Analisi di risposta sismica locale monodimensionali

Carlo G. Lai, PhD(carlo.lai@eucentre.it)

Firenze, 15 Luglio 2009

Corso: "LA PROGETTAZIONE GEOTECNICA DEGLI EDIFICI AI SENSI DEL DECRETO MINISTERIALE 14 GENNAIO 2008"

con la collaborazione di:

Mirko Corigliano, PhD

Sommario

• Analisi di risposta sismica 1D;

• Analisi lineari e lineari-equivalenti;

• Curve di degradazione del modulo di taglio e dello smorzamento;

• Codici di calcolo per analisi di risposta sismica;

• Utilizzo di SHAKE91, EERA.

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari e lineari-equivalenti

Risposta strato omogeneo su semispazio elastico

• Amplificazione locale stratigraficakk

kk

Earth surface

Wave radiated bythe seismic source

Traiettoria di un raggio sismico Analisi di risposta sismica (1D -1D)

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari-equivalenti

EFFETTI SISMICI DI SITO DOVUTI A:

Amplificazione locale (1D) del moto sismico legata alla

propagazione verticale delle onde in profili di suolo a

strati piani e paralleli con contrasto di proprietà

meccaniche dal basso verso l’alto

Amplificazione locale (2D e 3D) in configurazioni

geologiche più complesse, quali valli alluvionali e bacini

sedimentari, che danno luogo a fenomeni di diffrazione

con generazione di onde di superficie ai bordi

Amplificazione “topografica”, dovuta a fenomeni di

focalizzazione delle traiettorie di propagazione delle onde

sismiche in configurazioni morfologiche con rilievi

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari-equivalenti

SCOPO: calcolare il moto sismico alla superficie libera di un deposito di terreno noto il moto sismico all’affioramento del substrato roccioso.

(noto)(incognito)

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari-equivalenti

MODELLO: deposito di terreno a strati piani e paralleli sovrapposti al substrato. Mezzo viscoelastico. Propagazione di onde trasversali S con incidenza verticale.

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari-equivalenti

Gmax

G()

• Modulo di deformazione a taglio

Ciclo di isteresi

MODELLO COSTITUTIVO VISCOELASTICO

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari-equivalenti

• Coefficiente di smorzamento interno

A Etriang.

DEE

4

A Eciclo

In generale D = D(,).

MODELLO COSTITUTIVO VISCOELASTICO

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari-equivalenti

(from Dobry and Vucetic, 1991)

• Curve di degradazione del modulo di deformazione a taglio G = G()

MODELLO COSTITUTIVO VISCOELASTICO

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari-equivalenti

• Curve di variazione D = D() dello smorzamento con la deformazione

(from Dobry and Vucetic, 1991)

MODELLO COSTITUTIVO VISCOELASTICO

Analisi di risposta sismica locale 1D lineari-equivalenti

MODELLO COSTITUTIVO LINEARE-EQUIVALENTE (VISCOELASTICO)

1. Definizione di curve G=G() e D=D() per i diversi strati, essendo G il modulo di taglio del suolo e D il rapporto di smorzamento.2. Inizializzazione dei valori del modulo di taglio e del fattore di smorzamento ai livelli di piccole deformazioni (G0 e D0).3. Calcolo della risposta dinamica del suolo e valutazione della deformazione massima a taglio in ogni strato (1 in Figura).4. Aggiornamento dei valori G1=G(1) e D1=D(1).5. Iterazione dei passi 3 e 4 fino a convergenza (j+1~j).

G0 Modulo di taglio

G1

G2

Deformazione angolare

1

G3

2 3

D0

Rapporto di smorzamento

D3 D2

Deformazione angolare

1

D1

2 3

Schema del procedimento iterativo per il modello lineare equivalente (SHAKE/EERA):

(da Lai e Paolucci, 2008)

Codici di calcolo valutazione risposta sismica

(da Silvestri, 1998)

Esistono altri codici di calcolo:

• SUMDES (2D, 2D) accoppiato

• CYBERQUAKE (1D, 2D) accoppiato

• EERA (1D, 1D) lineare equivalente

• NERA (1D, 2D) elasto-plastico

• DYNA1D (1D, 2D) accoppiato

• CYCLID 1D (1D, 2D) accoppiato

• ONDA (1D, 1D) nonlineare

• SHAKE2000 (1D, 1D) lineare equivalente

• …..

• …..

Esistono altri codici di calcolo:

• SUMDES (2D, 2D) accoppiato

• CYBERQUAKE (1D, 2D) accoppiato

• EERA (1D, 1D) lineare equivalente

• NERA (1D, 2D) elasto-plastico

• DYNA1D (1D, 2D) accoppiato

• CYCLID 1D (1D, 2D) accoppiato

• ONDA (1D, 1D) nonlineare

• SHAKE2000 (1D, 1D) lineare equivalente

• …..

• …..

Codici di calcolo valutazione risposta sismica

SITO WEB PER SCARICARE EERA:

http://gees.usc.edu/GEES/Software/EERA2000/Default.htm