Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno e la valutazione della stabilità dei pendii - FONDAZIONI PROFONDE

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1 La ricerca applicata in Italia Risultati del secondo anno del progetto RELUIS-DPC Firenze gennaio 8 Linea di ricerca 6 Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno e Linea di ricerca FONDAZIONI PROFONDE Coordinatore: Armando Lucio Simonelli Attività II anno

2 LR FONDAZIONI PROFONDE Risultati 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

3 Obiettivo principale Strato soffice Risultati 1.. Obiettivo principale del progetto è l individuazione di elementi da introdurre nelle normative in tema di interazione cinematica per fondazioni profonde. γ 1 γ 1 Strato rigido Quesiti primari ed obiettivi onde SH 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 dinamiche ai metodi semplificati) 3. 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)

4 Cronoprogramma Risultati Argomento Inquadramento dello stato delle conoscenze Modellazione di riferimento Definizione dei casi di studio estesa Individuazione elementi per normativa Trimestri Importante: su modello mediante tavola vibrante

5 estesa Risultati Analisi parametriche estensive dei casi-studio con : Approcci pseudo-statici (curve Input p-y) Sismico Data-base di accelerogrammi naturali registrati in Italia, Approcci semplificati alla Winkler (con codici di calcolo commerciali e home-made) utilizzato dall AGI (Scasserra et al., 7) Approcci semplificati al continuo (Versat ~3D) Avvio al continuo FEM (Abaqus) e BEM (SASP, home-made) Confronto fra i risultati ottenuti con i diversi approcci H1= 15 m H= 15 m Lp= m Fixedhead Φ 6 B L Vs1=1 m/s Vs=4 m/s BEDROCK H H 1 H Casi studio tipici B/L = 1 V S [m/s] n = 9, 5 L L/d = 33.3 s/d =.5, 4 V S1 V S 1 4 H/L = 1.5 B/L =.6 n = 9 L/d = 33.3 s/d =.5, 4 H/L = 1.5

6 Fixed head H1= 15 m Lp= m Φ 6 Vs 1 Analisi mediante approcci BDWF (UniSannio) Risultati H= 15 m Vs BEDROCK Interface 3 geometrie di sottosuolo S1, S, S3 (per diversi H ) 6 rapporti di velocità V /V 1 per ciascuna geometria di sottosuolo (da a 4) 18 accelerogrammi x ogni caso di studio 34 Scheme H 1 H V 1 V f 1 V /V 1 V s, 3 Soil type (m) (m) (m/s) (m/s) (Hz) (m/s) EC D S C D S C D S C

7 Risultati ALCUNI RISULTATI Momenti flettenti cinematici per: Stratigrafia S 1 (H 1 = 15 e H = 15m) Sottosuolo tipo D dall alto verso il basso: V / V 1 =, 3 e 4 In grigio, i momenti di plasticizzazione della sezione trasversale del palo, per 3 configurazione di armature e valori di sforzo normale tipici per un palo di diametro D=.6 m. z (m) M kin (KN*m) V S1 =1 m/s; V S = m/s A-AAL18 A-STU A-STU7 ATMZ ATMZ7 B-BCT9 C-NCB9 E-NCB B-BCT C-NCB E-AAL18 E-NCB9 14 J-BCT J-BCT9 16 R-NC R-NC9 18 R-NCB9 TRT z (m) z (m) φ 16 1 φ 4 1 φ 3 M kin (KN*m) V S1 =1 m/s; V S =3 m/s φ 16 1 φ 4 1 φ 3 M kin (KN*m) A-AAL18 A-STU7 ATMZ7 B-BCT9 C-NCB9 E-NCB J-BCT R-NC R-NCB9 A-STU ATMZ B-BCT C-NCB E-AAL18 E-NCB9 J-BCT9 R-NC9 TRT V S1 =1 m/s; V S =4 m/s φ 16 1 φ 4 1 φ 3 A-AAL18 A-STU7 ATMZ7 B-BCT9 C-NCB9 E-NCB J-BCT R-NC R-NCB9 A-STU ATMZ B-BCT C-NCB E-AAL18 E-NCB9 J-BCT9 R-NC9 TRT

8 Risultati ALCUNI RISULTATI Momenti flettenti cinematici per: Stratigrafia S 1 (H 1 = 15 e H = 15m) Sottosuolo tipo C dall alto verso il basso: V / V 1 =, 3 e 4 Risultati analoghi per le geometrie di sottosuolo S ed S3 z (m) z (m) z (m) M kin (KN*m) V S1 =15 m/s; V S =4 m/s A-AAL18 A-STU A-STU7 ATMZ 4 ATMZ7 B-BCT B-BCT9 C-NCB9 E-NCB C-NCB E-AAL18 E-NCB9 14 J-BCT J-BCT9 16 R-NC R-NC9 18 R-NCB9 TRT M kin (KN*m) V S1 =15 m/s; V S =6 m/s φ 16 1 φ φ 16 M kin (KN*m) 1 φ 4 1 φ 3 1 φ 3 V S1 =15 m/s; V S =3 m/s A-AAL18 A-STU A-STU7 ATMZ ATMZ7 B-BCT9 C-NCB9 E-NCB B-BCT C-NCB E-AAL18 E-NCB9 14 J-BCT J-BCT9 16 R-NC R-NC φ 16 1 φ 4 1 φ 3 R-NCB9 A-AAL18 A-STU7 ATMZ7 B-BCT9 C-NCB9 E-NCB J-BCT R-NC R-NCB9 TRT A-STU ATMZ B-BCT C-NCB E-AAL18 E-NCB9 J-BCT9 R-NC9 TRT

