Effects of the spatial variability of the seismic ground motion on long bridge structures

The research represents a parametric study on the nonlinear response of a series of long bridge structures subjected to spatially variable ground motions. Bridges differ in the total length, bay length, irregular geometry in elevation, modelling assumptions, and in piers configuration and ductility level. The structures are excited by three sets of spatially variable ground motions derived from real records of the Parkfield 2004 and San Simeon 2003 earthquakes available from the UPSAR and the Turkey Flat Valley arrays. The structural responses to the incoherent and to the fully coherent excitation are compared with the aim to further contribute to the identification of the cases in which the uniform excitation assumption become unsafe. Results show that multiple-support excitation may increase the seismic demand in terms of displacements, shear force and bending moment in the piers of irregular bridges up to 50% with respect to the uniform excitation case. Finally, the effectiveness of the provisions of the Italian design code NTC08 and Eurocode 8-2 in the prediction of the response of the selected bridges under multiple-support excitation is assessed comparing the results with those of the nonlinear time history analyses.

La ricerca rappresenta uno studio parametrico sulla risposta sismica non lineare di un gruppo di strutture da ponte soggette a moto sismico spazialmente variabile. Le strutture esaminate differiscono per lunghezza totale, lunghezza delle campate, geometria irregolare in elevazione, aspetti di modellazione, tipologia e duttilità delle pile. Le strutture sono state studiate mediante analisi dinamica non lineare applicando tre differenti gruppi di accelerogrammi spazialmente variabili relativi agli eventi sismici di Parkfield 2004 e San Simeon 2003, registrati dalle reti accelerometriche UPSAR e Turkey Flat Valley. La risposta strutturale in condizioni di moto variabile è stata confrontata con quella in condizioni di moto uniforme al fine di contribuire all'identificazione dei casi in cui l'ipotesi di moto sincrono si rivela inaccurata e non a favore di sicurezza. I risultati mostrano che la risposta strutturale ad input variabile in termini di spostamenti, sforzo di taglio e momento flettente nelle pile è superiore fino al 50% rispetto alla risposta ad input uniforme. Infine, si è testata l'efficacia delle disposizioni delle norme NTC08 ed Eurocodice 8-2 applicandole alle strutture studiate e confrontando i risultati con quelli delle analisi dinamiche non lineari.