Docente/i: Carlo Giovanni Lai  

Denominazione del corso: Geotecnica sismica
Codice del corso: 064084
Corso di laurea: Ingegneria civile
Settore scientifico disciplinare: ICAR/07
Crediti formativi: CFU 3
Sito web del corso: http://www.unipv.it/webgeotk/geotecnica_sismica.html

Obiettivi formativi specifici

Il corso ha l’obiettivo di introdurre gli studenti alle teorie e ai metodi della moderna geotecnica sismica. Nella prima parte del corso verranno introdotti alcuni concetti fondamentali di sismologia sull’origine dei terremoti e sulle grandezze di misura dell’intensità macrosismica e della magnitudo. Successivamente saranno definiti i parametri di scuotimento del terreno, introdotte alcune nozioni di sismometria e illustrato il concetto di spettro di risposta. Verrà quindi trattato il tema della pericolosità sismica di un sito o di una porzione di territorio e della definizione del terremoto di progetto mediante analisi probabilistiche. Nell'ultima parte del corso verranno introdotti alcuni concetti di elastodinamica e di propagazione delle onde sismiche in un mezzo continuo. Essi verranno applicati allo studio della risposta sismica locale e di alcuni fenomeni sismo-indotti come l’instabilità co-sismica dei versanti naturali e altri comportamenti instabili dei terreni come la liquefazione e la mobilità ciclica. La suddivisione del corso in moduli, con le relative ore di lezione (L) ed esercitazione (E) è indicata nel seguito.

Programma del corso

Introduzione alla geotecnica sismica e sismologia applicata all'ingegneria (primo modulo didattico: 2L)
Scopi della geotecnica sismica, pericolosità e rischio sismico, scuotimento ed effetti sismo-indotti. Zonazione geotecnico sismica del territorio, livelli I, II, e III. Macro e microzonazione sismica. Terremoti storici significativi, interventi di mitigazione, normative nazionali ed internazionali (Eurocodice 8).

Elementi di sismologia (secondo modulo didattico: 4L)
Sismicità, teoria della tettonica delle zolle, meccanismi di generazione dei terremoti, stili di fagliazione. Margini trascorrenti e di subduzione, lacune sismiche, cenni sulle cause della sismicità italiana. Misure della grandezza di un terremoto, intensità macrosismica, scale di intensità e magnitudo. Cenni di sismometria, strumenti di misura analogici e digitali, banche dati accelerometriche. Parametri di severità del moto sismico, valori di picco, spettro di risposta, spettro di Fourier.

Propagazione di onde sismiche (terzo modulo didattico: 4L)
Introduzione all’elastodinamica, propagazione di disturbi meccanici in un mezzo elastico indefinito. Onde longitudinali e trasversali, onde e oscillazioni stazionarie, soluzione equazione delle onde 1D. Condizioni iniziali e al contorno, propagazione in continui elastici eterogenei, principio di Fermat e legge di Snell. Coefficienti di riflessione e trasmissione per incidenza normale, cenni alla propagazione di onde 2D e alle onde superficiali.

Analisi di pericolosità sismica (quarto modulo didattico: 4L)
Identificazione delle sorgenti sismiche, faglie attive, sismicità storica e strumentale. Cataloghi dei terremoti, processo di accadimento degli eventi sismici, modello Poissoniano. Analisi di completezza. Rappresentazione della sismicità regionale, relazione frequenza-magnitudo di Gutenberg-Richter. Modelli di attenuazione e relazioni predittive dello scuotimento sismico, zonazione sismogenetica. Metodo probabilistico di Cornell-McGuire di previsione della pericolosità sismica. Terremoti di progetto e di scenario.

Analisi di risposta sismica locale (quinto modulo didattico: 4L + 2E)
Risposta dello strato omogeneo su semispazio elastico in regime stazionario, amplificazione sismica. Funzioni di trasferimento di uno strato su semispazio, effetto dello smorzamento del mezzo. Esempi di amplificazione sismica locale in terremoti recenti: il caso di Coalinga in California e di Città del Messico. Analisi di risposta sismica monodimensionale, analisi lineari e lineari-equivalenti, codici di calcolo. Curve di degradazione del modulo di taglio e dello smorzamento. Cenni agli effetti di non-linearità sulla risposta sismica dei terreni.

Fenomeni di rischio geotecnico-sismico (sesto modulo didattico: 4L + 2E)
Generalità sugli effetti sismo-indotti, rotture di faglie in superficie e cedimenti del suolo. Comportamento dinamico dei terreni, soglie di deformazione ciclica, dilatanza, teoria dello stato critico. Degradazione ciclica della rigidezza e della resistenza, dissipazione di energia, risposta non-drenata. Modellazione costitutiva semplificata del comportamento dinamico dei terreni, modelli ciclici, curve scheletro, criterio di Masing. Liquefazione e mobilità ciclica, metodi semplificati per la valutazione suscettibilità alla liquefazione. Instabilità co-sismiche e post-sismiche dei versanti naturali, analisi pseudo-statiche e metodo di Newmark.

Prerequisiti

Contenuti degli insegnamenti di Scienza delle Costruzioni e Geotecnica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 22
Esercitazioni (ore/anno in aula): 4
Laboratori (ore/anno in aula): 0
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Kramer, S.L. (1996). Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice-Hall, pp. 653.

Faccioli, E. & Paolucci, R. (2005) . Elementi di Sismologia Applicata all’Ingegneria. Pitagora Editrice Bologna, pp. 268.

Day, R. (2001). Geotechnical Earthquake Engineering Handbook. Mc Graw Hill, pp. 623.

Ishihara, K. (1996). Soil Behaviour in Earthquake Geotechnics. Oxford Press, pp. 350.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova scritta finale della durata di due ore sugli argomenti svolti durante il corso unita ad una verifica del contenuto delle tesine assegnate.