Ponti di grande luce: modellazione e simulazione del comportamento aeroelastico

In questo lavoro, partendo dall'introduzione delle grandezze che definiscono il vento ed il suo carattere in generale turbolento, si propongono le generalizzazioni di alcune teorie e modelli analitici, relativi all'analisi dei ponti di grande luce sia di tipo sospeso che strallato. Tali modelli si riferiscono a: determinazione delle forze stazionarie e non prodotte dal vento ed agenti su ponti di grande luce; risposta e condizioni critiche di stabilità statica e dinamica di tali strutture soggette al vento. In particolare, la teoria lineare classica quasi-stazionaria, adottata per descrivere le azioni aerodinamiche ed aeroelastiche su corpi non profilati, è generalizzata sia per l'approccio indiciale che per quello frequenziale attraverso approssimazioni al secondo ordine rispetto alle componenti di spostamento della struttura ed alle componenti turbolente di velocità della corrente. Inoltre, i modelli di risposta e le condizioni critiche di stabilitµa statica (divergenza) e dinamica (flutter), basati sia su approcci modali che su modelli continui integro-differenziali, sono generalizzati al caso di variabilità delle derivate di flutter lungo l'asse dell'impalcato e di non trascurabilità delle derivate alla Scanlan di tipo H*4 e A*4. Nell'ipotesi semplificatrice di sezione dell'impalcato di tipo profilato si presenta inoltre un'analisi di sensibilità delle condizioni critiche di vento nei riguardi dei parametri costruttivi di inerzia del ponte. Infine, si presenta un modello numerico basato su una formulazione ai volumi finiti del problema fluido attorno alla sezione trasversale di un ponte di grande luce. Il modello è in grado di simulare le azioni del vento stazionarie e non agenti sulla struttura, sotto l'assunzione, viste le grandi luci, di una corrente incidente a carattere bidimensionale. Il modello, grazie all'utilizzo di un approccio A.L.E., consente inoltre di valutare le derivate di flutter per una data sezione da ponte, al fine di caratterizzare per via analitica le condizioni di stabilità dell'intera struttura sotto l'azione del vento. Soluzioni numeriche soddisfacentemente accurate e stabili sono ottenute implementando un modello di turbolenza a due equazioni di tipo k-є RNG e particolari condizioni al contorno. Il modello e la procedura di valutazione dei dati aerodinamici sono stati validati su sezioni a geometria semplice e risultati numerici sono stati inoltre ottenuti per tipiche sezioni da ponte. L'accordo con altre soluzioni numeriche e con i dati sperimentali ottenuti in galleria del vento è soddisfacente.