Riassunto analitico
Il progresso in ambito strutturale si dirige verso costruzioni sempre più alte, snelle, geometricamente complesse e ottimizzate nelle quantità di materiale utilizzato. Questo andamento va di pari passo con una crescente vulnerabilità nei confronti dell’azione del vento, che in alcune ragioni del pianeta rappresenta l’azione più gravosa che possa investire una struttura. Tipicamente, il vento agisce sulla struttura come forza statica e forzante dinamica, generando potenziali oscillazioni e interazioni dinamiche significative per alcune tipologie di strutture come ponti di grande luce. Lo studio approfondito del vento in tutti questi suoi aspetti ha uno sviluppo recente, grazie anche all’invenzione della Galleria del Vento nel 1871 da Francis Herbert Wenham che ha permesso lo studio approfondito e la simulazione realistica del comportamento delle strutture nei confronti dell’azione del vento.
L’obiettivo di questa tesi è quello di analizzare nello specifico gli effetti del vento su un ponte ad arco moderno in acciao, che possono essere viste sotto forma di semplici azioni statiche orizzontali, sicuramente significative su una struttura snella e leggera in acciaio, ma anche sotto forma di fenomeni dinamici, come i fenomeni aeroelastici. Questi fenomeni richiedono un approccio diverso poiché nascono da un’interazione dinamica tra il flusso del vento e l’oscillazione della struttura generando conseguenze di grave entità su quest’ultima. Essi vengono analizzati nello specifico della progettazione ingegneristica soltanto recentemente.
Lo studio degli effetti del vento su un ponte ad arco viene sviluppato secondo due percorsi paralleli. Un primo percorso prevede un approccio progettuale, governato dalle normative, in cui si definisce la struttura, si realizza un modello agli elementi finiti del ponte, si calcolano e applicano le azioni statiche rappresentanti il flusso del vento, che vengono aggiunte alle altre azioni previste dalle normative, per analizzarne i risultati e il comportamento strutturale. Tramite tali risultati poi si studia la sensibilità della struttura ai possibili fenomeni aeroelastici. Un secondo percorso invece, ad approccio più realistico, è volto ad analizzare come il vento investa effettivamente la struttura e che conseguenze si possono riscontrare. Per procedere in questo senso si fa uso di un software di simulazione fluidodinamica (CFD), che simuli una galleria del vento e permetta di apprezzarne i risultati approssimati.
Successivamente si presenta una possibile configurazione geometrica alternativa del ponte che possa presentare risposte migliori o innovative nei confronti di particolari effetti del vento. Essa viene posta a confronto con il ponte ad arco oggetto della tesi sotto svariati aspetti per analizzarne i vantaggi e gli svantaggi. In particolare si analizzano nel dettaglio le prestazioni torsionali delle due strutture, fortemente legate alla sensibilità ai fenomeni aeroelastici, e realizzando analisi dinamiche non lineari (Time – History Analysis) si studiano le capacità torsionali effettive di tali configurazioni. Seppur la geometria alternativa presentata non costituisca una reale possibilità progettuale, permette di ragionare qualitativamente e quantitativamente sui vantaggi ottenibili nei confronti del vento, delle azioni orizzontali o dei fenomeni aeroelastici tramite modifiche mirate e poco invasive della configurazione geometrica.
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