Progetto trasversale di geotecnica sismica Aversa - reluis.it · MT2 → LANCELLOTTA: Fond. Sup.,...

LINEA TRASVERSALE DI LINEA TRASVERSALE DI GEOTECNICA SISMICAGEOTECNICA SISMICA

Stefano Stefano AversaAversaUniversitUniversitàà degli Studi di Napoli degli Studi di Napoli ParthenopeParthenopeDipartimento per le Tecnologie Dipartimento per le Tecnologie Coordinatore della Linea Geotecnica Coordinatore della Linea Geotecnica

RERETE DEI TE DEI LLABORATORI ABORATORI UUNIVERSITARI NIVERSITARI DI DI IINGEGNERIA NGEGNERIA SSISMICAISMICA

11°° Workshop di CoordinamentoWorkshop di Coordinamento

Progetto Progetto ReLUISReLUIS--DPCDPC 20102010--20132013Trento, 7Trento, 7--8 Luglio 20118 Luglio 2011

LINEA GEOTECNICALINEA GEOTECNICAArea Tematica Linea Coordinatore Linea Task

Task 1.1.1 - Edifici in muratura e centri storici e beni culturali

Task 1.1.2 - Strutture in cemento armato ordinarie e prefabbricate

1.1 - Nuovi aspetti nella valutazione delle strutture

esistenti e degli interventi di adeguamento e valutazione

del rischio sismico del patrimonio costruito a scala

regionale

Manfredi

Task 1.1.3 - Strategie di riduzione del rischio a medio termine su scala regionale

AT-1 Strumenti per la valutazione e la

gestione del rischio del patrimonio costruito 1.2 - Sviluppo di approcci

agli spostamenti per la valutazione della

vulnerabilità Calvi - Sullivan …

… Task 2.1.1 - Strutture in cemento armato

Task 2.1.2 - Strutture in acciaio e composte acciaio-calcestruzzo

Task 2.1.3 - Strutture in muratura

2.1 - Aspetti nella progettazione sismica delle

nuove costruzioni Zandonini

Task 2.1.4 - Strutture in legno Task 2.2.1 - Dighe in calcestruzzo

Task 2.2.2 - Ospedali e strutture sanitarie Task 2.2.3 - Impianti industriali, nucleari e lifelines

Task 2.2.4 - Componenti non strutturali

2.2 - Valutazione della vulnerabilità e del rischio

sismico di sistemi speciali Cosenza

Task 2.2.5 - Contenuti museali e aree archeologiche Task 2.3.1 - Sviluppo ed analisi di nuovi materiali per

l’adeguamento sismico (anche nuovi cls)

AT-2 Innovazioni normative e

tecnologiche in ingegneria sismica

2.3 - Innovazione tecnologica in ingegneria sismica Ascione - Serino

GE

OTE

CN

ICA

Task 2.3.2 - Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l’adeguamento sismico

Task 3.1.1 - Reti temporanee Task 3.1.2 - Sistemi automatici di azione e Early

Warning 3.1 - Sviluppo di tecnologie

per il monitoraggio e gestione del rischio sismico

Gasparini - Ponzo

Task 3.1.3 - Monitoraggio Task 3.2.1 - Organizzazione e gestione della rete

territoriale di supporto tecnico al DPC Task 3.2.2 - Organizzazione e gestione dei sistemi di

supporto tecnico alla comunità professionale

AT-3 Tecnologie per il monitoraggio del

rischio e la gestione delle emergenze 3.2 - Servizi per la gestione

delle emergenze e rapid response

Prota, Pavese, Masi e Bursi

Task 3.2.3 - Organizzazione di banca dati di attività sperimentali svolte da RELUIS

La Linea GEOTECNICALa Linea GEOTECNICAéé articolata in 3 Macroarticolata in 3 Macro--TemiTemi

MT1 - Risposta Sismica Locale e Lifelines (Francesco Silvestri – UniNa)UR: Firenze, Politecnico di Torino, Napoli Federico II, Roma La Sapienza, Calabria, Molise, Politecnico di Bari, Politecnico di Milano, Eucentre

MT2 – Fondazioni superficiali e profonde (Renato Lancellotta – PoliTo)UR: Politecnico di Torino, Politecnico di Milano, Napoli Parthenope, SUN, Napoli Federico II, Calabria, Basilicata, Sannio

MT3 – Muri e paratie (Sebastiano Rampello – UniRoma1)UR: Napoli Federico II, Benevento, Messina, Padova, Pavia, Eucentre, Roma La Sapienza, Roma Tor Vergata, Napoli Parthenope, Cagliari, Politecnica delle Marche

