trasversale e ha anche verificato le deformazioni nelle staffe. L'implementazione del modello della corda tesa in IDEA StatiCa Detail è stata di grande valore per la quantificazione della concentrazione delle deformazioni dell'armatura nelle fessure e, quindi, per la valutazione realistica della domanda di deformazione a bassi angoli del campo di compressione.
Risultati e soluzioni
Per gran parte della struttura è stato possibile dimostrare una sufficiente sicurezza strutturale sulla base delle analisi dettagliate. Tuttavia, in corrispondenza di uno dei 10 appoggi del ponte, è rimasta una carenza dovuta all'ancoraggio improprio dell'armatura flessionale all'appoggio. Questo punto debole concettuale è stato ripristinato con una misura di rinforzo appositamente sviluppata per garantire la continuità operativa in sicurezza per la restante vita utile della struttura, di alcuni anni, senza significative restrizioni d'uso. Per rinforzare la zona di appoggio interessata, è stata installata una corda di trazione esterna in acciaio come armatura flessionale aggiuntiva per assorbire la forza di trazione longitudinale dovuta al taglio all'appoggio. Il collegamento con la struttura esistente è stato realizzato meccanicamente mediante barre filettate passanti e tasselli incollati, nonché una connessione a contatto con l'appoggio strutturale attuale e la trave trasversale d'estremità.
La misura è stata attuata mentre il ponte era in esercizio, con traffico ridotto. L'intera pianificazione e la direzione lavori della campagna di retrofit sono state condotte da dsp. Il rilievo dell'armatura esistente necessario per determinare le posizioni di perforazione dettagliate è stato anch'esso eseguito da dsp mediante Profometer e Georadar.
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