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p rogett a re 432 SETTEMBRE 2020 87 della fondazione, una tecnica chiamata ‘massless foundation model’ (figura 2), che modella il suolo solo in termini di flessibilità e spostamento ai bordi. Ignorando gli effetti inerziali e suppo- nendo che il suolo sia senza massa, tutta l’energia cinetica del sistema viene trasferita alla base della diga, il che è irrealistico e porta a errori sulla stima della risposta sismica. Simulazione numerica La simulazione numerica ha permes- so a Matteo Mori, del Dipartimento di ingegneria dell’energia, dei siste- mi, del territorio e delle costruzioni dell’Università di Pisa, di esplorare le interazioni tra suolo e struttura nelle sue simulazioni. “La natura flessibile d i Comsol lo rende il software più sem- plice da utilizzare e, nel nostro caso, apprezziamo la varietà di funzionalità disponibili per lo studio delle onde elastiche o acustiche - diceMori -. Èper sua natura completo ed è un potente strumento per la nostra ricerca”. L’applicabilità di qualsiasi nuova tec- nica di modellazione delle dighe a gravità in calcestruzzo deve essere considerata nel contesto, così Mori ha deciso di eseguire tre diversi mo- delli in scenari multipli. Ha studiato la risposta dinamica di ogni sistema sotto eccitazione sismica e ha con- frontato i risultati. I tre modelli, base rigida, fondazione senza massa e a- nalisi (completa) di terreno infinito, sono mostrati nella figura 3; ciascuno Interazione suolo struttura Sotto l’influenzadell’eccitazione sismi- ca, la diga a gravità in calcestruzzo, il bacino d’acqua e il terreno di fonda- zione si comportano come un sistema accoppiato. A causa dell’elevata com- plessità di questo sistema, la poten- za computazionale necessaria non è sempre disponibile; di conseguenza, l’interazione suolo-struttura è spesso trascurata o stimata inmodo approssi- mativo attraverso ipotesi semplificate. Il rischio di non considerare queste interazioni è che si possano verifi- care amplificazioni di sforzo inattese nel corpo della diga. L’interazione tra struttura e suolo comprende sia gli effetti cinematici sia quelli inerziali, ma gli effetti inerziali sono raramente presi in considerazione. Mentre quelli cinematici sono legati alla flessibilità del terreno e sono influenzati dalla rigidezza della struttura, gli effetti iner- ziali dipendono dalla densità di suolo e struttura. Sotto eccitazione sismica, la struttura della diga si muove, ma il terreno, anch’esso dotato di massa, non segue il movimento del corpo diga. Il suolo e la struttura si influen- zano direttamente in modo recipro- co e questa interazione genera onde elastiche che attraversano il suolo, sottraendo energia al sistema (figura 1). Questo fenomeno è noto come ‘radiation damping’ o smorzamento da radiazione. Attualmente la simulazione degli ef- fetti del suolo sul comportamento si- smico si basa su un paio di metodi, tutti però con dei limiti. Nei modelli di edifici convenzionali gli effetti del suolo sono considerati utilizzando spettri di risposta forniti dalla norma- tiva per le varie tipologie di terreno. Tuttavia, le differenze strutturali tra edifici convenzionali e dighe rendono questi metodi inappropriati. Inoltre, per le dighe in particolare, è stata ampiamente implementatanell’analisi Figura 1. Schema delle onde generate nel terreno da un terremoto. Figura 2. Confronto della direzione del trasferimento di energia tra la fondazione senza massa (a sinistra) e il modello del terreno infinito (a destra).