Progetto di Ricerca n. 6 METODI INNOVATIVI PER LA PROGETTAZIONE DI OPERE DI SOSTEGNO E LA METODI INNOVATIVI PER LA PROGETTAZIONE DI OPERE DI SOSTEGNO E LA METODI INNOVATIVI PER LA PROGETTAZIONE DI OPERE DI SOSTEGNO E LA VALUTAZIONE DELLA STABILITA VALUTAZIONE DELLA STABILITA VALUTAZIONE DELLA STABILITA ’ ’ ’ DEI PENDII DEI PENDII DEI PENDII 6.1 – Scavi profondi a cielo aperto in ambiente urbano e gallerie metropolitane Stefano Aversa 6.2 – Costruzioni in sotterraneo – Gallerie e caverne in roccia Giovanni Barla 6.3 – Stabilità dei pendii Sebastiano Rampello 6.4 – Fondazioni profonde Armando Simonelli Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007 Coordinamento AGI: A. Burghignoli, M. Jamiolkowski, G. Ricceri, C. Viggiani
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Progetto di Ricerca n. 6 METODI INNOVATIVI PER LA ... · • Opere: galleria, ... d l s accelerometer inclinometer LVDT ... Sintesi dei metodi di analisi (stato dell’arte) Sviluppo
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Progetto di Ricerca n. 6
METODI INNOVATIVI PER LA PROGETTAZIONE DI OPERE DI SOSTEGNO E LAMETODI INNOVATIVI PER LA PROGETTAZIONE DI OPERE DI SOSTEGNO E LAMETODI INNOVATIVI PER LA PROGETTAZIONE DI OPERE DI SOSTEGNO E LA
VALUTAZIONE DELLA STABILITAVALUTAZIONE DELLA STABILITAVALUTAZIONE DELLA STABILITA’’’ DEI PENDIIDEI PENDIIDEI PENDII
6.1 – Scavi profondi a cielo aperto in ambiente urbano e gallerie metropolitaneStefano Aversa
6.2 – Costruzioni in sotterraneo – Gallerie e caverne in rocciaGiovanni Barla
6.3 – Stabilità dei pendiiSebastiano Rampello
6.4 – Fondazioni profondeArmando Simonelli
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Coordinamento AGI: A. Burghignoli, M. Jamiolkowski, G. Ricceri, C. Viggiani
Progetto di Ricerca n. 6
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Linea di ricerca 6.1Linea di ricerca 6.1
SCAVI PROFONDI A CIELO APERTO IN AMBIENTE URBANO E GALLERIE METROPOLITANE
Linea di ricerca 6.1 SCAVI PROFONDI A CIELO APERTO IN AMBIENTE URBANO E GALLERIE METROPOLITANE
Diagrammi di spinta prima e dopo il sismaMomenti flettenti prima, durante e dopo il sisma
Applicazione di “metodi dinamici completi”
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Linea di ricerca 6.2Linea di ricerca 6.2
COSTRUZIONI IN SOTTERRANEO, GALLERIE E CAVERNE IN ROCCIACOSTRUZIONI IN SOTTERRANEO, GALLERIE E CAVERNE IN ROCCIACoordinatore: Giovanni Coordinatore: Giovanni BarlaBarla
AttivitAttivitàà II annoII anno
POLITECNICO DI TORINOPOLITECNICO DI TORINODipartimento di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Strutturale e GeotecnicaStrutturale e Geotecnica
EUCENTREEUCENTRECentro Europeo di Ricerca e Centro Europeo di Ricerca e Formazione in Ingegneria Formazione in Ingegneria
SismicaSismica
POLITECNICO DI MILANOPOLITECNICO DI MILANODipartimento di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria
StrutturaleStrutturale
Progetto di Ricerca n. 6
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Linea di ricerca 6.2 COSTRUZIONI IN SOTTERRANEO, GALLERIELLERIE E CAVERNE IN ROCCIA
Progetto di Ricerca n. 6
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Linea di ricerca 6.2 COSTRUZIONI IN SOTTERRANEO, GALLERIELLERIE E CAVERNE IN ROCCIA
CRONOPROGRAMMA
TrimestriIndagini sulle tipologie di dannoSintesi dei metodi di analisi (stato dell’arte)Sviluppo dei metodi di analisiValidazione dei metodi di analisiStudio dei sistemi di monitoraggioSimulazioni numericheStudi specifici su tipologie di opereLinee Guida: prima bozzaLinee Guida: seconda bozzaLinee Guida: edizione finale
Progetto di Ricerca n. 6
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Linea di ricerca 6.2 COSTRUZIONI IN SOTTERRANEO, GALLERIELLERIE E CAVERNE IN ROCCIA
020406080
100120140160180
<25
25<50
50<100
100<150
150<200
200<300
Unknow
n Epicentral distance [km]
Num
ber
of c
ases
NoneSlightModerateHeavy
0102030405060708090
100
0.05
0.05-0.15
0.15-0.25
0.25-0.35
0.35-0.45
0.45-0.55
0.55-0.65
>0.65
Unknow
n
Surface PGA [%g]
Num
ber
of c
ases
NoneSlightModerateHeavy
EsempioEsempio di di elaborazioneelaborazione
1. 1. IndagineIndagine sullesulle TipologieTipologie di di DannoDannoAggiornamento DatabaseAggiornamento Database
Progetto di Ricerca n. 6
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Linea di ricerca 6.2 COSTRUZIONI IN SOTTERRANEO, GALLERIELLERIE E CAVERNE IN ROCCIA
(from Hisada and Bielak, 2003)
Fault rupture mechanism and wave propagation
Method of generalized reflection and transmission coefficients
