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Metodi avanzati per la modellazione dell’interazione struttura-fondazione nell’analisi sismica delle dighe: implementazione del modello di propagazione delle onde SAM-4D nel codice proprietario CANT-SD

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Metodi avanzati per la modellazione dell’interazione struttura-fondazione nell’analisi sismica delle dighe: implementazione del modello di propagazione delle onde SAM-4D nel codice proprietario CANT-SD

Il modello avanzato di interazione dinamica struttura-fondazione SAM-4D, che fornisce una descrizione accurata della risposta sismica delle dighe simulando la propagazione delle onde sismiche in una fondazione dotata di massa, è stato implementato nel codice proprietario a elementi finiti CANT-SD, verificandone la funzionalità con appositi casi studio. È stato approfondito l’utilizzo della deconvoluzione per un caso studio di un sistema 3D diga-bacino-fondazione con misure sperimentali.

Il modello di propagazione delle onde sismiche SAM-4D (Seismic Advanced Model for Dams), prodotto dell’attività del precedente triennio di Ricerca di Sistema, è stato sviluppato per superare i principali limiti (in particolare l’eccessiva conservatività dei risultati) evidenziati dai tradizionali e semplificati metodi di analisi sismica dei sistemi diga-bacino-fondazione.

 

Il modello consente di riprodurre idealmente lo stesso comportamento che si otterrebbe in una fondazione semi-illimitata (come è nella realtà) rappresentando la propagazione delle onde sismiche in un dominio di calcolo delimitato da opportuni contorni artificiali (contorni assorbenti o non riflettenti) e realisticamente dotato di massa.

 

Il modello, messo a punto lo scorso triennio per un suo utilizzo nell’ambito del codice a elementi finiti Abaqus, è stato implementato nel codice proprietario a elementi finiti CANT-SD (Codice per l’Analisi Non-lineare Tridimensionale – Statica e Dinamica). Tale codice, sviluppato appositamente per l’analisi dei sistemi diga-bacino, è molto affidabile nella modellazione delle discontinuità strutturali delle dighe di calcestruzzo, è caratterizzato da notevole praticità del processo di estrazione dei risultati ed è svincolato dalla necessità di acquisire licenze commerciali.

 

Per l’implementazione di SAM-4D nel codice CANT-SD è stato necessario sviluppare appositi elementi, caratterizzati da materiale lineare ortotropo (e privo di massa), da utilizzare come contorni assorbenti. È stato inoltre definito, realizzato e validato un criterio che consente la corretta applicazione delle forze sismiche equivalenti (forze di superficie normali e tangenti da applicare alla base e ai contorni laterali della fondazione).

 

Gli strumenti informatici di pre-processamento creati per il codice Abaqus con lo scopo di automatizzare il calcolo e l’applicazione delle forze sismiche equivalenti, sono stati opportunamente modificati al fine di poterli utilizzare come preprocessori anche per il codice CANT-SD.
Il corretto funzionamento del modello SAM-4D nel codice CANT-SD è stato verificato per mezzo di due casi studio già in precedenza utilizzati per la validazione del modello stesso nel codice Abaqus.

 

Infine, è stato riproposto il caso studio della diga ad arco di Monticello, con l’obiettivo di approfondire l’utilizzo della tecnica della deconvoluzione per la definizione dell’azione sismica nell’ambito di problemi per i quali sono disponibili registrazioni sperimentali.

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