Risposta dei terreni a carichi ciclici: implementazione di un database di prove di laboratorio = Cyclic soil behaviour: a database of cyclic and dynamic laboratory tests

Il presente studio si inserisce nell’ambito dell’analisi del comportamento dei terreni sottoposti a carichi ciclici e dinamici. La corretta modellazione di tale comportamento costituisce il punto di partenza nella costruzione di un modello numerico affidabile da poter adottare negli studi di risposta sismica locale. In assenza di prove di caratterizzazione specifiche, è prassi comune adottare dei modelli empirici capaci di predire la risposta del terreno in funzione delle proprietà indice dello stesso. Tali modelli vengono generalmente tarati mediante regressioni statistiche effettuate su un’ampia mole di dati sperimentali. La presente tesi si propone come principale obiettivo la realizzazione di un database unificato contenente i risultati delle prove di caratterizzazione fisica e di comportamento ciclico dei terreni effettuate negli ultimi anni presso il Politecnico di Torino. Alcune di queste, in particolare prove di colonna risonante (Resonant Column, RC) e taglio torsionale ciclico (Cyclic Torsional Shear, CTS), sono state eseguite nell’ambito del presente lavoro. Il database è stato integrato con i risultati delle prove effettuate da diversi laboratori nell’ambito del progetto di Microzonazione Sismica di Livello 3 per i comuni del Centro Italia colpiti dagli eventi sismici a far data dal 24 agosto 2016. Sono state incluse inoltre diverse prove di taglio semplice ciclico con doppio campione (Double Specimen Direct Simple Shear, DSDSS) svolte dall’Università La Sapienza di Roma. Il database ottenuto si compone di 189 prove di cui 50 condotte su sabbia e 139 su terreni a grana fine. Le prove hanno interessato per lo più campioni indisturbati prelevati in diverse aree del territorio nazionale. La catalogazione dei risultati delle prove ha consentito di eseguire un valutazione di alcuni modelli presenti in letteratura, tramite il confronto diretto con i dati sperimentali, in relazione alla definizione delle soglie deformative lineari e volumetriche, delle curve di variazione del modulo di rigidezza a taglio e del fattore di smorzamento. Un modello capace di cogliere opportunamente le soglie deformative e le predette curve di variazione può infatti essere utilizzato per predire adeguatamente il comportamento del terreno sotto carichi sismici. Il risultato di tale confronto ha evidenziato che i valori di soglia lineare definiti dai dati sperimentali sono alquanto differenti rispetto a quelli riportati in letteratura, che generalmente ne forniscono una sottostima. La distribuzione dei dati sperimentali varia in un intervallo deformativo che va da 4∙10-4% a 10-2%. Le soglie volumetriche, invece, sono più fedeli ai modelli di letteratura. Un’ulteriore analisi è stata effettuata al fine di valutare l’influenza della tipologia di prova condotta sul fattore di smorzamento a piccole deformazioni. I valori ottenuti tramite prove di colonna risonante sono risultati, in media, maggiori di quelli ottenuti con taglio torsionale ciclico. Inoltre il confronto del modello di Darendeli (2001) con i risultati della colonna risonante ha evidenziato una sovrastima del fattore di smorzamento dei dati sperimentali. L’analisi di un così gran numero di dati e i confronti con i modelli di letteratura hanno evidenziato l’elevata variabilità dei parametri dinamici dei terreni del territorio nazionale. Risulta pertanto necessario lo sviluppo di nuovi modelli empirici,