Figura Descrizione sintetica della risposta strutturale.

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Carlo Danieli
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1 6 Conclusioni Nell ambito della progettazione del PARCO EOLICO, sito nel territorio comunale di Rocchetta Sant Antonio (FG), è stato approfondito lo studio di interazione dinamica terrenostruttura nel caso di due modelli di fondazione previsti per le torri che sorreggono le pale eoliche: plinti diretti; plinti su pali. Definite le caratteristiche sismiche dell area e quelle geotecniche dei litotipi coinvolti dalle fondazioni, si è studiata la risposta in termini di SSI di quattro modelli, due per ogni tipologia di fondazione. Per i plinti diretti: torre su plinto incastrato; torre su plinto con vincoli flessibili. Per i plinti su pali: torre su plinto con pali simulati dalle impedenze sismiche; torre su plinto con pali presenti e terreno simulato mediante impedenze sismiche. La formulazione dei vincoli è stata presentata nei capitoli precedenti mentre, di seguito, sono sintetizzati e discussi i risultati dello studio condotto sui quattro modelli, in termini di sollecitazioni alla base della torre, periodi di vibrazione e forme modali lungo il fusto della torre e della palificata di fondazione, ampiezza degli spostamenti in corrispondenza delle pale eoliche e spettri di risposta alla base della torre (fig. 6.1). 240

2 Figura Descrizione sintetica della risposta strutturale. Per confrontare le risposte relative ai primi modi di vibrare dei quattro modelli è opportuno far riferimento, non ai modi, ma alle forme modali, poiché queste ultime non mantengono lo stesso ordine (fig. 6.2). 241

3 Figura Distribuzione delle prime quattro forme modali. 6.1 PLINTO DIRETTO Generalmente, nella progettazione anche sismica dei plinti, si fa l ipotesi che essi siano vincolati con incastri. Tale modellazione corrisponde ad assumere che la rigidezza del terreno sia talmente elevata da non poter essere condizionata dall inerzia della fondazione e della sovrastruttura e dalle deformazioni da loro indotte. Questa condizione non è sempre verificata, anzi può risultare importante il contributo dell interazione terreno-struttura nella valutazione dei periodi propri della struttura, dei modi e delle forme modali e delle sollecitazioni indotte. Per tale ragione sono di seguito sintetizzati i risultati dello studio di SSI (interazione terreno struttura) condotta sui suddetti modelli di plinto incastrato e plinto vincolato mediante molle elasto-plastiche Periodi propri e forme modali Passando dal vincolo rigido al vincolo flessibile, l aumento del periodo proprio e la riduzione del taglio alla base sono apprezzabili solo per i primi modi di vibrare (fig. 6.3). Si osserva che la variazione, ancorché contenuta, prevale per le forme modali 3 e 4 caratterizzate da inflessione nel piano YZ, normale all eccentricità della massa in sommità. 242

4 Figura Incremento dei periodi e riduzione dei tagli modali per la torre su plinto diretto. Passando dal vincolo rigido al vincolo flessibile, triplica il numero di modi necessari per mobilitare l 85% della massa strutturale (fig. 6.4). 243

5 Figura Fattori di partecipazione modale della torre su plinto diretto. Ciò è dovuto alla circostanza che vincolando il plinto con l incastro, il moto relativo della struttura coinvolge solo la sovrastruttura (torre + navicella) poiché il plinto avrà un movimento solidale con l incastro. Invece nel caso del vincolo flessibile il moto relativo coinvolge la torre, la navicella e il plinto. Pertanto il modello di plinto con incastro o con vincolo flessibile calcolato tenendo conto della impedenza sismica del terreno, non corrisponde a due livelli di dettaglio nella modellazione, ma a due modelli strutturalmente diversi. Sarà quindi necessario usare il vincolo incastro con attenzione nel caso di presenza di azioni sismiche dato che, per tale tipo di struttura, un elevata % di massa è concentrata nella fondazione. 244

