Interazione terreno-struttura nella valutazione sismica di ponti

La valutazione del comportamento sismico di ponti esistenti è caratterizzata da due notevoli specificità. Anzitutto, si tratta spesso di opere progettate per far fronte ad azioni sismiche di intensità inferiore a quella richiesta per le opere di nuova progettazione, o per le quali addirittura non si è considerata alcuna azione sismica di progetto. In questo caso, azioni sismiche molto più intense di quelle considerate originariamente possono indurre una risposta significativamente non lineare, sia nella struttura in elevazione, sia in fondazione. In secondo luogo, le informazioni sull’effettiva configurazione delle fondazioni e sulle proprietà dei terreni sono spesso carenti o affette da notevole incertezza. La caratterizzazione del comportamento delle fondazioni può avere un notevole rilievo nella valutazione sismica di un ponte, poiché in presenza di azioni dinamiche le fondazioni non si limitano a ricevere e trasferire al sottosuolo le azioni provenienti dalla struttura in elevazione, ma attraverso l’interazione con il terreno che partecipa alla risposta della fondazione esse influenzano la risposta dinamica dell’intero sistema strutturale. In questa relazione generale, dopo un inquadramento del problema e delle strategie di analisi disponibili, si presenta un approccio per l’analisi sismica delle opere in esame basato sull’analisi dinamica incrementale, nel quale i modelli utilizzati per la simulazione dell’interazione terreno-struttura consentono di portare in conto congiuntamente i comportamenti non-lineari attesi in elevazione e in fondazione. Questo metodo da un lato comporta un modesto impegno computazionale, e dall’altro consente una calibrazione relativamente semplice dei parametri che descrivono la risposta della fondazione: per questi motivi il metodo può essere applicato anche considerando più di una ipotesi sulla configurazione delle fondazioni e sulle proprietà dei terreni, al fine di valutare l’influenza delle diverse incertezze sulla risposta sismica prevista per il ponte.

Soil-structure interaction for the seismic assessment of existing bridges. The assessment of the seismic behaviour of existing bridges is characterised by two significant peculiarities. First, these structures were often designed to withstand seismic actions of lower intensity than those required for newly designed structures or, in some cases, without considering seismic actions in the original design at all. Consequently, seismic forces much stronger than those originally accounted for can induce a significantly nonlinear response in both the superstructure and the foundations. Secondly, information on the actual configuration of the foundations is often scarce or affected by significant uncertainty. As a result, it may be necessary to perform a simulated design of the foundations, assuming design solutions and geometries that are not uniquely defined. These uncertainties related to the foundations can play a crucial role in the assessment of a bridge, as under seismic actions, the foundations do not merely receive and transfer forces from the superstructure to the ground. Instead, through their interaction with the soil, they directly influence the dynamic response of the system. In this general report, after analysing the problem and the available analysis strategies, an approach for the seismic assessment of the examined structures is proposed, based on incremental dynamic analysis. This approach accounts for soil-structure interaction effects, allowing for the simultaneous consideration of expected nonlinear behaviours in both the superstructure and the foundation, while also offering substantial computational advantages. Due to its limited computational burden and straightforward calibration procedure, the method can be applied using different assumptions about the foundation configuration, thereby addressing uncertainties related to foundation geometry and soil properties.