Non linear distributions of temperature and their long term creep-relaxation behaviour interaction in R.C. homogeneous and composite R.C.-steel bridges

The analysis of the response of bridges to thermal actions is a particularly relevant topic, as confirmed by several cases of damages suffered by this type of structures reported in literature. Bridge structures are subject to non-linear temperature distributions generating compatibility stresses in order to satisfy the plane section hypothesis under Bernoulli beam bending. Moreover when redundant structures are considered, the effect of thermal actions produces additional stresses due to the reactions of the redundant restraints. In this framework, the aim of the present work is to evaluate the influence of the long term creep-relaxation behaviour of concrete on these stresses. In order to do this, various techniques for the analysis in the viscoelastic field are studied with reference to this particular problem, arriving to define the exact formulation which should be adopted in the case in which the sinusoidal variation in time of the temperature distributions is considered. However, in addition to the exact formulation, also approximate solutions, more suitable for the engineering practice, are explored. In particular, in order to show the application of the procedures for the long-term analysis in the viscoelastic field to real bridge structures, two case studies are analysed: a multi-span box girder bridge and a simply supported bridge with composite deck. Moreover this second structure allows to show the extension of the procedure to the case of non-homogenous cross sections, in order to provide the necessary tools to analyse also composite reinforced concrete-steel bridges.

L'analisi della risposta dei ponti alle azioni termiche è una tematica particolarmente rilevante, come confermato da diversi casi di gravi danni subiti da strutture di questo tipo e documentati in letteratura. Le strutture da ponte sono soggette a distribuzioni di temperatura non lineari che generano sforzi di compatibilità necessari affinché sia soddisfatta l'ipotesi di sezione piana secondo la teoria della trave inflessa di Bernoulli. Inoltre, quando si considerano strutture iperstatiche, l'effetto delle azioni termiche produce sollecitazioni aggiuntive dovute alle reazioni dei vincoli iperstatici. In questo quadro, lo scopo del presente lavoro è valutare l'influenza del comportamento a lungo termine del calcestruzzo su queste sollecitazioni. A tal fine vengono studiate diverse tecniche di analisi in campo viscoelastico, con riferimento a questo particolare problema, arrivando a definire la formulazione esatta che dovrebbe essere adottata nel caso in cui si consideri la variazione sinusoidale nel tempo delle distribuzioni di temperatura. Tuttavia, oltre alla formulazione esatta, vengono esplorate anche soluzioni approssimate, più adatte alla pratica ingegneristica. In particolare, al fine di mostrare l'applicazione delle procedure per l'analisi a lungo termine in campo viscoelastico a strutture da ponte reali, sono stati analizzati due casi studio: un ponte a cassone con travata continua su più campate ed un ponte in semplice appoggio con sezione mista acciaio-calcestruzzo. Questa seconda struttura permette inoltre di mostrare l'estensione della procedura descritta al caso di sezioni trasversali non omogenee, al fine di fornire gli strumenti necessari per analizzare anche i ponti con sezione mista acciaio-calcestruzzo.