9 B L Analisi VERSAT~3D (Wu e Finn 1997; Wu 6) 1 4 (SUN + Parthenope) B/L = 1 V S [m/s] n = 9, 5 H H 1 L V S1 L/d = 33.3 s/d =.5, 4 H/L = 1.5 Risultati H V S B/L =.6 3 input motion: Tolmezzo (1976), Sturno (198) e Norcia Umbra (1997) n = 9 L/d = 33.3 s/d =.5, 4 H/L = 1.5 Effetto di: H 1 (da 5 a m) V S /V S1 (da 1 a 4) V S1 (da 5 a 1 m/s) 16 casi (casi completati 144)

10 Analisi VERSAT~3D (Wu e Finn 1997; Wu 6) (SUN + Parthenope) Confronto fra VERSAT e metodi semplificati proposti in letteratura : Dobry e TOLMEZZO 8 O Rourke (1983) MINT [knm] 6 Dobry e O'Rourke (1983) Nikolau et al. (1) al. (1) Mylonakis (1) Mylonakis (1) 4 4 NORCIA UMBRA 8 6 Dobry e O'Rourke (1983) Nikolau et al. (1) Mylonakis (1) Risultati MINT [knm] V S /V S1 = Nikolau et al. (1) Dobry & O'Rourke (1983) Mylonakis (1) 6 4 V S /V S1 = Nikolau et al. (1) Dobry & O'Rourke (1983) Mylonakis (1) V S /V S1 = H 1 [m] V S /V S1 = H 1 [m]

11 Analisi BDWF (Conte e Dente 1989) e BEM (SASP Cairo e Dente, 7) (UniCAL) Risultati L 1 j d u g (t)=u g e iωt E sj ν sj β sj ρ sj h j SASP (Cairo e Dente, 7): Metodo ibrido BEM (Mamoon e Banerjee, 199; Kaynia e Kausel, 1991) Soluzione (Cairo, 4; Cairo et al., 5) Comportamento visco-elastico lineare Onde armoniche di taglio, piane e inclinate Analisi nel dominio della frequenza (FFT) BDWF (Conte e Dente, 1989) Terreni orizzontalmente stratificati con comportamento elastico lineare, viscoelastico (modello di Kelvin-Voigt) o non lineare e isteretico alla Ramberg-Osgood Analisi nel dominio del tempo Propagazione monodimensionale di onde di taglio

12 Analisi BDWF (Conte e Dente 1989) e BEM (SASP Cairo e Dente, 7) (UniCAL) Confronti SASP-BDWF M (knm) M (knm) SASP BDWF 4 SASP BDWF M (knm) SASP BDWF Risultati z (m) A-STU z (m) A-STU7 z (m) A-TMZ7 Confronto tra le soluzioni ottenute con SASP e BDWF: schema S 1, sottosuolo D, V s /V s1 =4

13 Analisi BDWF (Conte e Dente 1989) e BEM (SASP Cairo e Dente, 7) (UniCAL) Analisi degli schemi di calcolo di riferimento (palo singolo) M (knm) A-AAL18 A-TMZ7 A-STU A-STU7 A-TMZ B-BCT B-BCT9 C-NCB C-NCB 9 Risultati z (m) E-AAL18 E-NCB E-NCB9 J-BCT J-BCT9 R-NC R-NC9 R-NCB9 TRT 18 Inviluppo dei momenti flettenti massimi lungo il palo per lo schema S 1, sottosuolo D, V s /V s1 =4

14 Risultati consolidati al termine del II anno Relazione tra sollecitazioni da interazione cinematica per palo singolo e : Risultati contrasto di rigidezza all interfaccia fra due strati consecutivi di terreno Il momento M kin aumenta sensibilmente al crescere del rapporto velocità, V /V 1 classe di sottosuolo (secondo la classificazione sismica delle NTC, 7) 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 strati Per 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 stratigrafica E ininfluente lo spessore dello strato inferiore H Le formule per la previsione di M k cadono in difetto per H 1 prossimo alla punta del palo (caso ricorrente per pali appoggiati ) Effetto gruppo I momenti non variano significativamente passando dal palo singolo al gruppo di pali

15 su mediante tavola vibrante Definizione dell attività sperimentale da svolgersi a Bristol (giugno, luglio e novembre 7) Risultati

16 Earthquake Engineering Research Centre Shaking Table six axis digital control area: 3m by 3m table mass: 15 Mg maximum vertical acceleration: 5.6 g maximum horizontal acceleration: 3.7 g operational frequency range: -1 Hz maximum stroke: ±15 mm

17 Earthquake Engineering Research Centre Shear Stack

18 Earthquake Engineering Research Centre Shear Stack: Prove su fondazione superficiale isolata

19 Shear Stack Excited in the y-direction Restraining frame restricts x and z vibrations Rough end walls & base, lubricated side walls Composite stiffness of box significantly less than that of deposit, hence: the deposit drives the response Earthquake Engineering Research Centre

20 Reluis - L.R. 6.4 Schema di modello fisico da sottoporre a prova (marzo-maggio 8) Earthquake Engineering Research Centre

21 su mediante tavola vibrante Riunioni per definizione attività sperimentale da svolgersi a Bristol (giugno, luglio e novembre 7, tra UniSannio - Uni Bristol - UniPatrasso ) Risultati Problemi geotecnici principali (da segnalare il contributo dei proffi C.A Taylor e D.M. Wood ) : scelta e deposizione dei materiali variazione 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 8 Entro fine III Anno Ulteriori dinamiche e sperimentazione su tavola vibrante Confronto dei risultati delle con i risultati della sperimentazione su tavola vibrante Estrapolazione di indicazioni da poter recepire a livello normativo