Un modello semianalitico del comportamento meccanico di un dissipatore autocentrante per la protezione sismica delle strutture

Negli ultimi anni è stata rivolta una notevole attenzione alla ricerca e allo sviluppo di sistemi antisismici innovativi al fine di minimizzare il rischio sismico negli ambienti costruiti nonché aumentare i livelli di prestazione presentando soluzioni sempre più competitive dal punto di vista strutturale ed economico. L’adozione di tali tecnologie introduce nuove considerazioni rispetto alla progettazione delle strutture antisismiche tradizionali, le quali rendono neccessaria una conoscenza approfondita dei principi di funzionamento dei dispositivi antisismici innovativi. È quindi importante acquisire opportuni metodi di analisi, di modellazione, di dimensionamento e di verifica di tali dispositivi nel contesto strutturale in cui vengono inseriti. Il presente lavoro affronta lo studio di un dispositivo dissipativo autocentrante costruito interamente in acciaio a prestazioni sismiche ottimizzate e attualmente prottetto da brevetto. In particolare è stato studiato un modello semianalitico del dissipatore autocentrante con l’obiettivo di individuare eventuali leggi di correlazione tra i parametri meccanici e geometrici degli elementi costituenti il dispositivo e il comportamento globale del dissipatore. In questo modo è possibile modellare il dispositivo in fase progettuale all’interno dei sistemi strutturali più complessi a partire dalla conoscenza degli elementi costituenti il dispositivo stesso. Infine sono stati analizzati e confrontati i risultati teorici con quelli sperimentali ottenuti dalle prove a fatica oligociclica effettuate sul dissipatore presso il Laboratorio Ufficiale per le Esperienze sui Materiali da Costruzione del Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Pisa, concludendo la validità della modellazione semianalitica del comportamento meccanico del dissipatore oggetto di studio

Innovative analysis of a buried operating pipeline subjected to strike-slip fault movement

Earthquake induced Permanent Ground Deformation (PGD), such as landslides, lateral spreading due to liquefaction and faulting, seriously threaten the safety of buried pipelines, highlighting the need to accurately evaluate their seismic performance within the engineering design practice. Over the last decades, this problem has been addressed numerically using the simplistic beam on Winkler foundation and the more complex continuum model. While the former is unable to model the realistic soil-pipeline interaction for large scale deformations and to capture the pipeline local instabilities, the latter presents significant disadvantages in terms of elevated computational demands and required engineering expertise. This paper presents a parametric analysis of a buried pipeline crossing a strike-slip fault, using the continuum modelling approach, where both soil and pipe contact surfaces are meshed with a similar mesh size guaranteeing solution convergence. Moreover, the introduced submodeling technique allows to focus with a finer mesh on the limited part of the model susceptible to local buckling, permitting to accurately evaluate the critical fault displacement corresponding to this performance limit state. To optimize computational costs, each end of a limited pipe segment crossing the fault is suitably connected to an equivalent-boundary spring, representing the interaction with the rest of the soil-pipeline system. The seismic performance of the buried pipeline is evaluated in function of different critical parameters, such as the fault inclination angle and the pipe internal pressure. The obtained numerical results are accurately compared with data reported in recent research publications and analytical solutions, giving a better insight into the mechanical behaviour of soil-pipeline system under strike-slip faulting. In conclusion, the proposed modelling procedure, including the submodeling technique, can be suitably used to accurately and efficiently analyse the seismic performance of buried pipelines subjected to similar PGD