Generation of synthetic, near-fault time histories in proximity of fault rupture
Semi-analytical approach which assumes a layered crust and an extended kinematic source
Fault plane characterized by strike, dip and rake
Fault plane subdivided into several sub-faults (patches)
2. DEFINIZIONE DEL SISMA DI PROGETTO2. DEFINIZIONE DEL SISMA DI PROGETTO
Ground motion simulation ⇒ synthetic time histories using Hisada and Bielak (2003) kinematic approach
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Linea di ricerca 6.2 COSTRUZIONI IN SOTTERRANEO, GALLERIELLERIE E CAVERNE IN ROCCIA
3. VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI DANNO3. VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI DANNOMEDIANTE LE CURVE DI FRAGILITAMEDIANTE LE CURVE DI FRAGILITA’’
Vulnerability of a structure susceptibility to be damaged by ground motion of given intensity
Different approaches can be used to characterize the vulnerability of a structure, classification of these are based on the earthquake damage data source:
• Empirical vulnerability curve data from observed post-earthquake surveys• Judgemental vulnerability curve data from expert opinion• Analytical vulnerability curve data from analytical simulation• Hybrid vulnerability curve data from combination of previous data
Fragility curves give the probability of reaching or exceeding different levels of damage for a given level of ground motion.
Coordinamento nazionale:• Sapienza Università di Roma – S. Rampello
• Università della Calabria – F. Silvestri• Università di Catania – M. Maugeri• Università di Messina – E. Cascone• Politecnico di Bari – A. Amorosi• Università di Napoli Federico II – L. Pagano• Università di Firenze – C. Madiai
Progetto di Ricerca n. 6
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Linea di ricerca 6.3 STABILITA’ DEI PENDII
Attività 1° anno - definizione di metodi affidabili e semplificati
procedure di analisi basate su:
metodi pseudostaticimetodi degli spostamenti
database accelerogrammi• 214 registrazioni accelerometriche in campo libero (NS – EO)• 47 eventi di magnitudo M ≥ 4.0 e distanza epicentrale < 100 Km• valori di 0.4g > PGA >0.05g ; Ia = 0.006 – 1.233 m/s
tre categorie di sottosuolo:ammassi rocciosi (A) Vs > 800 m/sdepositi molto consistenti / addensati (B) Vs = 360 – 800 m/sdepositi med. consistenti / addensati (C, D) Vs < 360 m/s
Progetto di Ricerca n. 6
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Linea di ricerca 6.3 STABILITA’ DEI PENDII
• descrive gli effetti del sisma sul pendio• dipende dalle caratteristiche dell'accelerogramma e da quelle del pendio
→ non può assumere un valore costante
• effetti diversi sullo stesso pendio in virtù della diversa forma accelerometrica →spostamenti indotti
− βs → funzione degli spostamenti:basato sull'equivalenza tra i risultati ottenibili con il metodopseudostatico e quelli derivanti dal metodo degli spostamenti per fissati valori di spostamento
α → funzione della deformabilità dei terreni:tiene conto dei fenomeni di moto asincrono nella massa di terreno potenzialmente instabile
Coordinamento nazionale:•Università del Sannio – A. L. Simonelli
• Università della Calabria – G. Dente• Università di Catania – M. Maugeri• Università della Calabria – V. Caputo• Seconda Università di Napoli – A. Mandolini
Progetto di Ricerca n. 6
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Linea di ricerca 6.4 FONDAZIONI PROFONDE
Obbiettivo principale
Obbiettivo principale del progetto è l’individuazione di elementi da introdurre nelle normative in tema di interazione cinematica per
fondazioni profonde.
γ1
onde SH
Stratosoffice
γ1
Stratorigido
Progetto di Ricerca n. 6
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Linea di ricerca 6.4 FONDAZIONI PROFONDE
Cronoprogramma
Importante: Sperimentazione su modello mediante tavola vibrante
Argomento Trimestri
Inquadramento dello stato delle conoscenze
Modellazione numerica di riferimento
Definizione dei casi di studio
Sperimentazione numerica estesa
Individuazione elementi per normativaIndividuazione elementi per normativa
Sperimentazione numerica estesa
Definizione dei casi di studio
Modellazione numerica di riferimento
Inquadramento dello stato delle conoscenze
TrimestriArgomento
Progetto di Ricerca n. 6
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Linea di ricerca 6.4 FONDAZIONI PROFONDE
Quesiti primari … ed obiettivi
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 analisi dinamiche …. ai metodi semplificati)
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)
Interazione cinematica
1.
