Metodi innovativi per la progettazione di opere di ... · LdR 6 – Metodi innovativi per la...

La ricerca applicata in Italia

Risultati del secondo anno del progettoRisultati del secondo anno del progettoRELUISRELUIS--DPC 2005DPC 2005--20082008

Firenze Firenze –– 1717--18 gennaio 200818 gennaio 2008

Linea di ricerca 6

Metodi innovativi perMetodi innovativi perla progettazione di opere di sostegno ela progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilitla valutazione della stabilitàà dei pendiidei pendii

Linea di ricerca 6.4Linea di ricerca 6.4 -- FONDAZIONI PROFONDEFONDAZIONI PROFONDECoordinatore: Armando Lucio SimonelliCoordinatore: Armando Lucio Simonelli

AttivitAttivitàà II annoII anno

LR 6.4 - FONDAZIONI PROFONDE

Unità operative− Università del Sannio Simonelli

− Università della Calabria Dente

− Università di Catania Maugeri

− Università della Basilicata Caputo

− Seconda Università di Napoli Mandolini

− Università di Patrasso G. Mylonakis

− Università di Bristol C. A. Taylor

LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii

Premessa

Risultati analisi semplificate

Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa

Risultati delle analisi

Sperimentazione numerica

Conclusioni

Sperimentale su modelli fisici


γ1

onde SH

Strato soffice

γ1

Strato rigido

Obiettivo principale

Obiettivo principale del progettoè l’individuazione di

elementi da introdurrenelle normative

in tema diinterazione cinematicaper fondazioni profonde.

Quesiti primari … ed obiettivi

In quali situazioni è necessario valutare gli effetti dell’interazione cinematica (classe di sottosuolo, contrasto di rigidezza, sismicità dell’area)

Con quali strumenti si deve operare (nell’ottica del p.b.d.) (dalle analisi dinamiche … ai metodi semplificati)

Confronto con azioni inerziali (ai fini del progetto del palo)(sincronismo degli effetti, condizioni di vincolo, sezione lungo il fusto e sezione in testa al palo)

1.

2.

3.

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


Cronoprogramma

Importante: Sperimentazione su modello mediante tavola vibrante

Individuazione elementi per normativa

Sperimentazione numerica estesa

Definizione dei casi di studio

Modellazione numerica di riferimento

Inquadramento dello stato delle conoscenze

TrimestriArgomento


Individuazione elementi per normativa


Definizione dei casi di studio

Modellazione numerica di riferimento

Inquadramento dello stato delle conoscenze

TrimestriArgomento

Importante: Sperimentazione su modello mediante tavola vibrante

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni




Analisi parametriche estensive dei casi-studio con :Approcci pseudo-statici (curve p-y)Approcci semplificati alla Winkler (con codici di calcolo commerciali e home-made) Approcci semplificati al continuo (Versat ~3D)

Avvio analisi al continuo FEM (Abaqus) e BEM (SASP, home-made)

Confronto fra i risultati ottenuti con i diversi approcci

Input SismicoData-base di accelerogrammi naturali registrati in Italia,

utilizzato dall’AGI (Scasserra et al., 2007)

Casi studio tipici

H1=

15

m

Lp=2

0 m

Φ 600

Vs1=100 m/s

Vs2=400 m/s

BEDROCK

H2=

15

m

Fixedhead

H1=

15

m

Lp=2

0 m

Φ 600

Vs1=100 m/s

Vs2=400 m/s

BEDROCK

H2=

15

m

Fixedhead

L

B

HH1

B/L = 0.6

B/L = 1

s/d = 2.5, 4

H/L = 1.5

L/d = 33.3

n = 9, 25

s/d = 2.5, 4

H/L = 1.5

L/d = 33.3

n = 9

H2VS2

VS1

VS[m/s]L100 400

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


Analisi mediante approcci BDWF(UniSannio)

H1 =

15

m

Lp=2

0 m

Φ 600

Vs1

Vs2

BEDROCK

H2 =

15

m

Interface

Fixed head

Scheme H1 H2 V1 V2 f1 V2/V1 Vs, 30 Soil type(m) (m) (m/s) (m/s) (Hz) (m/s) EC815 15 100 200 1.34 2.0 133