LINEA TRASVERSALE GEOTECNICALINEA TRASVERSALE GEOTECNICA

Dove e con chi stiamoArea Tematica Linea Coordinatori Linea

SILVESTRI-LANCELLETTA-RAMPELLO Task

Task 1.1.1 - Edifici in muratura e centri storici e beni culturali

Task 1.1.2 - Strutture in cemento armato ordinarie e prefabbricate

1.1 - Nuovi aspetti nella valutazione delle strutture

esistenti e degli interventi di adeguamento e valutazione

del rischio sismico del patrimonio costruito a scala

regionale

Manfredi MT1 → SILVESTRI

MT2 → LANCELLOTTA: Fond. Sup., DENTE: Fond. su pali MT3 → SIMONELLI: Muri

Task 1.1.3 - Strategie di riduzione del rischio a medio termine su scala

regionale 1.2 - Sviluppo di approcci agli

spostamenti per la valutazione della vulnerabilità

Calvi – Sullivan …

Task 2.1.1 - Strutture in cemento armato

Task 2.1.2 - Strutture in acciaio e composte acciaio-calcestruzzo

Task 2.1.3 - Strutture in muratura

2.1 – Aspetti nella progettazione sismica di

nuove costruzioni

Zandonini MT1 → AMOROSI

MT2 → DI PRISCO: Fond. Sup., MANDOLINI: Fond. su

pali MT3 → CASCONE: Muri,

CALLISTO: Paratie Task 2.1.4 - Strutture in legno Task 2.2.1 - Dighe in calcestruzzo Task 2.2.2 - Ospedali e strutture

sanitarie Task 2.2.3 - Impianti industriali,

nucleari e lifelines Task 2.2.4 - Componenti non strutturali

2.2 - Valutazione della vulnerabilità e del rischio sismico di sistemi speciali

Cosenza MT1

SANTUCCI DE MAGISTRIS

Task 2.2.5 - Contenuti museali e aree archeologiche

Task 2.3.1 - Sviluppo ed analisi di nuovi materiali per l’adeguamento

sismico (anche nuovi cls)

AT-1 Strumenti per la valutazione e la

gestione del rischio del patrimonio costruito

2.3 - Innovazione tecnologica in ingegneria sismica Ascione - Serino

GEO

TEC

NIC

A

Task 2.3.2 - Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l’adeguamento

sismico

MacroMacro--Tema MT1 Tema MT1 Risposta sismica Locale e Lifelines

ATTIVITA’ DA SVOLGEREIl Macrotema MT1 è articolato in 4 task:

MT1.1 - proposte normative su classificazione sottosuolo ed effetti dell’amplificazione locale sulle azioni sismiche

MT1.2 - linee guida e codici per analisi di risposta sismica localeMT1.3 - problemi near-fault ed effetti delle discontinuità nel sottosuolo sulla risposta sismica localeMT1.4 - analisi sismica di lifelines e strutture interrate di supporto

Descrizione del lavoro e suddivisione in attività:

Ciascuno dei 4 task in cui si articola il macrotema vedrà il contributo delle UR indicate in tabella. I task fanno riferimento alle Aree Tematiche Reluis indicate in parentesi.

Uni

Na

Uni

Rom

a1

Pol

iTo

Pol

iMi

Euc

entre

Uni

Fi

Uni

Cal

Uni

Mol

Pol

iBa

MT1.1 - proposte normative: classificazione sottosuolo ed effetti dell’amplificazione locale sulle azioni sismiche (rif. AT2)

MT1.2 – linee guida e codici per analisi di risposta sismica locale (rif. AT1-2) MT1.3 – problemi near-fault ed effetti delle discontinuità nel sottosuolo sulla r.s.l. (rif. AT2)

MT1.4 – analisi sismica di lifelines e strutture interrate di supporto (rif. AT 2 - task 2.2.3)

MacroMacro--Tema MT1 Tema MT1 Risposta sismica Locale e LifelinesOBIETTIVI E RISULTATI PREVISTI

PoliBa - UniNa

UniMol

1.Linee guida per la valutazione delle azioni sismiche e degli effetti deformativi su tubazioni interrate.2.Linee guida per l’analisi dell’interazione sismica terreno/struttura/fluido e per la valutazione delle condizioni di stabilità di serbatoi idrici.

