Università degli Studi di Napoli "Parthenope"

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico: 
2017/2018
Tipologia di insegnamento: 
A scelta dello studente
Tipo di attività: 
Opzionale
Corso di afferenza: 
Corso di Corso di Laurea Magistrale in INGEGNERIA CIVILE
Settore disciplinare: 
GEOTECNICA (ICAR/07)
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
9
Anno di corso: 
1
Docenti: 
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72

Obiettivi

Il corso, in generale, si pone l'obiettivo di presentare agli studenti i concetti di base, le teorie e le procedure di analisi dell'Ingegneria Geotecnica sismica, e, per la vastità della materia, predilige necessariamente l’obiettivo formativo di fornire agli studenti una solida preparazione negli argomenti di base della disciplina, e cioè: la caratterizzazione dinamica dei terreni, la modellazione dei terreni in campo ciclico e non lineare, e, per finire, la propagazione delle onde nel sottosuolo e l’amplificazione sismica locale. E' prevista una parte introduttiva sullo studio dei segnali e dei sistemi oscillanti, ad uno o più gradi di libertà. Nella seconda parte del corso è previsto l'insegnamento di un modulo di Dinamica delle Fondazioni, con l'obiettivo di fornire agli studenti gli strumenti necessari per tenere conto di fattori solitamente trascurati nell'approccio di progetto classico che viene appreso in altre discipline quali: 1) la modifica del segnale sismico dovuto all'interazione cinematica fondazione-terreno; 2) l’influenza della deformabilità e della capacità dissipativa del sistema fondazione-terreno sulla risposta inerziale della struttura. L'evidenza teorica e sperimentale, nonché recenti applicazioni a numerosi casi di studio, mostrano come la considerazione di tali fattori, di competenza precipua dell’ingegneria geotecnica, sia irrinunciabile ai fini della corretta previsione delle risposta sismica di un edificio, e dunque della corretta allocazione delle risorse destinate alla mitigazione del rischio sismico per il patrimonio costruito.Risultati di apprendimentoConoscenza e capacità di comprensione:Tra i risultati di apprendimento del corso vi sono le seguenti conoscenze teoriche:conoscenze sulla teoria dei segnali e sui sistemi oscillanti; conoscenza sul comportamento dei terreni in condizioni cicliche e dinamiche; conoscenza sugli effetti di amplificazione sismica locale; acquisire sensibilità sull’importanza dell’interazione dinamica terreno-fondazione nell’analisi di vulnerabilità sismica degli edifici esistente; Capacità di applicare conoscenza e comprensione:Tra i risultati di apprendimento del corso vi sono le seguenti conoscenze applicative:capacità di integrare le conoscenze di geotecnica sismica con quelle di ingegneria strutturale;capacità di sviluppare autonomamente programmi per lo studio dei sistemi oscillanti e per l’analisi della propagazione delle onde sismiche nel sottosuolo; applicare metodi e procedure di analisi avanzati nell’analisi di vulnerabilità sismica del costruito; Autonomia di giudizio:Tra i risultati di apprendimento del corso vi è la capacità di analisi autonoma di problematiche e soluzioni progettuali:Valutare la correttezza dei risultati di indagini in sito e di laboratorio finalizzate alla caratterizzazione dinamica dei terreni; Avere contezza dell’importanza degli aspetti geotecnici nell’ambito di strategie di gestione del rischio sismico; Avere contezza del livello di approssimazione delle metodologie classiche di analisi del rischio sismico fondate sull’approccio convenzionale; Abilità comunicative:Tra i risultati di apprendimento del corso vi è la capacità di veicolare ai propri interlocutori le problematiche inerenti l’ingegneria geotecnica sismica. In particolare, lo studente viene messo in grado di:collaborare all’interno di un gruppo di lavoro, definendo obiettivi, attività, strumentipresentare e articolare in forma scritta e orale un elaborato di gruppo.
Capacità di apprendimento:Tra i risultati di apprendimento del corso vi è la capacità da parte dello studente di:riflettere sulle conoscenze e capacità del proprio percorso formativo collaborare all’interno di un gruppo di lavoro, definendo obiettivi, attività, strumentiindividuare possibilità di sviluppo ulteriore di conoscenze, abilità e competenze.

Prerequisiti

Sono necessarie le conoscenze e le competenze acquisite nell’insegnamento di Geotecnica di base (ad es. aver superato un esame di almeno 9 CFU di Meccanica delle Terre o di Fondamendi di geotecnica o equivalente).

