Stato dell’arte

La procedura di analisi Performance-based earthquake engineering (PBEE) è una metodologia volta a quantificare le performance sismiche e l’analisi dei rischi delle strutture di ambito civile utilizzando parametri di valutazione di uso immediato sia da parte dei tecnici, sia per gli stakeholders.

Il PEER (Pacific Earthquake Engineering Research Center) è uno dei maggiori sostenitori sia dello sviluppo teorico della metodologia PBEE sia dell’applicazione dei concetti all’interno del mondo accademico e industriale, compreso l’inserimento dei principi di base della metodologia all’interno delle future generazioni di codici internazionali di building/design.

Mackie and co-workers sono stati i pionieri dello sviluppo di un framework per le analisi di  performance-based design (Mackie et al., 2009; Mackie et al., 2007). Diversi casi studio di ponti con fondazioni vincolate attraverso modelli fixed or spring sono stati studiati utilizzando la piattaforma del PEER chiamata OpenSees (http://opensees.berkeley.edu/).

Inoltre, altri ricercatori del PEER sono riusciti ad inglobare gli effetti del pile-pinning sulle spalle (Ledezma and Bray, 2008) e le analisi dei costi di riparazione dovuti alla presenza di terreni suscettibili di liquefazione. (Kramer et al., 2008).

In contemporanea, Elgamal and co-workers (Lu, 2006; Lu et al., 2006) hanno sviluppato l’interfaccia grafica per i problemi di interazione terreno – struttura in 3D (OpenSees PL) che utilizza l’OpenSees come solutore per le analisi agli elementi finiti. (http://cyclic.ucsd.edu/openseespl).

Metodologia

Le analisi PBEE considerano il seismic hazard, la risposta strutturale, i danni risultanti e i costi di riparazione per il ripristino delle funzioni originali utilizzando un approccio probabilistico per ogni componente strutturale basato su livelli di confidenza di collasso.

L’adozione della metodologia PBEE in pratica consente il passaggio da una prospettiva di lavoro prescrittiva ad una filosofia prestazionale che specifichi gli obiettivi della progettazione in termini di quantità note ai progettisti, ai committenti, ai managers così come agli stakeholders.

In particolare, l’interfaccia grafica permette un’implementazione rigorosa ma al tempo stesso pratica della metodologia PBEE che risulta costruita in modo da definire gli obiettivi di performance in termini di probabilità di superamento di determinate variabili socio-economiche decisionali (DVs) all’interno del seismic hazards considerati.

Il framework PEER PBEE utilizza il teorema della probabilità totale al fine di disaggregare il problema in diverse variabili intermedie: repair quantities (Qs), damage measures (DMs), engineering demand parameters (EDPs), e seismic hazard intensity measures (IMs).

Di conseguenza, tale framework può essere adottato con diverse finalità operative. Per esempio, i progettisti possono scegliere come variabili di analisi la probabilità di superamento di un determinato parametro, ad esempio la deformazione di particolari elementi strutturali, mentre un committente può scegliere di analizzare la probabilità di superamento di una variabile socio-economica decisionale (DV), come il costo di riparazione.

Caso di Studio

Il paper di cui la presente memoria, svilupperà uno studio parametrico di uno schema da ponte vincolato con diversi sistemi di connessione. Le variabili in gioco sono le rigidezze longitudinali, trasversali e verticali dei dispositivi.

I vari output, in particolare il rapporto tra il costo totale di riparazione e il costo totale di nuova costruzione, sono utili per confrontare le performance delle diverse configurazioni.

Obbiettivo principale dello studio è la valutazione dei danni connessi alle diverse configurazioni studiate. Di fatto tale valutazione può fungere da guida per i progettisti nelle scelte progettuali dei dispositivi di connessione in relazione ai diversi hazard levels di riferimento. In secondo luogo,  l’approccio metodologico è interessante ai fini degli studi di vulnerabilità delle strutture stesse, nonché per la definizione delle priorità di intervento in base ai scenari di danno analizzati.