2.
3.
Progetto di Ricerca n. 6
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Linea di ricerca 6.4 FONDAZIONI PROFONDE
Attività scientifica in corso nel II Anno
Analisi parametriche dei casi di studio con :
approccio semplificato alla Winkler (con diversi codici di calcolo)
approcci semplificati al continuo
Confronto fra i risultati ottenuti con i diversi approcci
Tutte le analisi sono state effettuate utilizzando un data-base di accelerogrammi naturali registrati in Italia, appositamente confezionato
6 rapporti di velocità V2/V1per ciascuna geometria di sottosuolo
18 accelerogrammi x ogni caso di studio
324 analisi
Progetto di Ricerca n. 6
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Linea di ricerca 6.4 FONDAZIONI PROFONDE
VS1=100 m/s; VS2=200 m/s
0
2
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0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)
z (m
)
A-AAL018 A-STU000
A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT000
8 φ
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12 φ
24
12 φ
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VS1=100 m/s; VS2=300 m/s
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0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)
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)
A-AAL018 A-STU000
A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT000
8 φ
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VS1=100 m/s; VS2=400 m/s
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0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)
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A-AAL018 A-STU000
A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT000
8 φ
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VS1=100 m/s; VS2=200 m/s
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A-AAL018 A-STU000
A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT000
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VS1=100 m/s; VS2=300 m/s
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0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)
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)
A-AAL018 A-STU000
A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT000
8 φ
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VS1=100 m/s; VS2=400 m/s
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0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)
z (m
)
A-AAL018 A-STU000
A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT000
8 φ
16
12 φ
24
12 φ
30
Momenti flettenti cinematici per:
Stratigrafia S1 (H1= 15 e H2= 15m)
Sottosuolo tipo D
dall’alto verso il basso:
V2 / V1 = 2, 3 e 4
In grigio, i momenti di plasticizzazionedella sezione trasversale del palo,
per 3 configurazione di armature evalori di sforzo normale tipici per
un palo di diametro D=0.6 m.
ALCUNI RISULTATI
Progetto di Ricerca n. 6
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Linea di ricerca 6.4 FONDAZIONI PROFONDE
VS1=150 m/s; VS2=400 m/s
0
2
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0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)
z (m
)
A-AAL018 A-STU000
A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT000
8 φ
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12 φ
24
12 φ
30
VS1=150 m/s; VS2=600 m/s
0
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0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)
z (m
)
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A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT0008
φ 16
12 φ
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VS1=150 m/s; VS2=300 m/s
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0 200 400 600 800 1000
M kin (KN*m)
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C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
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0 200 400 600 800 1000M kin (KN*m)
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C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
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C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT0008
φ 16
12 φ
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12 φ
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VS1=150 m/s; VS2=300 m/s
0
2
4
6
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10
12
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0 200 400 600 800 1000
M kin (KN*m)
z (m
)
A-AAL018 A-STU000
A-STU270 ATMZ000
ATMZ270 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000
C-NCB090 E-AAL108
E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090
R-NC2000 R-NC2090
R-NCB090 TRT000
8 φ
16
12 φ
24
12 φ
30
Momenti flettenti cinematici per:
Stratigrafia S1 (H1= 15 e H2= 15m)
Sottosuolo tipo C
dall’alto verso il basso:
V2 / V1 = 2, 3 e 4
ALCUNI RISULTATI
Risultati analoghi per le geometrie di sottosuolo S2 ed S3
Progetto di Ricerca n. 6
Linea di ricerca 6.4 FONDAZIONI PROFONDE
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Il momento flettente cinematico Mkin aumenta sensibilmente al crescere del contrasto di velocità, V2/V1
I momenti crescono, ovviamente, passando dal sottosuolo C a quello D
Per sottosuoli di tipo D il momento cinematico è significativo anche in testa al palo, laddove si verificheranno anche le sollecitazioni inerziali
Per sottosuoli di tipo D il momento flettente cinematico può risultare ben superiore al momento di plasticizzazione della sezione trasversale del palo.
I momenti flettenti cinematici così calcolati devono essere considerati validi fino a che non si attinge il momento di (prima) plasticizzazione della sezione
Riepilogando :
Progetto di Ricerca n. 6
Riunione annuale Reluis – Roma, 3 luglio 2007
Linea di ricerca 6.4 FONDAZIONI PROFONDE
Sono attualmente in corso (o in programma a breve) :
Completamento analisi alla Winkler (BDWF)
approcci complessi basati sull’analisi al continuo (modello 3-D del palo singolo e di piccoli gruppi di pali con il codice ABAQUS), in collaborazione con SUN
sperimentazione su modello mediante tavola vibrante, presso l’EERC dell’Università di Bristol (autunno 2007)
Principali attività previste per il III Anno (Luglio 2008)
• Analisi dinamiche con il codice ABAQUS del palo singolo e di piccoli gruppi di pali, portando in conto la non linearità del terreno ed eventualmente del palo
• Confronto dei risultati delle analisi con i risultati della sperimentazione su tavola vibrante
• Estrapolazione di indicazioni da poter recepire a livello normativo