Contenuti

Elementi di Sismologia (2 ore di lezione) Sismologia e terremoti. Onde sismiche. Movimenti di faglia. Meccanismi di rottura. Durata e intensità di un terremoto. Magnitudo Richter Moment Magnitudo. Analisi dei segnali (8 ore di lezione e 6 di esercitazione)Funzioni armoniche. Notazione trigonometrica. Ampiezza. Frequenza. Fase. Struttura algebrica dei numeri complessi. Piano complesso e coordinate polari. Notazione complessa per le funzioni armoniche. Funzioni periodiche. Sviluppo in serie di Fourier. Forma esponenziale o notazione complessa dello sviluppo in serie. Coefficienti complessi. Trasformata discreta di Fourier. Trasformata inversa.Dinamica dei sistemi discreti (8 ore di lezione e 6 di esercitazione) Equazione differenziale del moto dell’oscillatore semplice. Oscillazioni libere e non smorzate. Frequenza naturale. Periodo di oscillazione. Oscillazioni libere e smorzate. Smorzamento critico. Rapporto di smorzamento. Fattore di decadimento. Oscillazioni forzate e non smorzate. Risonanza. Oscillazioni forzate e smorzate. Regime transitorio e stato stazionario. Curve di risonanza dei sistemi smorzati. Oscillazioni forzate e smorzate con pulsante periodica. Funzione di trasferimento con notazione esponenziale. Spettro di Fourier delle ampiezze. Spettro di Fourier delle fasi. Inpulso di Dirac. Integrale di Duhamel. Energia dissipata in un ciclo di isteresi. Smorzamento viscoso. Determinazione sperimentale dello smorzamento viscoso di un sistema ad un grado di libertà. Rigidezza complessa. Equazione incrementale del moto. Sistemi a più gradi di libertà. Propagazione delle onde sismiche nel sottosuolo (8 ore di lezione) Onde in un mezzo non confinato. Onde monodimensionali. Soluzione dell’equazione monodimensionale del moto. Equazione del moto tridimensionale per un solido elastico. Onde P e S. Onde di Rayleigh. Onde di Love. Onde in un mezzo stratificato. Leggi di riflessione e trasmissione all’interfaccia fra due strati. Riflessione e rifrazione in corrispondenza della superficie libera e del bedrock. Contorni assorbenti. Onde inclinate. Legge di Snell. Effetti dissipativi. Modello di Kelvin-Voigt. Propagazione delle onde SH. Smorzamento radiante. Caratterizzazione dei terreni sotto azioni cicliche e dinamiche (8 ore di lezione e 4 di esercitazione)Prove MASW. Prove Cross Hole e Down Hole. Prove SDMT e SCPT. Prove di laboratorio. Integrazione con le prove in situ per la determinazione delle proprietà dei terreni. Prova di colonna risonante. Prova con bender elements. Prova triassiale ciclica, di taglio semplice ciclico (CSS), di taglio torsionale. Modulo di taglio a bassi livelli di deformazione e secante. Smorzamento equivalente. Curve di decadimento. Influenza della plasticità. Modelli ciclici non lineari. Modello di Ramberg-Osgood. Analisi di Risposta Sismica Locale (RSL) (8 ore di lezione e 6 di esercitazione)Strato omogeneo elastico su substrato rigido. Strato omogeneo elastico su substrato deformabile. Strato omogeneo visco-elastico su substrato rigido. Strato omogeneo visco-elastico su substrato deformabile. Analisi di risposta sismica locale nel mezzo stratificato. Analisi elastica lineare equivalente. Dinamica delle fondazioni (8 ore di lezione)Interazione cinematica palo-terreno. Momenti flettenti di interazione cinematica all’interfaccia fra strati di rigidezza diversa. Metodi analitici. Metodi numerici. Criteri semplificati. Modifica del moto sismico alla base della struttura dovuta all’interazione cinematica pali-terreno. Modifica del moto sismico alla base di una fondazione superficiale. Modifica del moto sismico alla base della struttura dovuta all’interazione cinematica pali-terreno. Il metodo delle sottostrutture. Impedenza dinamica delle fondazioni superficiali. Modello di Winkler dinamico per l’analisi del palo singolo. Impedenza dinamica delle fondazioni su pali.

Metodi didattici

Didattica frontaleLezioni in aula alla lavagna e, in alcuni casi, con il power-point. Esercitazioni in aula informatica, in cui è prevista la messa a punto di programmi in Matlab per l’applicazione delle teorie presentate nel corso.

Verifica dell'apprendimento

L'esame si svolge per via orale e prevede una discussione sulle esercitazioni e una discussione sugli aspetti teorici e di calcolo trattati durante il corso di insegnamento. Lo studente deve dimostrare la piena padronanza degli strumenti utilizzati per svolgere le esercitazioni e saper giustificare la scelta dei metodi di analisi adottati. Deve inoltre dimostrare di aver compreso gli aspetti formali, teorici e pratici contenuti nelle procedure di analisi insegnate.

Testi

Steven L. Kramer: "Geotechnical Earthquake Engineering" Ed. Prentice Hall, NJ.Giuseppe Lanzo, Francesco Silvestri: "Analisi di Risposta sismica locale" Ed. Hevelius, Benevento. Richart, Hall, Woods: "Vibrations of Soils and Foundations". Prentice Hall, NJ. K. Ishihara: "Soil Behaviour in Earthquake Geotechnics", Clarendon Press.

Altre informazioni

Mutuazioni