Valutazione del rischio strutturale dei ponti esistenti con riferimento ai ponti a graticcio in c.a.p.

The thesis addresses the issue of the structural risk of existing bridges, focusing on simply supported PC girder decks, one of the most common typologies of bridges. Starting from the analysis of the regulatory evolution in the last century, with respect to both traffic loads and the technical standards for pre-stressed elements, the vulnerability of bridges is investigated as a function of the historical period. Once the design stresses for a large number of decks with different geometry have been calculated and a simplified design of the same has been carried out, the capacity/demand ratio is evaluated for different construction periods. The vulnerability study is then extended with a probabilistic approach, determining the fragility curve for traffic loads including the variability of the properties of the materials, the intensity of the actions and the uncertainties of the model, parameterized with respect to the construction period and the span of the decks. Afterwards, the topic of steel corrosion is briefly discussed and a degradation model is incorporated into the evaluation of the fragility curves, to investigate the evolution of vulnerability over time. Finally, the thesis is completed with considerations on the hazard of traffic loads and the exposure of infrastructure elements. The objective is to provide useful tools for the quantitative assessment of structural risk for the management of the large heritage of existing bridges.

La tesi affonta il tema del rischio strutturale dei ponti esistenti, focalizzando l'attenzione su una delle tipologie più diffuse: i ponti con impalcati a graticcio in c.a.p. semplicemente appoggiati. Partendo dall'analisi dell'evoluzione normativa nell'ultimo secolo, sia rispetto ai carichi da traffico che alle norme tecniche per elementi in precompresso, è inizialmente indagata la vulnerabilità dei ponti in funzione del periodo storico. Calcolate le sollecitazioni di progetto per un elevato numero di impalcati con diversa geometria e condotto un dimensionamento semplificato degli stessi, è valutato il rapporto capacità/domanda al variare del periodo di costruzione. Lo studio della vulnerabilità è poi esteso con un approccio probabilistico, determinando curve di fragilità per carichi da traffico comprensive della variabilità delle proprietà dei materiali, dell'intensità delle azioni e delle incertezze di modello, parametrizzate rispetto il periodo di costruzione e la luce degli impalcati. Dopodiché è sinteticamente trattato il tema della corrosione dell'acciaio e incorporato un modello di degrado nella valutazione delle curve di fragilità, per indagare l'evoluzione della vulnerabilità nel tempo. Infine, la tesi è completata con considerazioni sulla pericolosità dei carichi da traffico e sull'esposizione delle opere infrastrutturali. L'obiettivo è fornire strumenti utili alla valutazione quantitativa del rischio strutturale per la gestione dell'ampio patrimonio di ponti esistenti.