100 300 1.54 3.0 150 DS1 100 400 1.61 4.0 160

150 300 2.00 2.0 200150 400 2.22 2.7 218 C150 600 2.40 4.0 240

15 30 100 200 1.05 2.0 133100 300 1.34 3.0 150 D

S2 100 400 1.51 4.0 160150 300 1.56 2.0 200150 400 1.90 2.7 218 C150 600 2.29 4.0 240

15 6 100 200 1.54 2.0 160100 300 1.64 3.0 169 D

S3 100 400 1.68 4.0 174150 300 2.29 2.0 235150 400 2.39 2.7 245 C150 600 2.47 4.0 255

3 geometrie di sottosuoloS1, S2, S3 (per diversi H2)

6 rapporti di velocità V2/V1per ciascuna geometria di sottosuolo (da 2 a 4)

18 accelerogrammi x ogni caso di studio


324 analisi

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


Momenti flettenti cinematici per:

Stratigrafia S1 (H1= 15 e H2= 15m)

Sottosuolo tipo D

dall’alto verso il basso:

V2 / V1 = 2, 3 e 4

In grigio, i momenti di plasticizzazionedella sezione trasversale del palo,

per 3 configurazione di armature evalori di sforzo normale tipici per

un palo di diametro D=0.6 m.

ALCUNI RISULTATI


VS1=100 m/s; VS2=200 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=100 m/s; VS2=300 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=100 m/s; VS2=400 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=100 m/s; VS2=200 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=100 m/s; VS2=300 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=100 m/s; VS2=400 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


Momenti flettenti cinematici per:

Stratigrafia S1 (H1= 15 e H2= 15m)

Sottosuolo tipo C

dall’alto verso il basso:

V2 / V1 = 2, 3 e 4

ALCUNI RISULTATI

Risultati analoghi per le geometrie di sottosuolo S2 ed S3


VS1=150 m/s; VS2=400 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=150 m/s; VS2=600 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=150 m/s; VS2=300 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000

M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=150 m/s; VS2=400 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=150 m/s; VS2=600 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

VS1=150 m/s; VS2=300 m/s

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000

M kin (KN*m)

z (m

)

A-AAL018 A-STU000

A-STU270 ATMZ000

ATMZ270 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000

C-NCB090 E-AAL108

E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090

R-NC2000 R-NC2090

R-NCB090 TRT000

8 φ

16

12 φ

24

12 φ

30

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni



L

B

HH1

B/L = 0.6

B/L = 1

s/d = 2.5, 4

H/L = 1.5

L/d = 33.3

n = 9, 25

s/d = 2.5, 4

H/L = 1.5

L/d = 33.3

n = 9

H2VS2

VS1

VS[m/s]L100 400

Effetto di: H1 (da 5 a 20 m) VS2/VS1 (da 1 a 4)VS1 (da 50 a 100 m/s) → 216 casi (casi completati 144)

Analisi VERSAT~3D (Wu e Finn 1997; Wu 2006)(SUN + Parthenope)

3 input motion:Tolmezzo (1976), Sturno (1980) e Norcia Umbra (1997)

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni



Analisi VERSAT~3D (Wu e Finn 1997; Wu 2006)(SUN + Parthenope)

Confronto fra analisi VERSAT e metodi semplificati proposti in

letteratura : Dobry e O’Rourke (1983)Nikolau et al. (2001)

Mylonakis (2001)

VS2/VS1=4

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20

Dobry e O'Rourke (1983)Nikolau et al. (2001)Mylonakis (2001)

MIN

T [kN

m]

TOLMEZZO

VS2/VS1=4

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20

Dobry e O'Rourke (1983)Nikolau et al. (2001)Mylonakis (2001)

NORCIA UMBRA

VS2/VS1=2

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20

Nikolau et al. (2001)Dobry & O'Rourke (1983)Mylonakis (2001)

MIN

T [kN

m]

H1 [m]

VS2/VS1=20

200

400

600

800

0 5 10 15 20

Nikolau et al. (2001)Dobry & O'Rourke (1983)Mylonakis (2001)

H1 [m]

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


SASP (Cairo e Dente, 2007):Metodo ibrido BEM (Mamoon e Banerjee, 1990; Kayniae Kausel, 1991)Soluzione numerica (Cairo, 2004; Cairo et al., 2005)Comportamento visco-elastico lineareOnde armoniche di taglio, piane e inclinateAnalisi nel dominio della frequenza (FFT)

BDWF (Conte e Dente, 1989)Terreni orizzontalmente stratificati con comportamentoelastico lineare, viscoelastico (modello di Kelvin-Voigt) o non lineare e isteretico alla Ramberg-OsgoodAnalisi nel dominio del tempoPropagazione monodimensionale di onde di taglio


