Valutazione degli effetti dell'interazione terreno-struttura sulla risposta sismica di edifici residenziali in muratura

Abstract

La presente tesi si propone di approfondire il tema dell’interazione terreno-struttura (SSI) per edifici in muratura ordinari. A tale scopo sono state condotte analisi dinamiche non lineari (NLDA) sul caso studio della scuola P.Capuzi di Visso(MC) studiando gli effetti di SSI tramite approccio disaccoppiato. Prima è stata focalizzata l’attenzione sulla risposta della struttura ad un singolo evento e poi la scuola è stata adottata come edificio prototipo ai fini della costruzione di curve di fragilità. Questo edificio, sotto monitoraggio permanente da parte dell’Osservatorio Sismico delle Strutture(OSS), è stato scelto poiché ha mostrato evidenti effetti di SSI a seguito della sequenza sismica del Centro Italia nel 2016. A seguito dei tre eventi sismici più significativi per la scuola, gli accelerometri installati sulla struttura hanno potuto registrare dati utili per la validazione dei modelli in campo non lineare fornendo un riscontro in termini di danno, di spostamenti e accelerazioni nodali. La struttura è stata modellata con approccio a telaio equivalente mentre gli effetti di SSI sono stati studiati inserendo delle molle opportunamente calibrate alla base della struttura. A tal fine sono stati esaminate diverse funzioni di impedenza proposte in letteratura e sono stati presi in considerazione due tipi di sottosuolo: un semispazio con comportamento isteretico e uno lineare. Le analisi NLDA sono state poi estese utilizzando una selezione di 236 eventi sismici reali per determinare le curve di fragilità. Nello studio sono state considerate diverse misure di intensità sismica (IM) al fine di definire quelle meglio correlata con la risposta strutturale. In conclusione, si è osservato come in generale l’effetto dell’SSI ed il considerare il contributo dissipativo associato alla risposta nonlineare del terreno possa portare a una riduzione della vulnerabilità sismica della struttura e una diffusione minore del danno specialmente per livelli di danno più significativi.

The present thesis aims to study the soil-structure-interaction (SSI) for masonry buildings. Starting from the seismic analysis of the case study of P.Capuzi school located in Visso(MC, IT) by nonlinear dynamic analyses in which SSI is faced through a uncoupled approach, the results have then extended to build up fragility curves. This building monitored continually as a strategic structure by the Italian Seismic Observatory of Structures (OSS), was selected due to the fact that it showed evidences of SSI effects afterwards the occurring of the earthquake sequence of Central Italy in 2016. Following the three major seismic events for the school (for intensity and epicentral distance), a considerable amount of useful data was registered permitting the validation of nonlinear models and moreover analysing the response in terms of damage level, accelerations and nodal displacements. The structure has been modelled according to the equivalent frame approach considering a compliant-base model to assess the SSI. In particular different impedance functions have been considered to calibrate the springs at the base of the structure, i.e those proposed: by Gazetas (1991), Pais & Kausel (1988) and Veletsos & Verbic (1973). In particular, two different types of ground were taken under consideration: a hysteretic medium and an elastic one. Considering these models, dynamic nonlinear analyses was the extended using a selection of 236 real seismic inputs in order to build fragility curves. Different intensity measures (IM) have been examined to assess the best correlated with the structural response of the building. In particular, results highlighted as the PGA, Sa(T1) and the IH0.1-0.5 are the more promising. Results in general highlighted how explicitly considering the effects of the soil-structure interaction can potentially be beneficial for the structure, since it benefits of the dissipation provided by the nonlinear soil behaviour especially for the highest damage levels.