EuCentre - UniFi

UniNa – PoliMi

1.Linee guida per la valutazione degli effetti dovuti alla vicinanza di sorgenti sismiche e della presenza di discontinuità nel sottosuolo sull’analisi di risposta locale. 2.Linee guida per la valutazione delle azioni sismiche e dell’instabilità in presenza di cavità antropiche

UniCal - UniNa

UniRoma1 - UniCal -PoliBa - PoliMi

PoliTo – Eucentre

1.Metodi di calcolo innovativi per la definizione dell’input sismico e dell’analisi di sistemi monodimensionali terreno-struttura.2.Linee guida sull’uso di codici 1D, 2D, 3D per l’analisi di risposta sismica locale.3.Linee guida sulla valutazione dell’amplificazione locale con procedure affidabilistiche.

UniFi - UniRoma1 - PoliTo1.Proposte di criteri di classificazione per la definizione delle categorie di sottosuolo e per la valutazione dell’amplificazione locale

UR responsabili e collaborantiDeliverable

RISULTATI PREVISTI

Validazione analisi numeriche tramite confronti reciproci e con dati sperimentali

Redazione delle linee guida

Svolgimento attivitàsperimentali e numeriche

Stato dell’arte, scelta dei casi di studio, messa a punto dei modelli e dei codici

Mese 36Mese 24Mese 12

OBIETTIVI

MacroMacro--Tema MT1 Tema MT1 Risposta sismica locale e lifelines

MT1.1 - Proposte normative su classificazione sottosuoloed effetti dell’amplificazione locale sulle azioni sismiche (PoliTo, UniRoma1)

Bray & Rodriguez-Marek (1997) Pitilakis et al. (2004)

• Japanese Road Association (1990)• New Zealand Seismic Code (2004)• Cadet et al. (2008)

Classificazione basata su VS30+ periodo fondamentale

weak motion(M<5.5 o PGA<0.2g)

strong motion(M>5.5 o PGA>0.2g)

TTSS=4H/=4H/VVSS=cost=cost..


MT1.1 - Proposte normative su classificazione sottosuoloed effetti dell’amplificazione locale sulle azioni sismiche (PoliTo, UniRoma1)

Class C soil VS30 = 180 ÷ 360 m/s , H > 30 m

SS = 1.0111ag-0.2092

1

2

3

4

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

reference acceleration, ag (g)

ampl

ifica

tion

fact

or, S

s

.

Borcherdt (1994), Vs = 291 m/s

D.M. 14.I.2008

San Giuliano di Puglia

analisi RSL 1D su profili reali

analisi RSL 1D su profili virtuali

Power law (all dataset)

Verifica dei coefficienti SS

Ridefinizione classi di sottosuolo

Ricadute su Progetto Speciale RS1!!!

Determinazione delle componenti orizzontali e verticali del moto sismico di riferimentocorrispondente ad un assegnato moto in superficie(i.e. ‘deceonvoluzione’)

In corso di sviluppo un metodo originale che:- opera nel dominio delle frequenze - utilizza le matrici di trasferimento di Kausel & Roesset- individua la direzione di propagazione Ψ delle onde incidenti- trae spunto dalla tecnica HVSR di Nakamura (1989):

)()(

)()(

)()()(

fVfH

fAfA

fVfHfR

b

b

v

h ⋅==

Esj νsj βsj ρsj hj

1

2

j

•••

•••

n

incident waves

ψ


MT1.2 – Sviluppo di metodi innovativi per l’analisi di risposta locale (UniCal, UniNa, Eucentre, UniFi)

üg bedrock

ρ1, VS,1, ξ0,1, ϕ'1, c'1

ρr, VS,r

layer 1

layer j

layer n

ρj, VS,j, ξ0,j, ϕ'j, c'j

ρn, VS,n, ξ0,n, ϕ'n, c'ncn+mcn+m+1

cm+1

cj

cm

mn+m

mn+m+1

mm

mm+1

(...)

mj

(...)

rm+1

rj

rn+m

rm

kn+m

km+1

kj

km

hn+m

hm

hm+1

hj

Hst

Hb

m1

r1

k1h1

(...)

c1

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

5

10

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 1E-3 0.01 0.1 1 10

VS

[m/s]390

710

475

1250

Maximum shear strain, γ

max [%]

Maximum acceleration,a

max [g]

Dep

th a

t top

laye

r [m

]

Free field Soil + structuresponse

(b)

simplified framed structure

(c)

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

00.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

VS[m/s]

390

710

475

1250

Maximum acceleration [g]

Dep

th [m

]

EERANERAACST

(a)

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

(b)

Maximum shear strain [%]0 50 100 150 200 250 300

(c)

