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Risposta sismica locale: confronto tra analisi agli elementi finiti e misure in sito

Informazioni tesi

  Autore: Felice Schiavone
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2008-09
  Università: Politecnico di Bari
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria civile e ambientale
  Relatore: Angelo Amorosi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 151

In periodi relativamente recenti, soprattutto in corrispondenza di eventi sismici importanti, sia in ambito nazionale che internazionale, si è sentita l’esigenza di emanare una serie di testi normativi tecnici che fornissero, al progettista, le metodologie e le prescrizioni necessarie per realizzare una corretta progettazione antisismica. È evidente che il limite prestazionale (prescrittivo), definito in questi testi cogenti, oltre ad essere funzione dell’importanza dell’opera ingegneristica che si sta realizzando, è strettamente connesso con la valutazione del grado di sismicità che caratterizza la zona in cui si vuole realizzare l’opera stessa.
È noto come, due depositi di terreno geometricamente simili possano modificare in maniera estremamente diversa uno stesso segnale sismico applicato al bedrock. Questo fenomeno è, quindi, dovuto alle differenti proprietà che i due depositi possono manifestare soprattutto in termini di caratteristiche dei materiali e stratificazione. Lo studio della sismicità di una zona (detta anche microzonazione sismica) è, in definitiva, connesso con la valutazione del grado di amplificazione che, il segnale sismico, subisce in virtù delle proprietà (geometria, caratteristiche dei materiali, caratteristiche della stratigrafia, presenza di altre opere ingegneristiche che possono interagire con la propagazione del segnale sismico all’interno del deposito) del mezzo attraversato.
Si intuisce che, in una fase antecedente, è necessario avere a disposizione uno strumento in grado di simulare realisticamente il comportamento del materiale sottoposto ad un’azione dinamica (quale è il sisma), cioè di esprimere l’evoluzione del legame tra tensioni e deformazioni in corrispondenza dell’applicazione di un carico variabile nel tempo. Nel corso degli ultimi anni, molti studiosi si sono interessati allo sviluppo dei modelli analitici esistenti, con il principale obiettivo di migliorarne la precisione nella previsione per tener conto di aspetti peculiari quali: la non linearità ed irreversibilità della risposta meccanica già nelle fasi iniziali di carico, la memoria della storia di carico precedente, l’anisotropia e l’effetto della struttura (ovvero dell’influenza dei fenomeni di consolidazione e cementazione del materiale).
In questo lavoro di tesi è stato realizzato uno studio di analisi di risposta sismica locale di un sito reale situato sull’isola di Taiwan, utilizzando inizialmente un modello costitutivo più semplice, visco-elastico, e successivamente un modello avanzato (MSS – “Model for Structured Soils”, sviluppato da Amorosi & Kavvadas nel 2000) che tiene conto di tutti gli aspetti definiti in precedenza. La scelta del sito trova spiegazione nel fatto che esso è caratterizzato da un’intensa attività sismica e da un deposito alluvionale di notevole spessore poggiante su roccia, ma soprattutto si tratta di un sito strumentato, in cui sono state predisposte strumentazioni Downhole permanenti costituite da una serie di accelerometri in foro, distribuiti lungo la verticale a diverse profondità. La possibilità di confrontare la simulazione, ottenuta utilizzando i modelli suddetti, con il dato reale costituisce un’occasione unica per verificare la bontà di un’analisi di risposta sismica locale.

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Capitolo 1 ___________________________________________________ __________________________ 1.1 Introduzione In questo capitolo si introduce il metodo agli elementi finiti nell’ipotesi di materiali a comportamento lineare. La gran parte dei problemi di ingegneria civile non possiede forma chiusa perchØ, a causa della loro complessità in termini di condizioni al contorno e di geometria, risulta impossibile risolvere le equazioni di equilibrio Per questo motivo, si è pensato di adottare dei met come il Metodo agli Elementi Finiti (FEM). Quest’ultimo permette problemi ingegneristici, anche complessi, mediante equazioni differenziali (alle derivate parziali o tota discretizzazione della geometria del continuo attribuendo, ad esso, solo un numero finito di gradi di libertà. Conseguentemente, è necessario discretizzare anche le suddette equazioni differenziali (che, in questo modo, divengo L’aspetto evidente è che, piø fitta è la discretizzazione operata sul continuo (e quindi sulle equazioni che reggono il problema) maggiore è la precisione della soluzione Figura 1 . geotecnico ___________________________________________________ __________________________ si introduce il metodo agli elementi finiti nell’ipotesi di materiali a La gran parte dei problemi di ingegneria civile non possiede una soluzione analitica in forma chiusa perchØ, a causa della loro complessità in termini di condizioni al contorno e di geometria, risulta impossibile risolvere le equazioni di equilibrio Per questo motivo, si è pensato di adottare dei metodi approssimati di tipo numerico, come il Metodo agli Elementi Finiti (FEM). Quest’ultimo permette , anche complessi, mediante la risoluzione numerica di sistemi di equazioni differenziali (alle derivate parziali o totali). Il metodo si basa sulla discretizzazione della geometria del continuo attribuendo, ad esso, solo un numero finito di gradi di libertà. Conseguentemente, è necessario discretizzare anche le suddette equazioni differenziali (che, in questo modo, divengono equazioni algebriche). L’aspetto evidente è che, piø fitta è la discretizzazione operata sul continuo (e quindi sulle equazioni che reggono il problema) maggiore è la precisione della soluzione . 1. Condizioni al contorno in un problema geotecnico 2 ___________________________________________________ __________________________ si introduce il metodo agli elementi finiti nell’ipotesi di materiali a soluzione analitica in forma chiusa perchØ, a causa della loro complessità in termini di condizioni al contorno e di geometria, risulta impossibile risolvere le equazioni di equilibrio (vedi figura 1.1). odi approssimati di tipo numerico, come il Metodo agli Elementi Finiti (FEM). Quest’ultimo permette lo studio di la risoluzione numerica di sistemi di Il metodo si basa sulla discretizzazione della geometria del continuo attribuendo, ad esso, solo un numero finito di gradi di libertà. Conseguentemente, è necessario discretizzare anche le suddette no equazioni algebriche). L’aspetto evidente è che, piø fitta è la discretizzazione operata sul continuo (e quindi sulle equazioni che reggono il problema) maggiore è la precisione della soluzione Condizioni al contorno in un problema

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Parole chiave

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elementi finiti
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modellazione numerica
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