Metodi di Analisi Dinamica e di Progetto per Sistemi Interagenti Terreno-Fondazione-Struttura

Il presente lavoro tratta i metodi di analisi e di progetto di sistemi dinamici interagenti terreno-fondazione-struttura. Nel contesto di una formulazione per sottostrutture, l’attenzione è rivolta alla valutazione della risposta del sistema mediante metodi basati sulla classica decomposizione in modi ortogonali. Nonostante per tale classe di problemi l’approccio modale classico fornisca una soluzione approssimata e non rigorosa, esso è particolarmente significativo in quanto, oltre ad essere largamente diffuso, permette un’interpretazione fisica degli effetti di interazione. Dopo un’attenta validazione degli algoritmi utilizzati attraverso il confronto con risultati di letteratura, viene presentato uno studio completo dell’approccio modale classico, particolarizzato all’analisi della risposta di un edificio multipiano. L’accuratezza del metodo è quantificata introducendo due misure di errore della risposta stazionaria. L’origine della mancanza di accuratezza è esaminata analizzando i termini fuori-diagonale della matrice di dissipazione modale. Gli effetti dell’interazione sulle proprietà dinamiche del sistema sono illustrati attraverso un’analisi parametrica della struttura campione, e sono interpretati mediante il confronto con diversi casi limite. Una migliore comprensione degli effetti di interazione viene proposta attraverso la formulazione analitica di un modello equivalente, costituito da un oscillatore elementare su fondazione rigida e semispazio elastico. Il modello equivalente permette di calcolare la risposta in corrispondenza di ciascuna frequenza di risonanza del sistema. Attraverso l’applicazione di un’analisi perturbativa, vengono formulate nuove espressioni analitiche per stimare le frequenze proprie, le forme modali, i coefficienti di smorzamento e i fattori di partecipazione del sistema interagente a partire dalle grandezze modali della struttura su base fissa. Le espressioni qui formulate rappresentano una generalizzazione di quelle già proposte da altri autori per l’analisi del modo fondamentale di un modello piano. Infine, i risultati analitici e numerici ottenuti vengono riorganizzati per agevolarne la diretta applicazione in fase progettuale. Viene proposta una procedura che consente di tenere conto degli effetti di interazione nell’ambito dell’analisi lineare statica e dinamica con spettro di risposta. L’approccio, applicabile alla maggior parte delle strutture ordinarie, si presta ad essere incorporato in documenti normativi e linee guida.