Maximun shear stess [kPa]


MT1.2 – Sviluppo di metodi innovativi per l’analisi di risposta locale (UniCal, UniNa, Eucentre, UniFi)

Sviluppo di un codice di calcolo per analisi non lineare 1D includenti meccanismi di scorrimento


MT1.3 – Effetti di discontinuità nel sottosuolo sulla risposta sismica locale (UniNa, Eucentre, UniFi)

Studi parametrici sull’influenza di cavità sotterraneesul moto sismico in superficie

FREE −

FIE

LD

Barriera a

100m 50m

QuietBoundary

Free

-Fie

ld

150m

c =10-50m

D=5-50m

Siltγ = 18 kN/m3

VS = 300 m/sD0 = 0.9 (%)

Limestoneγ = 22 kN/m3

VS = 1250 m/sD0 = 0.5 (%)

1Hz 5Hzλ

= 60

m

λ=

300

m

D=5m

D=30m

D=50m

150

m

-1

-0.5

0

0.5

1

0 5

v (m/s)

t (s)

0

0.5

1

1.5

1 5f (Hz)

0

0.5

1

-150 -100 -50 0 50 100 150

F HI

x [m]

c = 10m

D0 D5

D10 D15

D20 D25

D30 D35

D40 D45

D50

0

0.5

1

0.00 0.50 1.00

F PG

A

D/λ

c/lambda= 0.17c/lambda= 0.50c/lambda= 0.83

c/λ = 0.17c/λ = 0.50c/λ = 0.83

a)

00.5

11.5

2

0.00 0.50 1.00

L/λ

D/λ

c/lambda= 0.17c/lambda= 0.50c/lambda= 0.83

c/λ = 0.17c/λ = 0.50c/λ = 0.83

c)

Profili di attenuazione

Effetto di dimensioni e profonditàsu attenuazione e ‘zona d’ombra’


MT1.4 – Analisi sismica di lifelines e strutture interrate di supporto(UniMol, PoliBa)

Studi parametrici sul comportamento di serbatoi cilindrici rinterrati in funzione del riempimento

Tank 1 Tank 2

Vertical1 Vertical2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 2 4 6

z [m

]

a [g]

ssssfss2ssf2ssff

Tanks

0 1 2γ [%]

Tanks

γtank

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 60 120 180 240 300 360M

max

,dyn

[kNm

/m]

θ [°]

analytical ss ss2 ssf2 ssff

0 60 120 180 240 300 360

θ [°]

analytical ss ss2 ssf2 ssff

ss: un solo serbatoio vuotossf: un solo serbatoio pienoss2: due serbatoi vuotissf2: un serbatoio pieno + uno vuotossff: due serbatoi pieni

MacroMacro--Tema MT2 Tema MT2 Fondazioni superficiali e profonde

ATTIVITA’ SVOLTE O DA SVOLGERE

FONDAZIONI SUPERFICIALISviluppo di approcci basati sulla teoria del Macroelemento Opportunità di considerare la risposta accoppiataEdifici storici (rilevante interazione terreno-struttura): Riduzione della domanda, Valutazione degli spostamenti, Effetti del secondo ordineEdifici su base fissa vs. Edifici su fondazioni modellate con funzioni di impedenza

FONDAZIONI SU PALIModifica del segnale sismico dovuta alla presenza dei pali Edifici su base fissa vs. Edifici su fondazione modellate con funzioni di impedenzaInterazione cinematica palo-terreno: Importanza relativa di interazione cinematica e inerziale, Sovrapponibilità degli effetti di interazione, Prove su pali prototipi Valutazione delle prestazione sismica di fondazioni miste


FONDAZIONI SU PALIEdifici su base fissa vs. Edifici su fondazioni modellate con funzioni di impedenza

METODO DELLA DECOMPOSIZIONE DEGLI EFFETTI DI INTERAZIONE (Gazetas, 1984; Makris et al. 1996)


FONDAZIONI SUPERFICIALIEdifici su base fissa (FIXED BASE) vs. Edifici su fondazioni modellate con funzioni di impedenza (COMPLIANCE BASE)

Compliance Model of a coupled wall-frame structure(da Carbonari et al. 2009)

Lumped Parameter Model(Wolf 1994)


FONDAZIONI SUPERFICIALIEdifici su base fissa vs. Edifici su fondazioni modellate con funzioni di impedenza

Confronto fra risultati espressi in termini di: 1. Spostamenti d’interpiano2. Domanda di duttilità3. Forza di taglio alla base 4. Evoluzione del meccanismo di dissipazione

