Monitoraggio statico e dinamico dei ponti strallati

The use of inclined cables to support the deck of a bridge is a principle known since the XIX century, but the modern conception of bridges having stays as the only supporting system is relatively recent, introduced starting from the second half of the XX century. Since the first realizations, the most important aspect has concerned the control of the geometry during the construction by adjusting the tension of the stays. The management of the construction phases and subsequently of the final proof testing of the completed structure are part of a wider process that converges in the structural monitoring for the control of its static and dynamic behavior at service conditions. In the case of cable-stayed bridges, given their importance and complexity, it is fundamental to elaborate this process with a unitary vision in order to obtain, at the end of the construction, a calibrated numerical model that can reproduce the real behavior of the structure and therefore interpret its evolution over time. In this thesis, the process of control of the conditions of a real cable-stayed bridge, the Filomena Delli Castelli Bridge over the Saline River in the province of Pescara, has been analyzed in order to provide a correct procedure for the realization of the static and dynamic monitoring of cable-stayed bridges. Actually, all the phases of construction and the proof testing of the structure have been followed, which have provided on one hand the acquisition of static and dynamic measurements through an extensive campaign of in-site investigations, and on the other hand, the development of Finite Elements models and numerical analysis for the interpretation of the experimental results. Thus, two validated and calibrated Finite Elements models have been obtained for the design of a continuous structural health monitoring system, one for static monitoring, i.e. for the control of the tension in the stays, derived from the analysis of the construction phases, and the other for the dynamic monitoring, derived from the analysis of the proof tests. Once the system has been installed on the bridge, after an initial stabilization period, it will be possible to analyze the obtained results to understand the limits and, especially, the potential of this technology.

L’utilizzo di cavi obliqui per sostenere l’impalcato di un ponte è un principio conosciuto dal XIX secolo, ma la concezione moderna di ponti aventi gli stralli come unico sistema portante è relativamente recente, introdotta a partire dalla seconda metà del XX secolo, e sin dalle prime realizzazioni l’aspetto più importante ha riguardato il controllo della geometria durante la costruzione mediante la regolazione della tensione degli stralli. La gestione delle fasi costruttive e successivamente delle prove di collaudo dell’opera finita rientrano in un processo più ampio che confluisce nel monitoraggio strutturale per il controllo in esercizio del suo comportamento statico e dinamico. Nel caso dei ponti strallati, data la loro importanza e complessità, risulta fondamentale elaborare questo processo con una visione unitaria al fine di ottenere a valle della costruzione un modello numerico calibrato in grado di riprodurre con adeguata accuratezza il comportamento reale della struttura e consentire l’interpretazione della sua evoluzione nel tempo. Nella presente tesi è stato analizzato il processo di controllo delle condizioni di un caso reale, il Ponte Filomena Delli Castelli sul Fiume Saline nella provincia di Pescara, con l’obiettivo di fornire una corretta procedura per la realizzazione del monitoraggio statico e dinamico dei ponti strallati. Sono state seguite, infatti, tutte le fasi di costruzione e collaudo dell’opera, che hanno previsto da un lato l’acquisizione di misure statiche e dinamiche tramite un’estesa campagna di indagini in situ, dall’altro lo sviluppo di modelli agli Elementi Finiti e analisi numeriche per l’interpretazione dei risultati sperimentali. Sono stati così ottenuti due modelli agli Elementi Finiti validati e calibrati per la progettazione di un sistema di monitoraggio strutturale permanente, uno per il monitoraggio statico, ovvero per il controllo della tensione negli stralli, derivante dall’analisi delle fasi costruttive, e l’altro per il monitoraggio dinamico derivante dall’analisi del collaudo. Una volta installato il sistema sul ponte, dopo un periodo iniziale di stabilizzazione, sarà possibile analizzare i dati ottenuti per comprendere i limiti e soprattutto le potenzialità di questa tecnologia.