Obiettivi Formativi

L'obiettivo del corso di Geotecnica Sismica è quello di fornire allo studente di Ingegneria Civile le conoscenze per valutare la risposta dei terreni naturali e delle opere in terra alle azioni sismiche e gli effetti delle caratteristiche meccaniche dei terreni sulla risposta sismica delle strutture, delle infrastrutture e, in generale, delle opere di ingegneria. Tale obiettivo viene conseguito attraverso la comprensione dei principi di propagazione delle onde sismiche nei terreni, del comportamento dei terreni sottoposti a carichi ciclici e dinamici in relazione al livello deformativo, delle tecniche sperimentali per la determinazione dei parametri meccanici da prove in sito e di laboratorio, dei fenomeni di risposta locale dei terreni alla propagazione di onde sismiche, del fenomeno della liquefazione dei depositi sabbiosi saturi, e delle teorie alla base delle analisi in condizioni sismiche di opere e sistemi geotecnici. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite e la comprensione dei principi fondamentali della disciplina per: a) definire il piano delle indagini in sito e delle prove in laboratorio necessarie per lo studio della risposta sismica locale di un sito; b) interpretare i risultati di prove in sito e di laboratorio; c) eseguire analisi di risposta sismica locale monodimensionale sia con metodi basati sul modello di comportamento lineare equivalente che con metodi di analisi non lineare, utilizzando codici di calcolo specifici, per prevedere le azioni sismiche attese al piano di campagna, necessarie per le analisi sismiche delle opere di ingegneria; d) valutare l’effetto delle azioni sismiche sulle pressioni interstiziali, la suscettibilità alla liquefazione di depositi sabbiosi saturi e le condizioni di sicurezza riguardo alla stabilità nei confronti della liquefazione Gli elementi di teoria consentiranno allo studente di identificare, formulare e risolvere problemi utilizzando metodi, tecniche e strumenti aggiornati, in modo da poter affrontare con successo problemi di geotecnica ricorrenti nella prassi professionale dell’ingegnere civile. La comprensione degli argomenti è volta a sviluppare la capacità di elaborazione dei concetti con piena autonomia di giudizio, è supportata dall’apprendimento di un linguaggio tecnico appropriato e rigoroso, utile a presentare i risultati e sostenere argomentazioni teoriche su temi applicativi dell'Ingegneria, con particolare riferimento a quelli di ingegneria geotecnica finalizzati anche alla progettazione di opere in zona sismica e permetterà inoltre una sicura ed efficace comunicazione sia con interlocutori esperti nella materia che con interlocutori non specialisti e di diversa formazione. Il corso è finalizzato a far acquisire un metodo di studio individuale adeguato a consentire l'approfondimento delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche avanzate o settoriali

Metodi didattici

Il corso prevede un impegno in aula di 48 ore e viene erogato mediante lezioni frontali (24 ore) ed esercitazioni in aula (24 ore). Le lezioni sono svolte alla lavagna stimolando frequentemente l'interazione con gli studenti e sono finalizzate all’acquisizione delle conoscenze sul comportamento meccanico delle terre. Le esercitazioni vengono svolte dagli studenti sotto la guida del docente. Esse sono finalizzate ad applicare le conoscenze acquisite e rappresentano un momento fondamentale di interazione e di partecipazione nel quale è incoraggiato il lavoro di gruppo e il confronto tra i risultati ottenuti. Nel corso delle esercitazioni gli studenti vengono chiamati alla lavagna per illustrare i risultati ottenuti in modo da stimolare la loro capacità di formulare soluzioni elaborate in autonomia o in gruppo, da acquisire dimestichezza con la presentazione dei loro risultati e da affinare la loro capacità di espressione utilizzando un linguaggio rigoroso.

Prerequisiti

Sono necessarie le conoscenze di base di Meccanica delle terre e di Geotecnica.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento è effettuata attraverso una prova di esame orale. La prova consiste nella discussione di almeno tre argomenti ed è volta a verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso. Sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti. Ciascuno degli argomenti trattati all’esame è oggetto di separata valutazione in trentesimi. La valutazione finale, espressa in trentesimi, è il risultato di un giudizio complessivo della prova d’esame che tiene conto della media delle valutazioni della discussione dei vari argomenti.

Programma del Corso

Il corso è suddiviso in cinque capitoli che, a partire dai concetti di propagazione delle onde nei terreni fino ai metodi di analisi per la valutazione della risposta sismica locale e delle condizioni di stabilità nei confronti della liquefazione, si forniscono tutti gli strumenti necessari all’ingegnere civile per affrontare i problemi relativi allo studio della stabilità sismica del sito e alla progettazione delle strutture in zona sismica. L'elenco dettagliato degli argomenti trattati è il seguente: 1. ELEMENTI DI SISMOLOGIA: Struttura della Terra, onde sismiche e tettonica a placche; Terremoti: epicentro, misure di intensità, magnitudo ed energia; Registrazioni sismiche, parametri sismici e spettri. 2. PROPAGAZIONE DELLE ONDE: Propagazione monodimensionale di onde di compressione e torsione: mezzo omogeneo e mezzo eterogeneo; Propagazione tridimensionale di onde di volume; Onde di superficie: equazione d'onda, velocità di propagazione e ampiezza degli spostamenti, dispersione; Riflessione e rifrazione delle onde in condizioni tridimensionali; Attenuazione delle onde: smorzamento materiale e smorzamento radiativo. 3. COMPORTAMENTO DEI TERRENI SOTTOPOSTI A CARICHI CICLICI: Alterazione dello stato tensionale e rotazione delle direzioni principali; Comportamento ciclico dei terreni; Prove di laboratorio e prove in sito per la caratterizzazione dei terreni ai fini delle analisi dinamiche. 4. RISPOSTA SISMICA LOCALE: Analisi nel dominio del tempo e delle frequenze, funzione di trasferimento e di amplificazione. Soluzioni per uno strato elastico o visco-elastico su substrato rigido o deformabile. Risposta sismica locale di sottosuoli reali: effetto della eterogeneità, effetto della non-linearità, analisi lineare equivalente, analisi non lineare; Effetto della geometria di bacini alluvionali ed effetti topografici sulla risposta sismica locale 5. LIQUEFAZIONE DEI DEPOSITI SABBIOSI SATURI: Valutazione della suscettibilità di un deposito alla liquefazione: criteri storici, criteri geologici, criteri basati sulla composizione granulometrica, criteri di stato; Innesco della liquefazione: evidenza sperimentale da percorsi di carico in prove monotone e cicliche, superficie di liquefazione, mobilità ciclica; Valutazione del potenziale di liquefazione; Metodi empirici per la valutazione di cedimenti indotti dalla liquefazione; Cenni sui metodi di miglioramento del terreno per la mitigazione della liquefazione.