ASPETTI GEOTECNICI DELLA PROGETTAZIONE IN ZONA SISMICA

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1 ASSOCIAZIONE GEOTECNICA ITALIANA ASPETTI GEOTECNICI DELLA PROGETTAZIONE IN ZONA SISMICA LINEE GUIDA Edizione provvisoria marzo 2005 PÀTRON EDITORE BOLOGNA

2 PARTE T- CONSTDEJZf.\ZTONT GENERAU l 1. OGGETTO E SCOPO DELLE LINEE GUIDA Premessa Organizzazione delle linee guida Normative dì riferimento Si1nbologia COMPORTAMENTO MECCANICO DEI TERRENI SOTTO AZIONI SISMICHE Premessa Propagazione di onde sismiche nei terreni Comportamento non lineare e dissipativo dei terreni Comportamento a piccole deformazioni Comportamento a medie deformazioni Comportamento a grandi deformazioni Comportamento a rottura dei terreni sotto azioni cicliche Resistenza ciclica di terreni a grana grossa Resistenza ciclica e post-ciclica di terreni a grana fine Modellazione del legame costitutivo in termini di tensioni efficaci Accoppiamento tra le fasi e fenomeni associati Bibliografia PRINCIPI DI PROGETTAZIONE E METODOLOGIE DI ANALISI Considerazioni generali Stati limite e terremoti di progetto Gradi di danno e classi di prestazione Metodologie.dì analisi Metodi empirici e analisi pseudostatiche Analisi dinamiche semplificate Analisi dinamiche complete Applicabilità delle diverse metodologie d'analisi Bibliografia MOTI SISMICI DI RIFERIMENTO Vincoli e obiettivi Grandezze rappresentative del moto sismico Determinazione di parametri del moto di riferimento Determinazione di spettri di risposta di riferimento Determinazione di accelero grammi di riferimento Bibliografia pag.ix

3 PARTE Il -ANALISI GEOTECNICA DEL SITO PERICOLOSITÀ ED EFFETTI DEL SITO Introduzione Variabilità spazial e del moto sismico ed effetti indotti Definizioni e problemi Scale di indagine Valutazione della pericolosità del sito (siting) Siti in prossimità di faglie e di discontinuità dell'ammasso Si ti potenzialmente instabili Amplificazione della risposta sismica Bibliografia RISPOSTA SISMICA LOCALE Premesse Posizione del problen1a Procedure di analisi della risposta sismica locale Metodi empirici Metodi basati sulla geologia di superficie Metodi basati su correlazioni con la velocità delle onde di taglio Vs Metodi basati sulla definizione di categorie di sottosuolo Relazioni approssin1ate Analisi modale Metodi nun1erici Defi nizione del modello geotecnica del sottosuolo Definizione delle azioni sismiche di ingresso al basamento Scelta di un codice di calcolo e tipo di risultati ottenuti Bibliogratìa LIQUEFAZJONE l Premessa Posizione del problema Motivi di esclusione dalla verifica a liquefazione... l Metodi di analisi Metodi di analisi semplificata Metodi di analisi dinamica semplificata Metodi di analisi dinamica avanzata... l Valutazione degli effetti della liquefazione Bibliografia pag. X

4 8. STABILITA DEI PENDII E DEI FRONTI DI SCAVO l Prernessa... l Definizione del modello geotecnica e dell'azione sismica Analisi di stabilità Analisi pseudostatica Analisi dinamica semplificata (metodi degli spostamenti) Analisi dinamica avanzata Bibliografia PARTE III- OPERE GEOTECNICHE... l FONDAZIONI.... Considerazioni generali e limitazioni Richiatni preliminari Iter progettuale delle fondazioni in campo statico Principali procedure di analisi strutturale impiegate in ingegneria sismica l O l 0.4 l FONDAZIONI SUPERFICIALI.... Regole generali di progetto Il ruolo del sottosuolo Analisi pseudo-statica Analisi dinamica semplificata Considerazioni generali Metodi per la valutazione del carico limite e dei cedimenti Anali si dinamica completa Bibliografia l FONDAZIONI SU PALI.... Generalità sull'interazione sismica terreno-palo-struttura Aspetti costruttivi Prescrizioni dell'euro codice Analisi pseudo-statica Considerazioni generali Interazione cinematica Interazione inerzia! e Pali inclinati Anali si non lineare del palo singolo Verifica agli stati limite ultimo e di danno Analisi dinamica semplificata Analisi dinamica completa Bibliografia pag. Xl

5 12. OPERE DI SOSTEGNO AGRA VITA' introduzione Criteri di progettazione Stati 1itnite M.etodì di anali sì Metodi empirici ed analisi pseudostatiche Teoria di Mononobe e Okabe Estensione della teoria di M.O Previsione degli spostamenti: formule predittive Analisi dinamica semplificata Analisi dinamica completa Bibl iografia OPERE DI SOSTEGNO FLESSIBILI Premessa Considerazioni generali Stati limite Metodi di analisi Metodi empirici e analisi pseudo-statiche An al i si dinamica semplificata Analisi dinamica completa Bibliografia OPERE IN TERRA RINFORZATA Introduzione l Classificazione delle opere in terra rinforzata Criteri di progettazione Stati limite Metodi di analisi Metodi pseudo-statici Metodi dinamici semplificati Metodi dinamici completi Conclusioni Bibliografia COSTRUZIONI IN SOTTERRANEO E SCAVI A CIELO APERTO.... Premessa Analisi delle sezioni traversali di costruzioni in sotteitaneo Analisi pseudostatica Analisi dinamica semplitìcata Analisi dinamica completa pag.xii

