Metodi innovativi per la progettazione di opere di ... · LdR 6 – Metodi innovativi per la...
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La ricerca applicata in Italia
Risultati del secondo anno del progettoRisultati del secondo anno del progettoRELUISRELUIS--DPC 2005DPC 2005--20082008
Firenze Firenze –– 1717--18 gennaio 200818 gennaio 2008
Linea di ricerca 6
Metodi innovativi perMetodi innovativi perla progettazione di opere di sostegno ela progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilitla valutazione della stabilitàà dei pendiidei pendii
Linea di ricerca 6.4Linea di ricerca 6.4 -- FONDAZIONI PROFONDEFONDAZIONI PROFONDECoordinatore: Armando Lucio SimonelliCoordinatore: Armando Lucio Simonelli
AttivitAttivitàà II annoII anno
LR 6.4 - FONDAZIONI PROFONDE
Unità operative− Università del Sannio Simonelli
− Università della Calabria Dente
− Università di Catania Maugeri
− Università della Basilicata Caputo
− Seconda Università di Napoli Mandolini
− Università di Patrasso G. Mylonakis
− Università di Bristol C. A. Taylor
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
γ1
onde SH
Strato soffice
γ1
Strato rigido
Obiettivo principale
Obiettivo principale del progettoè l’individuazione di
elementi da introdurrenelle normative
in tema diinterazione cinematicaper 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)
1.
2.
3.
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
Cronoprogramma
Importante: Sperimentazione su modello mediante tavola vibrante
Individuazione elementi per normativa
Sperimentazione numerica estesa
Definizione dei casi di studio
Modellazione numerica di riferimento
Inquadramento dello stato delle conoscenze
TrimestriArgomento
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Individuazione elementi per normativa
Sperimentazione numerica estesa
Definizione dei casi di studio
Modellazione numerica di riferimento
Inquadramento dello stato delle conoscenze
TrimestriArgomento
Importante: Sperimentazione su modello mediante tavola vibrante
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Sperimentazione numerica estesa
Analisi parametriche estensive dei casi-studio con :Approcci pseudo-statici (curve p-y)Approcci semplificati alla Winkler (con codici di calcolo commerciali e home-made) Approcci semplificati al continuo (Versat ~3D)
Avvio analisi al continuo FEM (Abaqus) e BEM (SASP, home-made)
Confronto fra i risultati ottenuti con i diversi approcci
Input SismicoData-base di accelerogrammi naturali registrati in Italia,
utilizzato dall’AGI (Scasserra et al., 2007)
Casi studio tipici
H1=
15
m
Lp=2
0 m
Φ 600
Vs1=100 m/s
Vs2=400 m/s
BEDROCK
H2=
15
m
Fixedhead
H1=
15
m
Lp=2
0 m
Φ 600
Vs1=100 m/s
Vs2=400 m/s
BEDROCK
H2=
15
m
Fixedhead
L
B
HH1
B/L = 0.6
B/L = 1
s/d = 2.5, 4
H/L = 1.5
L/d = 33.3
n = 9, 25
s/d = 2.5, 4
H/L = 1.5
L/d = 33.3
n = 9
H2VS2
VS1
VS[m/s]L100 400
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
Analisi mediante approcci BDWF(UniSannio)
H1 =
15
m
Lp=2
0 m
Φ 600
Vs1
Vs2
BEDROCK
H2 =
15
m
Interface
Fixed head
Scheme H1 H2 V1 V2 f1 V2/V1 Vs, 30 Soil type(m) (m) (m/s) (m/s) (Hz) (m/s) EC815 15 100 200 1.34 2.0 133
100 300 1.54 3.0 150 DS1 100 400 1.61 4.0 160
150 300 2.00 2.0 200150 400 2.22 2.7 218 C150 600 2.40 4.0 240
15 30 100 200 1.05 2.0 133100 300 1.34 3.0 150 D
S2 100 400 1.51 4.0 160150 300 1.56 2.0 200150 400 1.90 2.7 218 C150 600 2.29 4.0 240
15 6 100 200 1.54 2.0 160100 300 1.64 3.0 169 D
S3 100 400 1.68 4.0 174150 300 2.29 2.0 235150 400 2.39 2.7 245 C150 600 2.47 4.0 255
3 geometrie di sottosuoloS1, S2, S3 (per diversi H2)
6 rapporti di velocità V2/V1per ciascuna geometria di sottosuolo (da 2 a 4)
18 accelerogrammi x ogni caso di studio
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
324 analisi
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
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