↓

ELEMENTI INNOVATIVI DA INTRODURRE NELLA NORMATIVA


FONDAZIONI SUPERFICIALI (Polito, Polimi)Interazione terreno struttura per edifici monumentali Esempio: TORRE GHIRLANDINA (Modena), h = 87 m, B = 10.8 m

Fondazioni costituita da un blocco con molle verticali e orizzontali

Modelli di interazione più avanzati nel 2° anno

Effetti sull’evoluzione degli spostamenti associati a problemi di Stabilità dell’Equilibrio


FONDAZIONI SU PALIPer casi di edifici ricorrenti:Edifici su base fissa vs. Edifici su fondazioni modellate con funzioni di impedenza La valutazione delle funzioni di impedenza è più complicata. Si possono ‘adattare’ soluzioni analitiche in forma chiusa, valide per strato omogeneo (Gazetas, 1984; 1991; Dobry e Gazetas, 1988; Makris e Gazetas, 1992), al caso di terreno stratificato (Mylonakis, 1997) o in alternativa analisi numeriche nel dominio delle frequenze.

Lumped Parameter Model(Wolf 1994)

Matrice funzioni d’impedenza


FONDAZIONI SU PALIAnalisi preliminare d’interazione cinematica per il FIM (Foundation Input Motion), da applicare alla fondazione con le sua impedenza

Evidenza sperimentale della modifica del segnale sismico (Gazetas, 1984)

I pali ‘filtrano’ le componenti di elevata frequenza


FONDAZIONI SU PALIAnalisi preliminare d’interazione cinematica per il FIM (Foundation Input Motion), da applicare alla fondazione con la sua impedenza

Studi parametrici condotti da SUN, UniParthenope e UniCAL

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4Periodo [s]

S a [m

/s2 ]

FREE FIELD FONDAZIONE

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4Periodo [s]

Sa [

m/s

2 ]

FREE FIELD FONDAZIONE

0.000.200.400.600.801.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Am

piez

za F

ouri

er

[m/s

]

f (Hz)

STURNO

TOLMEZZO

0.000.200.400.600.801.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Am

piez

za F

ourie

r [m

/s]

f (Hz)

BORGO CERRETO

NORCIA UMBRA


FONDAZIONI SU PALIInterazione cinematica palo-terreno.Importanza relativa di interazione cinematica e inerziale (SUN)Sperimentazione su tavola vibrante (Univ. Of Bristol), Effetti della non linearità sull’interazione cinematica palo terreno (UniSannio)

Sezione trasversale Pianta

MacroMacro--Tema MT2 Tema MT2 Fondazioni superficiali e profondeOBIETTIVI E RISULTATI PREVISTI

Validazione analisi numeriche tramite confronti reciproci e con dati sperimentali

Redazione delle linee guida

Attività sperimentali e numeriche

Stato dell’arte, scelta dei casi di studio, messa a punto dei modelli e dei codici

Mese 36Mese 24Mese 12

OBIETTIVI

UniPARHTENOPE-SUN-UniCAL-UniNA-

UniSANNIO-UniBAS

1.FONDAZIONI SU PALI 2.1. Individuazione dei limiti delle analisi a base fissa. Linee Guida sulle metodologie di analisi dei sistemi accoppiati terreno-fondazione struttura. 3.2. Individuazione di strategie di riduzione del rischio sismico basate sulla combinazione delle capacità dissipative della struttura e del sistema fondazione-terreno4.3. Campi di applicabilità dei criteri semplificati per la previsione degli effetti di interazione cinematica. Linee Guida sulla valutazionedell’interazione cinematica palo-terreno.

PoliTo-PoliMi-UniCT-UniPARTHENOPE

FONDAZIONI SUPERFICIALI – EDIFICI STORICI:• 1. Strategie di omogeneizzazione di situazioni stratigrafiche

complesse• 2. Non linearità e accoppiamento • 3. Individuazione dei limiti delle analisi a base fissa

UR responsabili e collaborantiDeliverable

RISULTATI PREVISTI

MacroMacro--Tema MT3 Tema MT3 Muri di sostegno e paratie

MURI Criteri di intervento per il miglioramento e l’adeguamento sismico di muri di sostegno esistenti (UniMe, UniNa, UniPV-EUcentre)

Analisi pseudostatica e dinamica di muri a mensola e a gravità e definizione di soglie di spostamento ammissibile (UniMe, UniNa, UniPV-EUcentre)

