Determinazione dell'effetto filtro in fondazioni interrate

Esistono metodi semplificati che possono tener conto, seppur in maniera approssimata, dei fenomeni di interazione. Per prima cosa è necessario capire quali sono le differenze tra un'analisi che considera l'interazione e un'analisi che non la considera (modellazione strutturale a vincoli fissi). Come già osservato nel paragrafo § 1.1, si osservano tre sostanziali differenze:
• I periodi strutturali sono diversi. In particolare la struttura a vincoli fissi è più rigida rispetto al sistema completo struttura-fondazione-terreno;
• Lo smorzamento del sistema è differente. Nel modello a vincoli fissi la quantità di energia immessa nel sistema viene dissipata solo dallo smorzamento materiale della struttura. Nella realtà, parte di questa è dissipata anche nel terreno per smorzamento sia materiale sia geometrico;
• La presenza della fondazione modifica il segnale sismico (effetto filtro).

In Italia, la progettazione di strutture sotto azioni sismiche viene generalmente condotta ignorando l'interazione terreno-fondazione-struttura:
• nel caso di una progettazione mediante spettri di risposta, si considerano solo gli effetti di amplificazione sismica locale, che vengono tenuti in conto modificando la forma degli spettri di progetto in funzione della categoria di sottosuolo, attraverso coefficienti forniti dalla normativa tecnica;
• nel caso di una progettazione mediante analisi dinamiche nel dominio del tempo, generalmente si modella la struttura a vincoli fissi, applicando alla base una storia temporale di accelerazioni (accelerogramma naturale/artificiale) compatibile con lo spettro di risposta caratteristico del sito in esame (su affioramento roccioso o relativo alla categoria di sottosuolo del sito).

Un modo per tener conto dell'effetto filtro, sebbene non rigoroso, consiste nell'applicare i fattori d'interazione cinematica, I_u(ω)e I_θ(ω), direttamente allo spettro di risposta (Mylonakis et al., 2006). Questo metodo è molto semplice da applicare, in quanto le norme tecniche forniscono l'accelerazione sismica di progetto tramite spettri di risposta. In particolare, definita S_a(ω) la pseudo-accelerazione spettrale di progetto e ricordando la definizione dei due fattori di interazione, si applica un'accelerazione al baricentro della massa, posta ad altezza H_c dalla base della fondazione, pari a S_a(ω) × [I_u(ω)+ I_θ(ω)H_c/a], dove a è la semi-larghezza della fondazione. Va ricordato che gli spettri di risposta forniti dalle norme tecniche tengono conto, seppur in maniera semplificata, dei fenomeni di amplificazione sismica dovuti alla stratigrafia e morfologia del terreno. Quindi il progettista strutturale, senza ricorrere ad analisi di RSL, ma solo utilizzando formule di normativa, e appoggiandosi a formule semplificate per le funzioni filtro, è in grado di considerare, almeno in prima approssimazione, sia l'amplificazione dovuta al sito, sia l'effetto filtro indotto dalla fondazione.
Per quanto concerne la modifica delle proprietà dinamiche del sistema (periodo naturale e smorzamento), in Maravas et al. (2014) è illustrato un procedimento che permette di calcolare la variazione del periodo proprio strutturale e del coefficiente di smorzamento ξ partendo dalla conoscenza di tre parametri:
• periodo proprio della struttura a vincoli fissi;
• rapporto di smorzamento ξ della sola struttura;
• funzioni di impedenza della fondazione. [...]