Terremoti e strutture sotterranee

The first chapter is dedicated to the issue of underground structures associated with seismic events. These structures were not indeed investigated as deeply as the shallow ones in the past, due to the relative light amount of damages they suffered during the previous earthquakes. Follows a general overview of the design methods for these structures, considering their relationship with the surrounding soil. The second chapter shows the various regulatory approaches which are nowadays adopted in the world. First of all the Eurocode 8 (to which also the italian law is referred) and the French guidelines AFPS, as a benchmark for the European contest. Secondly, the US guidelines NCHRP and the ISO international standards, that provide a comprehensive analysis of the possible design approaches of underground structures. In the third chapter is introduced the program which have been used for numerical analysis (GeoELSE), briefly explaining how it works and the hypothesis made to model the propagation of seismic waves. In the fourth chapter are presented the results of a centrifuge experiment performed at Cambridge University, with the aim of simulating the effects of the interaction between the seismic wave propagation and an underground tunnel. These experimental results are afterwards compared with the ones deriving from numerical model GeoELSE and with the simplified approaches illustrated in the first chapter. Finally, the fifth chapter is dedicated to the illustration of a second case study, an underground parking lot situated in the town of L’Aquila, Italy. The aim is to investigate the soil-structure interaction both in terms of kinematic effects on the structure induced by the propagation of seismic waves, and of amplification of the seismic motion caused by the presence of the parking lot.

Nel primo capitolo si intende introdurre la problematica delle strutture sotterranee in relazioni a eventi sismici. Queste strutture infatti sono state studiate meno rispetto a quelle superficiali in relazione ai minori danni subiti durante i terremoti passati. Si introduce una descrizione generale dei metodi semplificati per la progettazione di queste opere in relazione alla loro interazione con il terreno circostante. Nel secondo capitolo si presentano i differenti approcci normativi al momento esistenti. In primis l’eurocodice 8 cui fa riferimento anche la legislazione italiana, le linee guida francesi AFPS come riferimento per il contesto europero, le linee guida NCHRP di origine americana e gli standard internazionali ISO, che forniscono una trattazione più ampia dei possibili approcci alla progettazione di strutture sotterranee. Nel terzo capitolo si introduce il codice di calcolo utilizzato per le elaborazioni numeriche (GeoELSE), descrivendone brevemente il funzionamento e il tipo di approccio utilizzato per la propagazione delle onde sismiche. Nel quarto capitolo vengono presentati i risultati ottenuti per un esperimento in centrifuga condotto presso l’università di Cambridge, in cui si intende simulare gli effetti di interazione fra la propagazione di onde sismiche e un tunnel sotterraneo. Si confrontano i risultati ottenuti con un modello numerico corrispondente con gli approcci semplificati esposti nei capitoli introduttivi e con i risultati sperimentali. Nel quinto capitolo si introduce un secondo caso di studio inerente a un parcheggio sotterraneo presso la città di L’Aquila. L’intento è quello di investigare il duplice aspetto di interazione terreno-struttura sia in termini di effetti cinematici indotti sulla struttura dalla propagazione delle onde sismiche sia di amplificazioni del moto sismico dovute alla presenza della struttura.