Descrizione
La valutazione delle caratteristiche del moto del terreno in superficie a seguito di un terremoto è di fondamentale importanza per la progettazione di strutture in grado di resistere alle azioni sismiche. Come è noto, in assenza di manufatti, tali caratteristiche possono essere attribuite a tre meccanismi fondamentali: meccanismo di sorgente, propagazione delle onde dalla sorgente al sito e risposta sismica locale.
In modo particolare, quest’ultima è responsabile delle modifiche in ampiezza, durata e contenuto in frequenze, che un moto sismico relativo ad una formazione rocciosa di base (terremoto di riferimento), subisce attraversando gli strati dal bedrock fino alla superficie [Lanzo G. et al.,1999].
Il fenomeno della risposta sismica locale è stato oggetto di numerosi studi negli ultimi trent’anni, basati sull’analisi delle registrazioni di eventi sismici e su modellazioni di carattere numerico, a tal punto da essere introdotto nei moderni codici normativi.
Lo stesso testo NTC2018 (Cap. 3.2.2) propone, come via ufficiale, un approccio numerico (monodimensionale o bidimensionale a seconda dei casi) per la valutazione della reale risposta sismica stratigrafica del deposito di terreno alla scala della singola opera o del singolo sistema geotecnico.
L’analisi numerica per la valutazione della risposta sismica locale, oltre ad essere più accurata rispetto all’approccio semplificato descritto dalle NTC2018 (categorie di sottosuolo), consente di identificare l’amplificazione stratigrafica nel caso specifico individuando intervalli di periodo più limitati rispetto a quelli di normativa e di conseguenza ottenere dimensionamento strutturale più economico.
Il software LSR 2d (Local Seismic Response 2d) consente di effettuare una modellazione bidimensionale di tale problematica mediante un approccio agli elementi finiti, nel dominio del tempo, in tensioni totali, utilizzando un modello di sottosuolo alla Kelvin-Voigt.
Dotato di un’interfaccia utente particolarmente intuitiva, il programma consente:
- l’inserimento di accelerogrammi spettro-compatibili ottenuti dai database dell’INGV da utilizzare come segnale di input al bedrock;
- la definizione di opportune analisi per la valutazione della risposta sismica orizzontale e/o verticale per i vari stati limite sismici considerati;
- la definizione della geometria monodimensionale o bidimensionale degli strati di terreno mediante un’interfaccia CAD e/o importazione da DXF;
- la generazione in automatico della mesh per la discretizzazione del modello geotecnico con elementi triangolari o quadrangolari con possibilità di infittimento della stessa nelle zone critiche;
- la determinazione della risposta sismica in termini di accelerogrammi e/o spettri di risposta in accelerazione in corrispondenza di un numero illimitato di punti di controllo sul modello;
- il monitoraggio dell’andamento delle caratteristiche del moto, dello stato tensionale e deformativo, nonchè delle caratteristiche dei materiali lungo un numero illimitato di sezioni (colonne di controllo);
- la visualizzazione tramite un ambiente grafico dei valori massimi e minimi delle caratteristiche del moto, dello stato tensionale e deformativo, nonchè delle caratteristiche dei materiali per ogni elemento finito della mesh;
- la valutazione di spettri medi con possibilità di esportazione in formato .txt degli stessi da utilizzare per la progettazione sismica con FaTA-E;
- la valutazione di spettri parametrizzati secondo NTC2018 ed EUROCODICE8 mediante processo di curve-fitting ai minimi quadrati sulla base degli spettri medi ottenuti;
- la determinazione di parametri indicativi della di risposta sismica locale del sito (PGA, PGV, fattori di Housner);
L’affidabilità dei risultati del software LSR 2D è stata accertata mediante diversi confronti parametrici con codici di calcolo ben noti alla comunità scientifica (QUAD4M, SHAKE 91)
Di seguito si riportano dei confronti con QUAD4M sugli spettri di risposta in accelerazione, sui valori massimi dell’accelerazione con la profondità e sui valori massimi stato tensionale.