Analisi BDWF (Conte e Dente 1989) e BEM (SASP – Cairo e Dente, 2007)(UniCAL)

L

ug(t)=ugeiωt

d

Esj νsj βsj ρsj hj

1

2

j

•••

•••

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


Confronti SASP-BDWF



0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 400 800

M (kNm)

z (m

)

SASP

BDWF

A-STU000

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 400 800M (kNm)

z (m

)

SASP

BDWF

A-STU270

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 400 800

M (kNm)

z (m

)

SASP

BDWF

A-TMZ270

Confronto tra le soluzioni ottenute con SASP e BDWF:schema S1, sottosuolo D, Vs2/Vs1=4

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


Analisi degli schemi di calcolo di riferimento (palo singolo)



0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800

|M| (kNm)

z (m

)

A-AAL018 A-TMZ 270 A-STU000

A-STU270 A-TMZ 000 B-BCT000

B-BCT090 C-NCB000 C-NCB090

E-AAL018 E-NCB000 E-NCB090

J-BCT000 J-BCT090 R-NC2000

R-NC2090 R-NCB090 TRT000

Inviluppo dei momenti flettenti massimi lungo il palo per lo schema S1, sottosuolo D, Vs2/Vs1=4

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni



Risultati “consolidati” al termine del II anno

Relazione tra sollecitazioni da interazione cinematica per palo singolo e :

contrasto di rigidezza all’interfaccia fra due strati consecutivi di terrenoIl momento Mkin aumenta sensibilmente al crescere del rapporto velocità, V2/V1

classe di sottosuolo (secondo la classificazione sismica delle NTC, 2007)I momenti crescono, ovviamente, passando dal sottosuolo C a quello D.Il momento è significativo anche per sottosuoli di tipo C, in presenza di forti contrasti di rigidezza fra gli stratiPer sottosuoli di tipo D il momento cinematico è significativo anche in testa al palo, laddove si verificheranno anche le sollecitazioni inerziali

configurazione geometrica della successione stratigraficaE ininfluente lo spessore dello strato inferiore H2

Le formule per la previsione di Mk cadono in difetto per H1 prossimo alla punta del palo (caso ricorrente per pali “appoggiati”)

Effetto gruppoI momenti non variano significativamente passando dal palo singolo al gruppo di pali

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni



Sperimentazione su modelli fisici mediante tavola vibrante

Definizione dell’attività sperimentale da svolgersi a Bristol (giugno, luglio e novembre 2007)

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


Earthquake Engineering Research Centre

Shaking Tablesix axis digital controlarea: 3m by 3mtable mass: 15 Mgmaximum vertical acceleration: 5.6 gmaximum horizontal acceleration: 3.7 goperational frequency range: 0 -100 Hzmaximum stroke: ±150 mm


Shear Stack


Shear Stack:Prove sufondazionesuperficialeisolata

• Excited in the y-direction • Restraining frame restricts x

and z vibrations• Rough end walls & base,

lubricated side walls

Shear Stack

Composite stiffness of box significantly less than that of deposit, hence:

the dethe depposit drives the resosit drives the respponseonse


Schema di modello fisico da sottoporre a prova(marzo-maggio 2008)


Reluis - L.R. 6.4


Sperimentazione su modelli fisici mediante tavola vibrante

Riunioni per definizione attività sperimentale da svolgersi a Bristol (giugno, luglio

e novembre 2007 , tra UniSannio - Uni Bristol - UniPatrasso )

Problemi “geotecnici” principali (da segnalare il contributo dei proffi C.A Taylore D.M. Wood ) :scelta e deposizione dei materialivariazione della rigidezza dei terreni nel corso delle prove misura “continua” delle proprietà meccaniche dei terreni

3-4 Febbraio, a Bristol, programma definitivo attività sperimentale da svolgersi nel periodo marzo-maggio 2008

Entro fine III Anno•• Ulteriori analisi dinamicheUlteriori analisi dinamiche e sperimentazione su tavola vibrantesperimentazione su tavola vibrante

• Confronto dei risultati delle analisi con i risultati della sperimentazione su tavola vibrante

• Estrapolazione di indicazioni da poter recepire a livello normativo

Premessa


Casi di studio

Metodi di analisi

Conclusioni

Premessa



Conclusioni


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