Caratterizzazione dinamica e valutazione della vulnerabilità sismica di strutture portuali esistenti in muratura: la ex stazione ferroviaria di Livorno Porto Vecchio = Dynamic characterization and seismic vulnerability assessment of existing masonry port structures: the former railway station of Livorno Porto Vecchio

Il presente lavoro di tesi si focalizza sulla valutazione della vulnerabilità sismica di una struttura portuale esistente in muratura situata a Livorno (Italia), nello specifico una ex stazione ferroviaria bombardata e ricostruita dopo la seconda guerra mondiale. Il percorso è iniziato con il sopralluogo e la raccolta di tutta la documentazione disponibile. Successivamente, è stato effettuato un rilievo geometrico di dettaglio per mezzo di un laser scanner. Allo stesso tempo, al fine di determinare le proprietà meccaniche dei materiali, è stata eseguita una serie di indagini e test per mezzo di termocamera, sclerometro, pacometro, martinetti piatti singoli e doppi, shove test e penetrometro. Inoltre, l’edificio è stato sottoposto a tests di vibrazione ambientale (AVT) al fine di determinarne le caratteristiche modali, quali frequenze naturali e modi di vibrare. Le misurazioni sono state effettuate utilizzando da 3 a 5 accelerometri wireless di tipo force balance (FBA) in una serie di diverse configurazioni, le quali hanno permesso il rilevamento simultaneo delle vibrazioni in tre direzioni principali. Conformemente all’analisi modale operazionale (OMA), un algoritmo di decomposizione nel dominio delle frequenze (FDD) è stato sfruttato per l’identificazione dinamica. Il forte disturbo nei dintorni dell’area portuale e la scarsa qualità del suolo hanno reso difficile l'individuazione dei parametri modali della struttura. Nonostante siano state applicate specifiche tecniche di teoria dei segnali (filtro passa basso, filtro elimina banda o filtro notch) per rimuovere le interferenze, è emerso che il terreno è talmente tanto deformabile da permettere un movimento rigido dell’edificio. Per questo motivo, i sensori sulla struttura hanno manifestato le stesse frequenze di quello installato sul suolo. Sebbene un sensore di terra non sia necessario per l’identificazione dinamica di tipo output-only, sarebbe stato difficile capirlo senza il suo supporto. In aggiunta, a causa della mancanza di indagini geotecniche svolte in prossimità dell’edificio, è stato impossibile determinare le caratteristiche meccaniche e modali del suolo. I risultati delle indagini e dei test sono stati la base su cui creare un modello agli elementi finiti affidabile sviluppato in Sap2000 ma, sfortunatamente, non è stato possibile avvalersi degli esiti del monitoraggio strutturale dinamico per calibrarlo. Nello specifico, è stato impiegato un approccio a telaio equivalente per la modellazione non lineare dell’edificio in muratura, il quale ha incluso la progettazione di specifiche cerniere plastiche. Infine, sono state eseguite una analisi modale con spettro di risposta (MRSA) e una analisi statica non lineare (Pushover – POA) per determinare la capacità della struttura e quindi l’indice di vulnerabilità sismica (SVI).