Effetto del terreno di fondazione sull’identificazione dinamica di un edificio in muratura
Ultima modifica: 2011-08-24
Sommario
L'identificazione del comportamento dinamico di una struttura mediante misure in situ di accelerazioni indotte da sollecitazioni dinamiche di tipo ambientale (rumore, terremoti) o impulsivo è una tecnica ormai alquanto consolidata per ottenere informazioni sia sulle frequenze e forme modali principali della struttura sia per tarare alcune caratteristiche elastiche dei materiali, quali il modulo elastico ed il peso specifico. Negli edifici in muratura, infatti, l'eterogeneità e la vetustà dei materiali, la tessitura muraria rendono spesso difficile stimare con esattezza il peso specifico ed il modulo elastico dell'insieme, in quanto questi due parametri dipendono sia dalle caratteristiche dei singoli componenti (blocchi, malta) sia dalle modalità di assemblaggio.
In aggiunta, per gli edifici in muratura di interesse monumentale, il vincolo di rispettare i requisiti di conservazione limita la possibilità di realizzare saggi in situ molto diffusi. Per tale tipologia di edifici, tecniche di monitoraggio non distruttive basate sulla misura delle vibrazioni strutturali possono risultare, quindi, molto utili per calibrare le proprietà elastiche dell'opera.
Il comportamento dinamico di un edificio, oltre che dai suddetti fattori, può essere influenzato anche dalla presenza di edifici adiacenti, dalla flessibilità della struttura di fondazione e dalla natura del terreno di fondazione. Se il terreno di fondazione non è una roccia, il sistema accoppiato terreno-fondazione-sovrastruttura ha caratteristiche dinamiche (periodo fondamentale, smorzamento) sostanzialmente diverse da quelle del sistema a base fissa, a causa della cosiddetta interazione dinamica tra terreno e struttura SSI (Soil Structure Interaction). Come ben noto, gli effetti di SSI fanno incrementare sia il periodo fondamentale sia lo smorzamento del sistema completo rispetto allo schema a base fissa.
In tale lavoro, le misure accelerometriche registrate su un edificio in muratura in presenza di diverse sorgenti dinamiche (ambientali, impulsive, terremoto) sono state analizzate al fine di identificare le frequenze ed i modi principali di vibrazione della struttura. I dati sperimentali sono stati confrontati con i risultati di analisi modali lineari condotte con un modello tridimensionale agli elementi finiti. Tali confronti sono stati utili per: (1) tarare il modulo elastico ed il peso proprio della muratura ai diversi piani; (2) quantificare l'effetto che il terreno al di sotto della fondazione e lungo i muri perimetrali del piano interrato esercita sul comportamento dinamico dell'edificio. In termini di modifica dei periodi fondamentali, le numerose analisi parametriche hanno mostrato una scarsa influenza del terreno agente sui muri laterali, mentre variazioni rilevanti dei periodi si registrano quando il terreno al di sotto della fondazione è assunto deformabile, ipotesi che rispecchia i risultati della caratterizzazione geotecnica del sottosuolo su cui è fondato l'edificio.
Dal momento che per la verifica della struttura sotto azioni sismiche le accelerazioni di progetto sono determinate proprio in funzione del periodo principale della struttura, che a sua volta potrebbe essere influenzato dalla deformabilità del terreno, sono stati valutati gli effetti di SSI sia con modelli sofisticati agli elementi finiti sia attraverso analisi semplificate basate sull'utilizzo di abachi specifici per analisi di interazione terreno-struttura.
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