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Studio dei fenomeni di interazione
dinamica terreno-struttura mediante
modellazione sperimentale e numerica
Il presente lavoro analizza i fenomeni d’interazione terrenofondazione-
sovrastruttura in campo dinamico (DSSI) mediante
prove su tavola vibrante 1-g, eseguite su un sistema costituito
da un telaio in acciaio 1.30x0.95x1.30 m poggiato su un
deposito di sabbia 5.0x1.0x0.9 m. Il sistema è sottoposto a
sollecitazioni con legge sinusoidale. È, inoltre, monitorato da
numerosi accelerometri e trasduttori di spostamento. La prova
su tavola vibrante è simulata attraverso analisi numeriche
agli elementi finiti (FEM), considerando per il terreno sia un
modello costitutivo viscoelastico lineare, ancora ampiamente
usato nella pratica professionale, sia un sofisticato modello
costitutivo viscoelasto-plastico con incrudimento isotropo e
cinematico, sicuramente più appropriato per analisi dinamiche.
La risposta dinamica del sistema è analizzata sia nel dominio
del tempo che nel dominio della frequenza. I principali obiettivi
del presente lavoro sono: i) studiare gli effetti di non-linearità
del terreno e di interazione terreno-struttura (DSSI) sul terreno
e sulle strutture, utili ai fini pratici di progettazione, in termini
di accelerazioni e spostamenti del terreno e della struttura; ii)
evidenziare alcuni aspetti cruciali della modellazione numerica
nel riprodurre prove su tavola vibrante per studi di interazione
dinamica terreno-struttura (DSSI). Questo lavoro fa parte di
un’attività di ricerca composta da numerose prove e simulazioni
numeriche relative in primo luogo all’interazione dinamica
terreno-fondazione (DSFI) e in secondo luogo all’interazione
terreno-fondazione-struttura (DSSI).
Parole chiave: prove su tavola vibrante; telaio in acciaio;
modellazione FEM; visco-plasticità del terreno; accelerazioni e
spostamenti; dominio del tempo e della frequenza.
The paper deals with a coupled dynamic soil-foundation-superstructure interaction (DSSI), which was investigated by means
of a 1-g shaking table test, consisting of a 5.0x1.0x0.9 m sand deposit and a 1.30x0.95x1.30 m steel frame. The system was subjected
to sine-dwell horizontal acceleration time-histories and monitored by numerous accelerometers and displacement transducers. The
shaking table test was simulated by numerical FEM analyses, using a linear visco-elastic (LE) constitutive model for the soil, which is
still widely used in professional practice, as well as a sophisticated visco-elasto-plastic constitutive model with isotropic and kinematic
hardening (NL) that is definitely more appropriate for dynamic analyses. The dynamic response of the system has been analysed in
the time and frequency domains. The main goals of the paper are: i) to investigate the effects of soil non-linearity and DSSI in terms
of accelerations and displacements in soils and on structures that could be useful for practical engineering purposes ii) to highlight
some crucial aspects of numerical modelling when reproducing shaking table tests on DSSI. This paper is part of a long-term research
activity consisting of numerous tests and related numerical simulations, firstly on dynamic soil-foundation interaction (DSFI)
and secondly on DSSI.
Keywords: shaking table test; sand pluviation; steel frame; FEM modelling; soil visco-plasticity; PBD analysis.
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