Analisi della risposta sismica locale di cavità sotterranee con Flac 2D: il caso di Castelnuovo (AQ) Scheda tecnica tratta dalla tesi di laurea di Francesco Calabretta Università degli Studi di Firenze Relatori: Prof. Ing. Alessandro Ghinelli, Prof. Ing. Andrea Vignoli Inquadramento del problema in esame L oggetto del lavoro consiste nello studio della risposta sismica locale in presenza di cavità: in particolare, è stato preso in esame il caso del colle di Castelnuovo in provincia de L Aquila, il cui sottosuolo è caratterizzato dalla presenza di numerose cavità ipogee. Si tratta di un area di notevole interesse dal momento che, in seguito al verificarsi dell evento sismico della conca aquilana del 6/4/2009, è stato registrato un intenso danneggiamento dell edificato, danneggiamento che trova una ragionevole spiegazione sia nella risposta sismica del colle che nella vulnerabilità insita nell edificato stesso. Schema illustrativo delle cavità ipogee. Sezione del colle di Castelnuovo. Il moto sismico di riferimento utilizzato per le seguenti analisi del sito di Castelnuovo è l evento principale, definito anche mainshock, della sequenza sismica che ha interessato l area aquilana il 6 Aprile 2009; il terremoto, caratterizzato da Mw= 6,3, è stato originato dalla rottura di una faglia poco profonda, in quanto la profondità ipocentrale è stata stimata in circa 9,5 km. HARPACEAS s.r.l Viale Richard, 1 20143 Milano telefono+39 02 891741 fax+39 02 89151600 info@harpaceas.it harpaceas@scacert.it www.harpaceas.it Cap.Soc.Euro 80.000,00 i.v. Iscriz. C.C.I.A.A.Milano n 1326913 Iscriz.Trib.Milano Rag. Sociale 300520 vol.7952 Fasc.20 Cod. Fisc. E P. Iva 09907290150
Accelerogramma di input utilizzato nelle analisi dinamiche Il modello numerico È stato creato un modello di Flac per analisi dinamiche parametriche, al fine di studiare l influenza del raggio delle cavità sulla risposta sismica globale del modello. Gli step necessari alla creazione del modello sono stati i seguenti: creazione mesh Definizione dei materiali e dello smorzamento Condizioni al contorno Input sismico Parametri di output Modello 2D utilizzato nelle analisi del colle di Castelnuovo
Risultati dell analisi Interessante si è rivelato l andamento della plasticizzazione del terreno: nel modello statico si denota una ridotta plasticizzazione del terreno confinata ai dintorni delle cavità stesse, con l introduzione del sisma, invece, si assiste ad una plasticizzazione del piano campagna che investe in pieno la cavità n 12, ovvero quella isolata, a sinistra nel plottaggio sopra riportato. Plasticizzazioni nel modello statico Plasticizzazioni nel modello dinamico Interessante si è rivelato l andamento della plasticizzazione del terreno: nel modello statico si denota una ridotta plasticizzazione del terreno confinata ai dintorni delle cavità stesse, con l introduzione del sisma, invece, si assiste ad una plasticizzazione del piano campagna che investe in pieno la cavità n 12, ovvero quella isolata, a sinistra nel plottaggio sopra riportato.
È stata inoltre simulata l introduzione di un rivestimento in calcestruzzo proiettato lungo la superficie di ogni cavità, tramite l adozione di un elemento strutturale di tipo liner. Nella figura sottostante vi è la schermata relativa all inserimento delle proprietà dello spritz-beton. Il codice di calcolo restituisce i valori dello sforzo normale e del momento flettente: in linea con le prescrizioni della normativa vigente, gli sforzi sollecitanti agenti sono stati ricavati a partire dalla media dei valori massimi ricavati da ognuno dei sette accelerogrammi:
Perché Flac? Il programma FLAC è un codice di calcolo un basato sul metodo delle differenze finite, con un procedimento di soluzione di tipo esplicito; sviluppato inizialmente per le applicazioni in campo statico, con l introduzione del modulo dinamico, l impiego del codice è stato ulteriormente esteso, potendo essere anche utilizzato nella soluzione dei problemi di risposta sismica locale. Il software si contraddistingue sia per la flessibilità nella modellazione della geometria del problema, la disponibilità di elementi strutturali, l elevato numero di modelli costitutivi implementati e la possibilità di svilupparne nuovi, che, soprattutto, per il potente linguaggio di programmazione denominato FLACish (o FISH), con cui si ha la possibilità di ampliare le funzionalità del software: tali peculiarità rendono FLAC consono allo studio di problemi piani riguardanti il comportamento meccanico di mezzi continui, come terreni e rocce, e di strutture interagenti.