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Analisi sismica dei sistemi tridimensionali diga-bacino-fondazione, con modelli di interazione avanzata: applicazioni e confronti numerico-sperimentali

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Analisi sismica dei sistemi tridimensionali diga-bacino-fondazione, con modelli di interazione avanzata: applicazioni e confronti numerico-sperimentali

Il modello di propagazione delle onde sismiche è stato applicato ai sistemi tridimensionali diga-bacino-fondazione, realizzando casi studio per confrontare i risultati numerici con le misure sperimentali e verificare la migliore capacità nel riprodurre la risposta sismica della diga rispetto agli approcci tradizionali. Preliminarmente sono state condotte indagini di approfondimento per lo studio dei domini di fondazione tridimensionale con canyon per l’ottimizzazione dei modelli nei casi reali.

Per una definizione accurata e realistica della risposta strutturale delle dighe di calcestruzzo ai terremoti è necessario il ricorso a metodi avanzati di analisi numerica in grado di modellare l’interazione dinamica della diga con la roccia di fondazione, rimuovendo quanto più possibile l’eccessiva riconosciuta conservatività dei risultati ottenuti con l’utilizzo di approcci semplificati.
Il modello di propagazione delle onde sismiche adottato, prima sviluppato per i casi bidimensionali e poi esteso ai casi tridimensionali, delimitando la fondazione con contorni artificiali che consentono l’ingresso delle onde sismiche (tramite l’applicazione di forze equivalenti) e l’uscita delle onde di scattering (causate dalla presenza del sistema diga-bacino), consente di riprodurre, all’interno del dominio di calcolo, lo stesso comportamento che si otterrebbe con una fondazione illimitata.
Sono stati condotti approfondimenti per lo studio dei domini di fondazione tridimensionale con canyon, necessari per l’ottimizzazione dei modelli nei casi reali: è stato valutato l’approccio degli elementi ortotropi per modellare i contorni assorbenti, che si è confermato una valida alternativa a quello degli elementi infiniti, permettendo l’utilizzo di codici di calcolo dotati delle opzioni di elasticità (lineare) ortotropa e di smorzamento di Rayleigh; è stata esaminata la possibilità di ridurre i tempi di calcolo (senza compromettere la qualità dei risultati) usando per la fondazione una suddivisione orizzontalmente più rada in prossimità dei contorni laterali; è stata sperimentata una tecnica di deconvoluzione, finalizzata a riprodurre al meglio il moto sismico assegnato alla superficie libera.
Quindi il modello è stato utilizzato per la realizzazione di due casi studio su sistemi tridimensionali diga-bacino-fondazione: il primo, che ha riguardato una grande diga ad arco di calcestruzzo situata in California (USA) per la quale sono disponibili dati sperimentali registrati durante un debole sisma, ha dato la possibilità di confrontare i risultati del modello con le misure, consentendo di verificarne l’attendibilità per l’utilizzo nei casi reali; il secondo, che ha riguardato una grande diga ad arco italiana di calcestruzzo situata in un’area ad alta pericolosità sismica, ha evidenziato l’eccessiva conservatività degli approcci tradizionali di analisi rispetto al modello proposto.
Infine, si è individuata una metodologia per integrare le valutazioni di rischio sismico delle dighe di calcestruzzo negli strumenti per stimare la resilienza del sistema elettrico.

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