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
VS1=100 m/s; VS2=200 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=100 m/s; VS2=300 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=100 m/s; VS2=400 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=100 m/s; VS2=200 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=100 m/s; VS2=300 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
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20
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
VS1=100 m/s; VS2=400 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
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
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
VS1=150 m/s; VS2=400 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=150 m/s; VS2=600 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=150 m/s; VS2=300 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=150 m/s; VS2=400 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=150 m/s; VS2=600 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
VS1=150 m/s; VS2=300 m/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
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
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
L
B
HH1
B/L = 0.6
B/L = 1
s/d = 2.5, 4
H/L = 1.5
L/d = 33.3
n = 9, 25
s/d = 2.5, 4
H/L = 1.5
L/d = 33.3
n = 9
H2VS2
VS1
VS[m/s]L100 400
Effetto di: H1 (da 5 a 20 m) VS2/VS1 (da 1 a 4)VS1 (da 50 a 100 m/s) → 216 casi (casi completati 144)
Analisi VERSAT~3D (Wu e Finn 1997; Wu 2006)(SUN + Parthenope)
3 input motion:Tolmezzo (1976), Sturno (1980) e Norcia Umbra (1997)
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Analisi VERSAT~3D (Wu e Finn 1997; Wu 2006)(SUN + Parthenope)
Confronto fra analisi VERSAT e metodi semplificati proposti in
letteratura : Dobry e O’Rourke (1983)Nikolau et al. (2001)
Mylonakis (2001)
VS2/VS1=4
0
200
400
600
800
0 5 10 15 20
Dobry e O'Rourke (1983)Nikolau et al. (2001)Mylonakis (2001)
MIN
T [kN
m]
TOLMEZZO
VS2/VS1=4
0
200
400
600
800
0 5 10 15 20
Dobry e O'Rourke (1983)Nikolau et al. (2001)Mylonakis (2001)
NORCIA UMBRA
VS2/VS1=2
0
200
400
600
800
0 5 10 15 20
Nikolau et al. (2001)Dobry & O'Rourke (1983)Mylonakis (2001)
MIN
T [kN
m]
H1 [m]
VS2/VS1=20
200
400
600
800
0 5 10 15 20
Nikolau et al. (2001)Dobry & O'Rourke (1983)Mylonakis (2001)
H1 [m]
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
SASP (Cairo e Dente, 2007):Metodo ibrido BEM (Mamoon e Banerjee, 1990; Kayniae Kausel, 1991)Soluzione numerica (Cairo, 2004; Cairo et al., 2005)Comportamento visco-elastico lineareOnde armoniche di taglio, piane e inclinateAnalisi nel dominio della frequenza (FFT)
BDWF (Conte e Dente, 1989)Terreni orizzontalmente stratificati con comportamentoelastico lineare, viscoelastico (modello di Kelvin-Voigt) o non lineare e isteretico alla Ramberg-OsgoodAnalisi nel dominio del tempoPropagazione monodimensionale di onde di taglio
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Analisi BDWF (Conte e Dente 1989) e BEM (SASP – Cairo e Dente, 2007)(UniCAL)
L
ug(t)=ugeiωt
d
Esj νsj βsj ρsj hj
1
2
j
•••
•••
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
Confronti SASP-BDWF
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Analisi BDWF (Conte e Dente 1989) e BEM (SASP – Cairo e Dente, 2007)(UniCAL)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 400 800
M (kNm)
z (m
)
SASP
BDWF
A-STU000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 400 800M (kNm)
z (m
)
SASP
BDWF
A-STU270
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 400 800
M (kNm)
z (m
)
SASP
BDWF
A-TMZ270
Confronto tra le soluzioni ottenute con SASP e BDWF:schema S1, sottosuolo D, Vs2/Vs1=4
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
Analisi degli schemi di calcolo di riferimento (palo singolo)