PARATIEStudio del comportamento sismico di paratie multi-vincolate e criteri di dimensionamento (UniRoma1, UniRoma2, UniCa, UniParthenope, Politecnicadelle Marche)

Criteri di gerarchia delle resistenze per paratie con più livelli di ancoraggio e per paratie con più livelli di puntone (UniRoma1, UniRoma2, UniCa, UniParthenope, Politecnica delle Marche)

OPERE IN TERRA RINFORZATEValutazione delle capacità dissipative interne delle opere in terra rinforzata (UniPD, UniRoma1)Criteri di parametrizzazione degli stati limite di esercizio per le opere in terra rinforzata (UniPD, UniRoma1)

ATTIVITA’ DA SVOLGERE

- resistenze molto elevate- eventi sismici severi

es: VN = 50 anni, CU = 1.0località:

Benevento

0.35-0.409755SLC

0.25-0.2847510SLV

ag(g)

TR(anni)

PVR(%)

in presenza di isolatori: SLC

Spalle di ponti

È da evitare la formazione di cerniere plastiche nei pali di fondazione. Qualora non fosse possibile escluderne la formazione, le corrispondenti sezioni devono essere progettate per un comportamento duttile e opportunamente confinate. (…)

mancano criteri di verifica

verifiche- in termini di forze

- in termini di forzeconvenzionali

kh = β amax/gq

0 1 2 3 4T (s)

0

0.2

0.4

0.6

Sa

spettro elastico di rispostaspettro di progetto (q = 3.12)

- in termini di prestazionispostamentidomanda di duttilità

resi

sten

za m

obili

tata

NTC: 7.2.5 Requisiti strutturali degli elementi di fondazione

Spalle di ponti

- individuazione meccanismo- valutazione accelerazione critica- calcolo spostamenti (Newmark)- valutazione domanda di duttilità

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=θ −

min-y

1max tan

zu

p

maxmax l

θ=ψ

y

max

ψψ

=χ

ψy ψ

M

verifiche in termini di prestazioniSpalle di ponti

studio parametrico

30°ϕr

0.5βW

0.5αW

0.75η

0.8βQ

0.2αQ

0kQ/k

0.70

0.08c/D

0.005Ω

0.075fc/fy

0.01

1γeq/γt

3sT/D

10H/D

5n

c

eq

fHγ

BHQ

eqγ

101t

u −=γ DC

2.14.0tantan

r

t −=ϕϕ

σc/fc = 0.2

Spalle di ponti

0 2 4 6 8 10

Cu / γ D

0

0.2

0.4

k c

z y /

D0.4 0.6 0.8 1 1.2

tan ϕt / tan ϕr

0

0.2

0.4

k c

z y /

D

10

5

0

10

5

0

effetto della resistenza dei terreni di fondazione

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=θ −

min-y

1max tan

zu

max

ckkA

eBu−

⋅=

Spalle di ponti


PARATIEProgramma Sperimentale di Prove in Centrifuga all’Università di Cambridge, in continuità con ReLUIS 2005-2008, MIUR-PRIN 2007, SERIES (UniRoma2, UniParthenope)

OBIETTIVIOBIETTIVI

6,3 cm

20 cm

15 c

m

20 c

m

25 c

m

ACC7

ACC1

ACC6

ACC5

ACC8

LVDT4

LVDT1

LVDT2

LVDT3 L1/L2

M2/M4

M1/M3

ACCELEROMETER

LVDTLOAD-CELLMEM-ACCELEROMETER

ACC2

ACC3

ACC4

67,5 cm

40 c

m

LC1/LC2

ACCELEROMETER

LVDTLOAD-CELL

LVDT1

LVDT2

ACC7

ACC8

ACC9

ACC14

ACC13

ACC12

ACC11ACC10ACC15

ACC6

ACC5

ACC4 ACC1

ACC2

ACC3

67,5 cm

40 c

m

20 c

m26

cm

15 cm

14 c

m

6,3 cm

ReLUIS 2005-2008 MIUR PRIN 2007



OBIETTIVIOBIETTIVI

LC1/LC2

ACCELEROMETER

LVDTLOAD-CELL

LVDT1

LVDT2

ACC7

ACC8

ACC9

ACC14

ACC13

ACC12

ACC11ACC10ACC15

ACC6

ACC5

ACC4 ACC1

ACC2

ACC3

67,5 cm

40 c

m

20 c

m26

cm

15 cm

14 c

m

6,3 cm

MIUR PRIN 2007

-20

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180u1

(mm

)

