Ponti ad arco in muratura interagenti con il riempimento : un approccio di analisi limite NURBS adattativa per la valutazione della capacità portante

In this work the study of masonry arch bridges is considered, with particular reference to the arch-backfill interaction. In fact, the presence of the backfill has beneficial effects on the stability and strength of the arch itself, although its modelling is often simplified in literature. This issue is part of the broader context of the study of the structural behaviour of masonry vaults. Therefore, an adaptive NURBS limit analysis approach with kinematic method is proposed in accordance with Heyman's theory of masonry behaviour. NURBS objects are used for modeling, i.e. particular functions that allow an extremely precise description of the structure, and an automatic optimization procedure is adopted using a genetic algorithm (GA). This procedure is then adopted for the assessment of load-bearing capacity and the assessment of the effects of possible movements of the support for masonry arches. In this study, particular attention is paid to model the presence of the backfill, using simplified and more complex approaches, such as three-dimensional solid modeling NURBS. The aim of this work is therefore the presentation and verification of the GA NURBS kinematic limit analysis method in its declinations, and its ability to adequately consider the arch-fill interaction.

In questo lavoro viene considerato lo studio dei ponti ad arco in muratura, con particolare riferimento all’interazione tra arco e riempimento. Infatti la presenza del riempimento comporta effetti benefici sulla stabilità e resistenza dell’arco stesso, sebbene in letteratura la sua modellazione risulti spesso semplificata. Tale problematica si inserisce nel contesto più ampio dello studio del comportamento strutturale delle volte in muratura. Viene proposto quindi un approccio di analisi limite NURBS adattativa con metodo cinematico in accordo alla teoria di Heyman riguardo il comportamento della muratura. Si utilizzano oggetti NURBS per la modellazione, ossia particolari funzioni che consentono una descrizione estremamente precisa della struttura, e si adotta una procedura di ottimizzazione automatica tramite un algoritmo genetico (GA). Tale procedura viene quindi adottata per la valutazione della capacità portante e la valutazione degli effetti di possibili cedimenti delle zone di appoggio per archi in muratura. In questo studio viene posta particolare attenzione alla modellazione della presenza del riempimento, utilizzando approcci semplificati e più complessi, come la modellazione solida tridimensionale NURBS. Scopo di tale lavoro risulta quindi la presentazione e la verifica della procedura di analisi limite con metodo cinematico GA NURBS nelle sue declinazioni, e la sua capacità nel riuscire a considerare in maniera adeguata l’interazione arco-riempimento.