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Analisi BDWF (Conte e Dente 1989) e BEM (SASP – Cairo e Dente, 2007)(UniCAL)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 200 400 600 800
|M| (kNm)
z (m
)
A-AAL018 A-TMZ 270 A-STU000
A-STU270 A-TMZ 000 B-BCT000
B-BCT090 C-NCB000 C-NCB090
E-AAL018 E-NCB000 E-NCB090
J-BCT000 J-BCT090 R-NC2000
R-NC2090 R-NCB090 TRT000
Inviluppo dei momenti flettenti massimi lungo il palo per lo schema S1, sottosuolo D, Vs2/Vs1=4
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Risultati “consolidati” al termine del II anno
Relazione tra sollecitazioni da interazione cinematica per palo singolo e :
contrasto di rigidezza all’interfaccia fra due strati consecutivi di terrenoIl momento Mkin aumenta sensibilmente al crescere del rapporto velocità, V2/V1
classe di sottosuolo (secondo la classificazione sismica delle NTC, 2007)I momenti crescono, ovviamente, passando dal sottosuolo C a quello D.Il momento è significativo anche per sottosuoli di tipo C, in presenza di forti contrasti di rigidezza fra gli stratiPer sottosuoli di tipo D il momento cinematico è significativo anche in testa al palo, laddove si verificheranno anche le sollecitazioni inerziali
configurazione geometrica della successione stratigraficaE ininfluente lo spessore dello strato inferiore H2
Le formule per la previsione di Mk cadono in difetto per H1 prossimo alla punta del palo (caso ricorrente per pali “appoggiati”)
Effetto gruppoI momenti non variano significativamente passando dal palo singolo al gruppo di pali
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Sperimentazione su modelli fisici mediante tavola vibrante
Definizione dell’attività sperimentale da svolgersi a Bristol (giugno, luglio e novembre 2007)
Premessa
Risultati analisi semplificate
Casi di studio
Metodi di analisi
Conclusioni
Premessa
Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici
Earthquake Engineering Research Centre
Shaking Tablesix axis digital controlarea: 3m by 3mtable mass: 15 Mgmaximum vertical acceleration: 5.6 gmaximum horizontal acceleration: 3.7 goperational frequency range: 0 -100 Hzmaximum stroke: ±150 mm
• Excited in the y-direction • Restraining frame restricts x
and z vibrations• Rough end walls & base,
lubricated side walls
Shear Stack
Composite stiffness of box significantly less than that of deposit, hence:
the dethe depposit drives the resosit drives the respponseonse
Earthquake Engineering Research Centre
Schema di modello fisico da sottoporre a prova(marzo-maggio 2008)
Earthquake Engineering Research Centre
Reluis - L.R. 6.4
LdR 6 – Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno ela valutazione della stabilità dei pendii
Sperimentazione su modelli fisici mediante tavola vibrante
Riunioni per definizione attività sperimentale da svolgersi a Bristol (giugno, luglio
e novembre 2007 , tra UniSannio - Uni Bristol - UniPatrasso )
Problemi “geotecnici” principali (da segnalare il contributo dei proffi C.A Taylore D.M. Wood ) :scelta e deposizione dei materialivariazione della rigidezza dei terreni nel corso delle prove misura “continua” delle proprietà meccaniche dei terreni
3-4 Febbraio, a Bristol, programma definitivo attività sperimentale da svolgersi nel periodo marzo-maggio 2008
Entro fine III Anno•• Ulteriori analisi dinamicheUlteriori analisi dinamiche e sperimentazione su tavola vibrantesperimentazione su tavola vibrante
• Confronto dei risultati delle analisi con i risultati della sperimentazione su tavola vibrante
• Estrapolazione di indicazioni da poter recepire a livello normativo
Premessa
Risultati analisi semplificate
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Metodi di analisi
Conclusioni
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Risultati delle analisi
Sperimentazione numerica
Conclusioni
Sperimentale su modelli fisici