Il rischio sismico delle reti infrastrutturali e la vulnerabilità sismica di strutture esistenti

Nell'elaborato, dopo una parte introduttiva a carattere descrittivo sui terremoti e sul concetto di rischio con riferimento alla definizione dei parametri di pericolosità, vulnerabilità ed esposizione, connessi con il rischio sismico unitamente alla definizione delle curve di fragilità delle 4 tipologie di rischio legato alle infrastrutture (ovvero il rischio idraulico, il rischio frane, il rischio strutturale e, appunto, il rischio sismico), viene preso in considerazione il rischio nelle reti infrastrutturali e poi vengono considerate 3 tipologie di strutture ovvero i ponti, le volte a crociera e i fabbricati industriali. Nel caso dei ponti ci si sofferma in modo particolare sulla fragilità strutturale derivante dai cavi post-tesi e dalle selle "gerber", la cui presenza determina sempre la necessità di apposite indagini in sede di verifica, indipendentemente dalla classe di attenzione del ponte. Oltre a ciò, vengono prese in considerazione le tecniche di adeguamento sismico dei ponti alle vigenti norme mediante l'installazione di isolatori sismici. È stata poi presa in considerazione la necessità di calibrare i modelli numerici finalizzati a valutare lo stato di sollecitazione di un ponte, secondo diverse metodologie (prove sperimentali come nel caso di una verifica sul ponte "Musumeci" di Potenza), realizzazione di profili vibrazionali con tavola vibrante su un modello in scala di volta a crociera, realizzato a sua volta con prototipazione rapida (stampa 3D), utilizzo di modelli matematici con sistemi meccanici a 2 gradi di libertà e listati in linguaggio Matlab nel caso dei fabbricati industriali a un piano, al fine di valutare l'influenza della presenza di un carroponte con carico appeso sulla risposta sismica di dette strutture. Il danneggiamento viene calcolato secondo la teoria del danno cumulativo di Miner prendendo in considerazione separatamente il contributo dovuto al carico e quello dovuto alla trave del carroponte. L'ingresso in spostamento per il sistema "portale con carico" deriva da quello rilevato dai sismografi, mentre per calcolare l'ingresso in spostamento dovuto al contributo della trave del carroponte si è fatto riferimento alla teoria delle piastre piane inflesse per schematizzare le ruote del carroponte e da essa ottenere la costante elastica delle stesse. Con tale costante elastica, utilizzando dei metodi matriciali, è risultato possibile calcolare lo spostamento della trave del carroponte (con la relativa reazione vincolare sull'incastro del pilastro assunto come "trave a mensola") e quindi da esso in Matlab è possibile risalire al contributo sul danneggiamento dei pilastri dovuto alla trave del carroponte. La risposta dinamica è possibile ottenerla in entrambi i casi con una analisi nel dominio del tempo (metodo della trasformata di Laplace) con modellazione con sistemi meccanici a 2 gradi di libertà per i rispettivi sistemi "portale con carico" e "portale con trave del carroponte". Lo studio di fattibilità effettuato dimostra che, quindi, è possibile ottenere una stima che si ritiene anche abbastanza precisa, del danneggiamento dei pilastri a seguito di un'azione sismica sia in assenza che in presenza di un carroponte.