6 6.1.2 Sollecitazioni nella torre Il confronto tra i due modelli di torre su plinto diretto in termini di risposta globale (peso + sisma), valutata considerando esclusivamente i modi significativi (massa totale mobilitata 85%), è sintetizzato in fig. 6.5 risposta relativa combinazione PESO + SISMA estremo 1 estremo 2 V V 1,20 1,20 x flex y flex x fix V V 1,22 1,10 x flex y fix M M 1,10 0,94 y flex x fix M M 1,05 1,08 z flex y fix M M 1,05 1,05 z fix Figura Confronto in termini di sollecitazioni tra i due modelli della torre su plinto diretto. Si osserva che, passando dal vincolo rigido a quello flessibile, le sollecitazioni quasi sempre aumentano. Tuttavia a livello modale la riduzione delle sollecitazioni segue i risultati noti di letteratura. Tale fenomeno è stato addebitato all uso della (1.30) per la combinazione delle diverse risposte modali Spostamenti della torre e confronto coi valori suggeriti in normativa Gli spostamenti, in linea con le risultanze di letteratura, si incrementano nel modello con vincolo flessibile rispetto a quello con vincolo rigido (fig. 6.6) risposta relativa combinazione PESO + SISMA estremo 1 estremo 2 U U 1,05 1,08 x flex y flex x fix U U 1,05 1,05 y fix Figura Confronto in termini di spostamenti tra i due modelli della torre su plinto diretto. 245

7 La differenza tra i due modelli della torre su plinto diretto, in termini di sollecitazioni e deformazioni, non è rilevante e quindi l uso del modello semplificato (vincolo rigido) è accettabile Spettro di risposta e confronto con lo spettro suggerito in normativa Figura Input e output spettrali alla base della torre su plinto diretto. 246

8 6.2 PLINTO SU PALI I pali sono la tipologia di fondazione che più risente degli effetti dell interazione cinematica ed inerziale terreno-struttura. Nello studio condotto, sono stati considerati i due casi di (1) pali modellati agli elementi finiti e vincolati mediante impedenze che tengano conto solo dell interazione cinematica e (2) pali simulati mediante l applicazione al plinto di impedenze sismiche inerziali e cinematiche. Tale confronto è stato condotto al fine di comprendere quanto le approssimazioni nei modelli, caso per caso, possono essere accettate in termini di sollecitazioni stimate e deformazioni previste Periodi propri e forme modali Passando dalla palificata presente a quella simulata, non si registra nessuna apprezzabile variazione del periodo proprio, né delle sollecitazioni modali, segnale che il vincolo utilizzato nel secondo modello è in grado di simulare adeguatamente la deformabilità dei pali. Passando dalla palificata presente alla palificata simulata, si riduce di due terzi il numero di modi necessari per mobilitare l 85% della massa strutturale (fig. 6.8). 247

9 Figura Fattori di partecipazione modale della torre su plinto su pali. Ciò è causato dal fatto che la deformabilità strutturale si conserva, poiché non variano i periodi, né le sollecitazioni modali, mentre la massa da eccitare nel modello diminuisce perché viene a mancare quella dei pali Sollecitazioni nella torre Il confronto in termini di risposta globale (peso + sisma), valutato considerando esclusivamente i modi significativi, mostra che le sollecitazioni si incrementano 248

10 notevolmente, passando dal modello con palificata presente a quello con palificata simulata (fig. 6.9). risposta relativa combinazione PESO + SISMA estremo 1 estremo 2 V V 1,76 1,76 x sim y sim x pres V V 1,90 1,91 x sim y pres M M 1,66 1,67 y sim x pres M M 1,43 1,87 z sim y pres M M 1,88 1,88 z pres Figura Confronto tra le risposte dei due modelli della torre su plinto su pali. Quindi escludere la palificata dal modello, comporta la sovrastima delle sollecitazioni. E questo vale anche per la palificata, se le sollecitazioni nei pali si determinassero con metodi semplificati a partire dalla conoscenza della reazione vincolare del modello con pali simulati. Inoltre le sollecitazioni nel modello a pali simulati sono vicine a quelle nel plinto diretto con vincolo flessibile (fig. 6.10), come ci si aspetta poiché i due modelli sono simili, a parte una piccola differenza tra la rigidezza complessiva del vincolo alla base. 249

11 Figura Confronto tra le risposte dei due modelli con vincolo flessibile e pali assenti Spostamenti della torre e confronto coi valori suggeriti in normativa Le deformazioni rimangono sostanzialmente invariate, anche laddove si incrementano, se si considera che sono ingegneristicamente inapprezzabili (fig. 6.11). risposta relativa combinazione PESO + SISMA estremo 1 estremo 2 U U 1,04 5,00 x sim y sim x pres U U 1,06 1,08 y pres Figura Confronto tra le risposte dei due modelli della torre su plinto su pali. 250

12 6.2.4 Spettro di risposta e confronto con lo spettro suggerito in normativa Figura Input e output spettrali alla base della torre su plinto diretto. 251

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