EQ1 EQ2EQ3 EQ4EQ5

-20

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

time (s)

u2 (m

m)

EQ1 EQ2EQ3 EQ4EQ5

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

acc2

(g)

EQ1 EQ2EQ3 EQ4EQ5

Input sismicoSpostamenti LVDT



OBIETTIVIOBIETTIVI

LC1/LC2

ACCELEROMETER

LVDTLOAD-CELL

LVDT1

LVDT2

ACC7

ACC8

ACC9

ACC14

ACC13

ACC12

ACC11ACC10ACC15

ACC6

ACC5

ACC4 ACC1

ACC2

ACC3

67,5 cm

40 c

m

20 c

m26

cm

15 cm

14 c

m

6,3 cm

MIUR PRIN 2007

0

2

4

6

8

10

12-300-250-200-150-100-500

RESIDUAL BMLEFT WALL

z (m

)

EQ1 EQ2EQ3 EQ4EQ5

M (kNm/m)

0

2

4

6

8

10

12-300-250-200-150-100-500

MAXIMUM BMLEFT WALL

z (m

)

0

2

4

6

8

10

12-300 -250 -200 -150 -100 -50 0

RESIDUAL BMRIGHT WALL

M (kNm/m)

0

2

4

6

8

10

12-300 -250 -200 -150 -100 -50 0

MAXIMUM BMRIGHT WALL

Momenti flettenti permanenti e massimi


Mese 12 Mese 24 Mese 36

MILESTONES

Determinazione delle spinte e procedure di analisi agli spostamenti per muri di sostegno

Sperimentazione su tavola vibrante (muri) e in centrifuga (paratie)

Metodi di progetto prestazionali di muri di sostegno a gravità e in terra rinforzata

Definizione di approcci per il dimensionamento sismico di paratie multivincolate

RISULTATI ATTESI

• Metodi semplificati per la valutazione della stabilità sismica di muri di sostegno

• Metodi di verifica agli stati limite di muri in terra rinforzata

• Dimensionamento sismico di paratie con più livelli di vincolo secondo un approccio prestazionale

THE ISMGEO GEOTECHNICAL CENTRIFUGETHE ISMGEO GEOTECHNICAL CENTRIFUGEBEAM CENTRIFUGE BEAM CENTRIFUGE CHARACTERISTICSCHARACTERISTICS

MODEL MODEL CHARACTERISTICSCHARACTERISTICS

PAYLOAD......................4 kNPAYLOAD......................4 kNCAPACITY.............240 g-tonCAPACITY.............240 g-tonARM’S RADIUS...............3 mARM’S RADIUS...............3 m

LIMITING SPEED........600 gLIMITING SPEED........600 g

NOMINAL RADIUS........2 mNOMINAL RADIUS........2 mDIMENSIONS....1x0.8x0.5 mDIMENSIONS....1x0.8x0.5 m

ROTATION AXIS

ROTATING ARM

MODEL

COUNTERWEIGHT

-0.4-0.2

00.20.4

0 20 40 60 80 100 120 140 t (s)

a (g)PROTOTYPEPROTOTYPE

-20-10

01020

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3t (s)

a (g)

SCALE FACTORSlinear dimension: L* = N acceleration: a* = N-1 frequency: f* = N-1

velocity: v* = 1 time (dynamic): t* = N time (diffusion): t* = N2

Heartquake cycles f A t Prototype 10 1 0,1 m 10 s

Model 10 50 2 mm 0,2 s

DYNAMIC PROCESSESDYNAMIC PROCESSES

MODEL N=50MODEL N=50

N=50N=50

SHAKING TABLE TECHNICAL FEATURES

SHAKER CHARACTERISTICS:NUMBERS DEGREE OF FREEDOMNUMBERS DEGREE OF FREEDOM 11MAX OPERATING FREQUENCYMAX OPERATING FREQUENCY 1000 Hz1000 HzMAX CENTRIFUGE ACCELERATIONMAX CENTRIFUGE ACCELERATION 100 g100 gPEAK VELOCITYPEAK VELOCITY 0.9 0.9 m/sm/sPEAK DISPLACEMENTPEAK DISPLACEMENT 12.5 mm12.5 mmMOVING MASSMOVING MASS 3.5 KN3.5 KNNO LOAD ACCELERATION (max)NO LOAD ACCELERATION (max) 50 g50 gLOAD ACCELERATIONLOAD ACCELERATION 15 g15 g

