Fondazioni profonde: validazione di un modello 3D per l’interazione dinamica terreno-struttura

In questo articolo viene presentata e discussa la duplice validazione di un modello numerico per l’interazione dinamica terreno-fondazione-struttura nel caso di fondazioni profonde.

Il modello, originariamente sviluppato per gruppi di pali verticali in terreni stratificati, e recentemente aggiornato per tener conto dell’inclinazione dei pali, considera l’interazione terreno-palificata e lo smorzamento per radiazione attraverso funzioni elastodinamiche di Green. La validazione è basata su dati sperimentali ottenuti attraverso due distinte campagne sperimentali. La  prima campagna prove riguarda tre pali in acciaio vibro-infissi in ambiente marino, sui quali sono state eseguite prove di impatto e prove di snap-back, misurando le deformazioni lungo il palo sorgente e le accelerazioni in testa al palo sorgente e a quelli riceventi. Il secondo gruppo di dati sperimentali è stato ottenuto durante una recente campagna prove su due micropali singoli verticali e su un gruppo di tre micropali inclinati in terreno limoso alluvionale, durante la quale sono state eseguite prove di vibrazioni ambientali e di impatto, prove di snap-back e prove in condizioni di vibrazioni forzate. Attraverso il confronto tra dati numerici e sperimentali in termini di impedenza del sistema, si discute la capacità previsionale del modello nel simulare il fenomeno dell’interazione palo terreno al variare della tipologia di fondazione profonda.

Validazione di un modello 3D per l’interazione dinamica terreno-struttura mediante prove in sito su fondazioni profonde

Negli ultimi decenni sono stati sviluppati diversi modelli numerici ed analitici per riprodurre il fenomeno complesso dell’interazione terreno-palo-struttura sotto carichi dinamici orizzontali. In questo contesto, sia i metodi diretti, in cui si modella agli elementi finiti o alle differenze finite l’intero sistema terreno-fondazione (Yegian e Wright, 1973; Trochanis et al., 1991), sia procedure teoriche nell’ambito dei metodi per sottostrutture (Wolf, 1987; Fan et al., 1991; Gazetas e Mylonakis, 1998), sono estremamente sensibili ai parametri geometrici e meccanici che definiscono le caratteristiche dinamiche del sistema terreno - palo.

Per questo motivo, i risultati sperimentali ottenuti attraverso prove in scala reale o in piccola scala sono preziosi per una loro accurata valutazione e calibrazione. Essendo tra loro complementari, le prove in sito ed in laboratorio garantiscono insieme una adeguata conoscenza dei fenomeni geotecnici (Jamiolkowski et al., 1995). Infatti, i test in piccola scala fatti in laboratorio offrono l’opportunità di eseguire studi parametrici in condizioni di terreno e di carico note e controllabili, mentre test in scala reale realizzati in-situ forniscono le reali condizioni del terreno e del palo. Ad oggi, la maggior parte dei lavori sperimentali si è concentrata su test in piccola scala, mentre pochi lavori riguardano prove in-situ in vera grandezza (Jennings et al., 1986; Pender et al., 2011; Dezi et al., 2012b, 2013, 2016). I dati sperimentali peró, oltre a permettere una migliore comprensione dei fenomeni, potrebbero anche essere usati per la validazione di metodi teorici o di modelli numerici.

In questo lavoro, il modello teorico di Dezi at al. (2009, 2016) per l’interazione dinamica cinematica ed inerziale di gruppi di pali, applicato in passato per cogliere la risposta sismica di ponti e strutture con fondazioni profonde (Carbonari 2011a, 2011b, 2012; Dezi et al., 2012a) è stato validato attraverso due set di dati sperimentali ottenuti da altrettante campagne prove.

La prima campagna prove riguarda tre pali in acciaio vibroinfissi in ambiente near-shore, sui quali sono state eseguite prove di impatto e di snap-back, misurando le deformazioni lungo il palo sorgente e le accelerazioni in testa al palo sorgente e a quelli riceventi. Il secondo gruppo di dati sperimentali è stato ottenuto durante una recente campagna prove su due micropali singoli verticali e su un gruppo di tre micropali inclinati in terreno limoso alluvionale, durante la quale sono state eseguite vibrazioni ambientali, prove di impatto, snap back e vibrazioni forzate.

La capacità previsionale del modello è mostrata in termini di rigidezza dinamica dei sistemi investigati.

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Articolo tratto dagli Atti del XVII Convegno ANIDIS 2017 - Pistoia
Si ringrazia l'ANIDIS per la gentile collaborazione. 

Si ricorda che il prossimo Convegno ANIDIS si terrà ad Ascoli Piceno il 15-19 settembre 2019> maggiori info sul LINK