Interazione dinamica terreno – pali di fondazione – struttura: valutazione dei suoi effetti sulla risposta sismica di un edificio

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Autore: ing. Davide Giuseppe Romano
Relatori: prof. A. Franchi, prof. F. Perotti
Azienda: ALPINA S.p.A..
Master: Progettazione delle strutture in Calcestruzzo Armato a.a 2013/2014

La risposta sismica di una struttura incastrata alla base, come abitualmente studiata nella pratica comune, viene confrontata con quella ottenuta considerando l’interazione dinamica presente tra terreno, fondazione e struttura. Allo scopo è stata scelto un edificio di 5 piani in calcestruzzo armato con sistema resistente alle azioni orizzontali costituito da quattro nuclei di controvento. L’edificio è situato in zona ad alta sismicità e su un terreno con scarse proprietà meccaniche. La fondazione è di tipo profondo con pali di 60 cm di diametro, che lavorano di punta arrivando fino allo strato di bedrock. L’analisi sismica utilizzata è un’analisi lineare a spettro di risposta. L’interazione inerziale è stata tenuta in conto mediante la teoria elaborata da Novak, che fornisce i valori di rigidezza e smorzamento del palo singolo. Dal momento che i pali non sono isolati è stato possibile individuare dei gruppi e calcolare le relative rigidezze verticali, traslazionali, rotazionali e torsionali sulla base del metodo di interazione statica di gruppo formulato da Poulos.

Le analisi hanno mostrato che, a seguito dell’applicazione di un vincolo deformabile, i periodi di vibrazione della struttura hanno subito un leggero aumento, tuttavia non sufficiente a superare il tratto ad accelerazione costante dello spettro di risposta convenzionale. In particolare i periodi che si trovavano nel tratto ascendente dello spettro sono avanzati su periodi con accelerazione spettrale maggiore e ciò ha determinato un aumento dell’azione sismica. Questa situazione si presenta per strutture rigide, in cui una consistente percentuale della massa viene mossa per bassi periodi di oscillazione, altrimenti per strutture più flessibili gli effetti di interazione dovrebbero causare una diminuzione dell’azione sismica.

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da sinistra  a destra:  metodo delle sottostrutture (Mylonakis 1998), vista frontale dell’edificio in esame

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