MODEL CHARACTERISTICS :NOMINAL RADIUS TO THE MODELNOMINAL RADIUS TO THE MODEL 2 m2 mDIMENSIONSDIMENSIONS 1x0.8x0.5 m1x0.8x0.5 mMODEL MASS (max)MODEL MASS (max) 3 ,5 KN3 ,5 KN

ADVANTAGES:• NO CORIOLIS EFFECT

• CENTRIFUGE ARM AS SISMIC MASS

• HIGH LOAD AND FREQUENCY RESPONSE CAPABILITY

• OPERATE SEVERAL TIMES DURING THE SAME FLIGHT

SHAKING TABLE TECHNICAL PERFORMANCE

0.01

0.1

1

10

100

1 10 100 1000 10000Frequency (Hz)

Acc

eler

atio

n (g

)

3,50 kN load acceleration= 15 gNo load acceleration > 50 g

PROVE IN CENTRIFUGAPROVE IN CENTRIFUGABOLOGNABOLOGNA

3.5.20113.5.2011

Strumentazione:5 accelerometri2 trasduttori cedimenti verticali1 trasduttore roto-traslazionaleAccelerogrammi input:Da amplificazione sismica Ferrara

Terreno = limi e sabbie prelevati in sito nel corpo arginale (localitàFerrara –Bondeno)

Fattore di scala geometrica:N = 50


3.5.20113.5.2011

Accelerogrammi input:Dataset 2 (Marcellini-Albarello) = input su substrato rigidoAmplificazione locale Ferrara = input piano campagna orizzontale

am = 50ap

fm =fp/50

input tavolaprestazione tavola


3.5.20113.5.2011

input tavolaprestazione tavola

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8

a [g]

t [s]

Accelerogrammi input:Dataset 2 (Marcellini-Albarello) = input su substrato rigidoAmplificazione locale Ferrara = input piano campagna orizzontale

am = 50ap

fm =fp/50

prestazione tavolainput tavola

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0.5 0.52 0.54 0.56 0.58 0.6

a [g]

t [s]

prestazione tavolainput tavola

-30-20-10

0102030

a [g]

-30-20-10

0102030

a [g]

-30

-20

-10

0

10

20

30

2.35 2.4 2.45 2.5 2.55 2.6

a [g]

t [s]

input piano campagna(+/- 14g) accelerometri

scala modello

acc 1 (4 cm = + 2 m da p.c.)

acc 3 (12 cm = + 6 m da p.c.)

acc 5 (20 cm = + 10 m da p.c.)

Rilevato H = 20 cm (10 m), B = 75 cm (37.5 m), b = 14 cm (7 m), α = 33°

+16g

-17g

+25g

-25g

+30g

-30g

15 cm15 cm

20.4 cm20.4 cm

α=37°α=37°

STABILISED TICINO SAND PROPERTIES:φcv’ = 34°c’ = 15 kPa

INSTRUMENTED EMBANKMENT

INSTRUMENTED EMBANKMENT

H=7.5 mH=7.5 m

L=10.2 mL=10.2 m

α=37°α=37°

LB=30.2 mLB=30.2 m

LVDT

TOP ACCELOROMETER

BASE ACCELOROMETER

PROTOTYPE DIMENSIONS:

DESCRIPTION OF THE PROOF TESTDESCRIPTION OF THE PROOF TEST

N= 50N= 50

FS= 2FS= 2

RIGID BASERIGID BASE

EMBANKMENT STATIC STABILITYEMBANKMENT STATIC STABILITY


INPUT RESPONCE SPECTRUMINPUT RESPONCE SPECTRUM

TARGET

CONTROLLER

TARGET

CONTROLLERINPUT TIME HISTORYINPUT TIME HISTORY

model prototypeamax 20.6g 0.4g

t 3s 150s

model prototypeamax 20.6g 0.4g

t 3s 150s

N= 50N= 50


1.5 cm (0.75 m)1.5 cm (0.75 m)

LVDT

TOP ACCELEROMETER

SHOCK DIRECTIONSHOCK DIRECTION

H=15 cmH=15 cm

α=37°α=37° α=34°α=34°

L=20.4cmL=20.4cm


TOP SIGNAL

BASE SIGNAL

DESCRIPTION OF THE PROOF TESTDESCRIPTION OF THE PROOF TESTSIGNAL SPECTRASIGNAL SPECTRA

TIME HISTORIESTIME HISTORIESTOP

ACCELOROMETER

BASE ACCELOROMETER

TARGET

N= 50N= 50

Progetto trasversale di geotecnica sismica Aversa - reluis.it · MT2 → LANCELLOTTA: Fond. Sup.,...

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