6 15.3 l Analisi di costruzioni in sottenaneo lungo il proprio asse Condiz ioni geotecniche uniformi in direzione longitudi nale Condizioni geotecniche variabili in direzione longitudinale Analisi pseudostatica Analisi dinamica se m p! ificata Analisi dinamica avanzata Effetti indotti da fenomeni di liquefazione sulle costruzioni in sotterraneo Analisi della sezione trasversale di strutture intenate Analisi lungo l'asse della struttura intenata Scavi a cielo aperto Bibliografia COSTRUZIONI IN' TERRA..... Pre1nessa Rilevati stradali Posizione del problema Stati limite e terremoti di progetto Definizione dell'input sismico Metodi di calcolo e dì verifica Rilevati ferroviari Dighe in terra Posizione del problema Stati limite e terremoti di progetto Definizione dell'input sismico Metodi di calcolo e verifica Raccomandazioni sul monitoraggio statico e sismico di dighe in tena Opere accessorie Argini fluviali Bibliografia pag. Xlii

7 APPE DICI APPENDICE A - TEC ICHE SPERJMENTALI IN SITO ED IN LABORATORIO.... A.l l ntroduzione A.2 Prove penetron1etriche A.3 Prove geofisiche in sito A.3.1 Prove di superficie A.3.2.Prove in foro A.3.3 Cetmi alle procedure di interpretazione A.3.4 Criteri di scelta del tipo di prova A.4 Prove di laboratorio A.4.1 Prove statiche A.4.2 Prove dinamiche A.4.3 Criteri di scelta del tipo di prova Bibliografia APPENDICE B - FATTORI DI TNFLUENZA SUL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI TERRENI.... B. l Introduzione B.2 Fattori che influenzano il comportamento a piccole deformazioni B.2.1 Modellazione del legame tra parametri equivalenti e variabili di stato B.2.2 Influenza del tempo di consolidazione B.2.3 Influenza della velocità di deformazione B.2.4 Effetto della storia deformativa ciclica B.3 Fattori che influenzano il comportamento a piccole defonnazioni B.3.1 influenza della pressione di confinamento B.3.2 Influenza della composizione granulometrica e della plasticità B.3.3 Influenza della velocità di deformazione B.3.4 Degradazione ciclica B.4 Descrizione analitica del legame tensio-deformativo in campo non lineare Bibliografia APPENDICE C - CARATTERI DEI MOTI SISMICI ED ANALISI DI PERlCOLOSlT À..... C.l Energia associata ad un evento sismico C.2 Leggi di ricorrenza e probabilità della Magnitudo C.3 Spettro di Fourier C.4 Spettro di risposta C.5 Leggi di attenuazione empiriche dei parametri sintatici del moto C.6 Leggi di attenuazione empiriche degli spettri di risposta C.7 Metodi di analisi di pericolosità regionale C.8 Metodo detenninistico C.9 Metodo probabilistico Bibliografia pag. XIV

8 APPENDICE D - SOLUZIONI ANA LITICHE APPROSSIMATE PER IL CALCOLO DEL MOTO SISMICO IN SUPERFICIE.... D.! Richia1ni teorici D.2 Forme spettrali secondo I'Eurocodice 8 (EC8) D.2.1 Parametri di classifi cazione e determinazione delle categorie di sottosuolo D.2.2 Modifica dei parametri del moto in relazione alle categorie di sottosuolo D.2.3 Effetti della topografia D.3 Analisi m o dale di uno strato elastico, omogeneo e iso tropo D.4 Stima del periodo fondamentale di un deposito stratificato orizzontalmente D.5 Codici di calcolo per l'analisi numerica della risposta locale Bibliografia APPENDICE E - VALUTAZIONE DELLA SUSCETTIBILITÀ ALLA LIQUEF AZIONE MEDIANTE METODI SEMPLIFICATI E.l Valutazione del rapporto di tensione ciclica CSR l E.2 Valutazione del rapporto di tensione ciclica CRR E.3 Valutazione del rapporto di tensione ciclica CRR in presenza di sovraccarichi e piano di ca1npagna inclinato E.4 Osservazioni sull'impiego delle diverse prove in sito E.5 Una procedura di analisi semplificata per la verifica a liquefazione APPENDICE F - METODI GLOBALI DELL'EQUTLIBRIO LIMITE.... F.l Pre1nessa F.2 Pendio indefinito F.3 Pendio delimitato da superficie di scorrùnento piana (cuneo piano) F.4 Pendio delimitato da superficie di scorrimento curvilinea F.5 Resistenza a taglio APPENDICE G - DETERMINAZIONE DELLE AZIONI STA TI CHE EQUI V ALENTl PER L'ANALISI DI STABILITÀ DEI PENDII. G. l Accelerazione e coefficiente sismico equivalente da analisi della risposta sismica bidhnensionali Accelerazione e coefficiente sismico equivalente da analisi della risposta sismica monodiinensionali APPENDICE H- ANALISI DINAMICA SEMPLIFICATA COL MODELLO DI NEWMARK H. l Metodi semplificati degli spostamenti H.2 Approccio originario di Newmark - analisi dello scorrimento del blocco rigido H.3 Approccio modificato di Newmark - effetto della risposta sismica locale e del decremento della resistenza al taglio pag. XV

9 APPENDICE I - SISMICHE ESEMPI APPLICATIVI DI CALCOLO DI PALI SOITO AZIONI T. l Jnterazione cinematica semplitìcata Esempi di calcolo di pali inclinati Metodo analitico approssimato Analisi dinamica semplificata APPENDICE J - VERIFICA SISMICA DI UN RILEVATO IN TERRA RINFORZATA J.l Verifica sismica di un rilevato in terra rinforzata pag. XVI