Simplified methods for soil-structure interaction analysis of multi-degree-of-freedom systems

This thesis focuses on the phenomenon of dynamic soil-structure interaction (SSI). In particular, the simplified discrete methods available in the literature for the calculation of the dynamic characteristics of structures modelled as a dynamic single-degree-of-freedom system (SDOF) on elastic half-space have been analysed and compared. Subsequently, these methods have been extended to evaluate the dynamic response in the time domain of multi-degree-of-freedom systems (MDOF) with a flexible base, by means of a Response History Analysis (RHA) in the linear domain. A simplified method in which the SSI is introduced after the modal analysis has been implemented, through the concept of replacement oscillator. Finally, the results in terms of structural response of the simplified method have been compared with a rigorous method that accounts for the impedances at the base of the structure directly in characteristic matrices of the system.

La tesi si concentra sul fenomeno dell’interazione dinamica terreno-struttura (SSI). In particolare, sono stati analizzati e confrontati i metodi discreti semplificati disponibili in letteratura per il calcolo delle caratteristiche dinamiche di strutture schematizzabili come sistemi dinamici ad un grado di libertà (SDOF) su semi-spazio elastico. Successivamente, l’utilizzo dei metodi analizzati è stato esteso a strutture schematizzabili come sistemi a più gradi di libertà (MDOF) a base flessibile, attraverso il calcolo delle caratteristiche dinamiche nel dominio del tempo tramite una Response History Analysis (RHA) in campo lineare. Per fare ciò è stato implementato un metodo semplificato in cui l’interazione dinamica terreno-struttura è introdotta nella procedura in seguito all’analisi modale, tramite il concetto di ‘replacement oscillator’. Infine, i risultati della procedura semplificata in termini di risposta strutturale sono stati confrontati con i risultati ottenuti applicando un metodo teoricamente consistente, basato sulla risoluzione diretta delle equazioni di moto. In questo ultimo caso le impedenze alla base della struttura sono state considerate direttamente nelle matrici caratterizzanti il sistema.