27.-teoria-e-progetto-dei-ponti-analisi-sismica-ii.pptx
TRANSCRIPT
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
1/25
Lezione n27
Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
2/25
Lezione n27
Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Most of the bridges are realized with simply supported deck.
For the evaluation of the seismic behaviour of as-built condition of the
retrofitted condition that maintain the static scheme (presence of
discontinuity of the deck) a simplified methodology can be adopted. It is
base on the following steps:The pier can be considered a simple oscillator with a mass given by
the tributary mass relative to the deck and the mass of the pier.
The non linearity can be considered as concentrated at the pier base
and assumed of elasto-perfectly plastic type
The capacity of the pier represented by the shear displacement curve
evaluated starting to the yielding and ultimate rotation on the plastichinge at the pier base
The response is evaluated by Push-over analysis using the N2
method
The verification is made in term of ductile and fragile mechanisms
Analysis methodsSimplified non-linear analysis: Simply supported Bridges
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
3/25
Lezione n27
Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Analysis methodsSimplified non-linear analysis: Simply supported Bridges
Transversal direction: determination of the SDOF characteristics
Mass of the simplified system
Effective height the pier
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
4/25
Lezione n27
Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Analysis methodsSimplified non-linear analysis: Simply supported Bridges
Transversal direction: determination of the capacity
On the basis of the simplified model the
capacity of the pier can be evaluated
starting form the linearized Moment-
Curvature relationship and evaluating the
yielding and ultimate top displacements
using the following formula
Length of the plastic hinge
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
5/25
Lezione n27
Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Analysis methodsSimplified non-linear analysis: Simply supported Bridges
Transversal direction: Evaluation of the performance point by N2
F emax
x
F y
xmaxxy
x
F y
xmax,exy xmax,e
y
e
F
FR
max, 12 RF emax
Principle of equal displacement Principle of equal Energy
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
6/25
Lezione n27
Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Analysis methodsSimplified non-linear analysis: Simply supported Bridges
(behaviour factor)
Evaluation of strength reduction
factors for earthquake-resistant design,
Miranda Bertero ( 1994) E. Spectra vol
10 n2
http://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdfhttp://www.ce.berkeley.edu/~mahin/CE227/MirandaAndBertero1994.pdf -
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
7/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Analysis methodsSimplified non-linear analysis: Simply supported Bridges
V
1u1y
1uV
1yV
2y 2u
2yV2u
V1 2
Pila 2
Pila 1
V
1u1y
1uV
1yV
2y 2u
2yV2u
V1 2
Pila 2
Pila 1
imm
As soon as we have found the global multilinear capacity curve of the bridge,
built considering all the piers in parallel, the above procedure can be easily
applied considering the global mass as the sum of the single masses
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
8/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Analysis methodsSimplified non-linear analysis: Continuous deck bridges
Mono-modal method
Distribution of force
Participation
factor V*
u*
Bi-linearization
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
9/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Analysis methodsSimplified non-linear analysis: Continuous deck bridges
Evaluation of the maximum
displacement
To be compared
With the capacity
V *
u*
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
10/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
11/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge (ordinary bridge)
Geometry
1 2 3 45
fc= 25 MPa
fsy= 400 MPa
Concrete
Steel
Soil BVS,30> 500m/s
Class IV
Data
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
12/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Definition of the seismic input
Nominal life (ordinary bridge): VN= 50 years
Class: IV Cu = 2
Reference life : VR= Cu VN= 100 years
Soil B
Life safety level (SLV)
PR=10% TR=949 y.
Collapse prevention (SLC)
PR=5% TR=1950 y.
NTC08 provide discrete TR. Therefore
an interpolation of data is needed
U i it d li St di R T Di ti t di I i
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
13/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Definition of the seismic input
Nominal life (ordinary bridge): VN= 50 years
Class: IV Cu = 2
Reference life : VR= Cu VN= 100 years
Soil B
Life safety level (SLV)
PR=10% TR=949 y.
Collapse prevention (SLC)
PR=5% TR=1950 y.
NTC08 provide discrete TR. Therefore
an interpolation of data is needed
U i it d li St di R T Di ti t di I i
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
14/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Evaluation of weight and mass (pier 5)
Mass of the deck
Height of the deck respect to ground
Total weight of the pier cap
Height of the pier cap
Linear weight of the pier
Height of the pier
Total weight of the pier
Height of foundation
Axial force on the pier
Total mass
10.0 m
U i it d li St di R T Di ti t di I i
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
15/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Evaluation of Moment-rotation of the pier base
Bi-linearization
Concrete: Kent-Park model
Steel
N=5437 kN
U i it d li St di R T Di ti t di I i
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
16/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Evaluation of the capacity of the piers (Force-displacement law)
Pier 5
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
17/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Evaluation of the seismic Demand (transversal direction)
Fundamental period
Spectral acceleration (SLV)
Spectral Displacement
Base-shear
Base Moment
17
(T > Tc) equal
displacement
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
18/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Evaluation of the seismic Capacity (Longitudinal direction)
Bilinearization of the
Multilinear law
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
19/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Evaluation of the seismic Demand (Longitudinal direction)
(non-linear response)
For example for the pier 5
L i 27
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
20/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Verification format (Ductile mechanisms)
ySLD
SLCSLV
eleluSLC
/
./
43
51
Pier 5
L i 27
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
21/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Verification format (Ductile mechanisms)
L i 27
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
22/25
Lezione n27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Verification format (Fragile mechanisms)
Axial force contribution
Concrete contribution
Reinforcement contribution
L i 27
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
23/25
Lezione n 27Universit degli Studi Roma TreDipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Verification format (Fragile mechanisms)
Lezione n27
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
24/25
Lezione n 27Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
Verification format (Fragile mechanisms)
Pier 5
Lezione n27
Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
-
8/10/2019 27.-Teoria-e-Progetto-dei-Ponti-Analisi-sismica-II.pptx
25/25
Lezione n 27Universit degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria
Corso di Teoria e Progetto di Ponti A/A 2013-2014 - Dott. Ing. Fabrizio Paolacci
Simply supported bridge
The level of safety is encountered both for SLV and SLC
In conclusion the bridge does not have an enough level of safety both
with respect to ductile mechanism and to fragile one
A retrofitting action has to be adopted.
SLV
SLC