Un impalcato composito a travi I in curva orizzontale, portato a 15° di angolo centrale, restituisce dai modelli agli elementi finiti una domanda di momento sulle travi esterne superiore del 21% al 29% rispetto al valore calcolato con le equazioni di distribuzione del carico vivo delle AASHTO LRFD. Il dato proviene dalla ricerca di Oday Mohammed Albuthbahak, pubblicata su Infrastructures (vol. 11, pagina 306, DOI: 10.3390/infrastructures11090306).
Equazioni nate su ponti diritti, applicazione vincolata in curva
Le equazioni dei coefficienti di distribuzione (DF) del carivo vivo delle AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, giunte alla decima edizione nel 2024, derivano da una calibrazione condotta su geometrie rettilinee. Per gli impalcati a travi I con curvatura in piano orizzontale, l’Articolo 4.6.1.2.4b ne delimita l’impiego tramite il criterio ( \mathrm{Las}/R < 0.06 ) rad. La domanda cui lo studio risponde è diretta: quale accuratezza mantengono quelle equazioni una volta superato il limite, e con quali differenze tra le grandezze di verifica.
La matrice di calcolo: 35 modelli CSiBridge da 0° a 25°
La campagna numerica si articola in 35 modelli tridimensionali sviluppati in CSiBridge, ciascuno accompagnato da verifiche di consistenza numerica. Le geometrie spaziano su tre disposizioni di travi composite plate girder:
- numero di travi variabile da 4 a 6;
- impalcato largo 9.0 m;
- angoli al centro da 0° a 15°, con estensioni near-limit, span-transfer, di sensitività e out-of-range che arrivano a 25°.
Due gli schemi di carico confrontati: il modello veicolare HL-93 delle AASHTO LRFD e il veicolo militare iracheno su ruote di Classe 100, HB115, da 1150 kN.
Momento esterno non conservativo oltre la soglia, taglio interno ancora prudente
Alla soglia di 0.06 rad l’amplificazione dovuta alla curvatura si misura tra l’1.8% e il 2.6%. Oltre, il comportamento si separa per grandezza. Le equazioni del momento per le travi esterne diventano non conservative quasi immediatamente: a 15° la domanda FEM eccede la previsione normativa del 21% al 29%. Quelle del taglio per le travi interne mantengono invece un margine dal lato della sicurezza anche oltre il limite.
Nell’inviluppo testato, l’amplificazione sulla trave esterna è governata principalmente dal rapporto ( L/R ). Il tipo di carico incide sul tasso di crescita: con HB115 la velocità di amplificazione risulta circa la metà di quella registrata con HL-93.
Un fattore di correzione in funzione di S/L e L/R
Per ricondurre le previsioni normative alla domanda effettiva viene proposto un fattore di correzione (CF) a due parti, della forma
[ CF = R_0 \left[ 1 + (a + a_1 S/L)(L/R) \right] ]
con coefficiente di determinazione ( R^2 \approx 0.97 ). Applicato ai casi out-of-range riservati alla verifica, il fattore riproduce i valori con scarti entro il 3.3%.
Il riscontro sui provini in scala 1/10 e i limiti della validazione
Due provini di laboratorio pubblicati, realizzati in scala 1/10, sono stati ricostruiti direttamente in CSiBridge per sondare la qualità del modello numerico. Il confronto restituisce un buon accordo sulle deflessioni globali e un accordo moderato sulla distribuzione trasversale ricavata dalle deformazioni. Il perimetro resta però parziale: la configurazione di riferimento da 38 m non dispone di misure a piena scala, così che l’evidenza sperimentale è assunta come benchmark esterno della metodologia di modellazione e non come validazione dell’intera matrice parametrica.
Per chi verifica impalcati curvi, il quadro risultante separa con nettezza le grandezze. Il rapporto Las/R resta il primo parametro da controllare, ma la sua copertura non è uniforme: oltre la soglia normativa è il momento flessionale delle travi esterne a esaurire il margine, mentre il taglio interno conserva una previsione prudente. Dove la curvatura eccede l’inviluppo, il fattore di correzione proposto offre una stima quantificata; la conferma su misure a piena scala della configurazione di riferimento resta il punto ancora aperto.
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