Definition of seismic input for structural safety evaluation : two case studies: seismic response of concrete dams; dynamic soil-structure interaction of the Leaning Tower of Pisa

Abstract

The definition of the seismic input is an essential step for the evaluation of the dynamic response of structures. Strategic structures like dams or monumental buildings which are part of the architectural heritage require a specific study in order to evaluate the seismic input, especially in a country with medium-high seismicity like Italy. This work uses a hybrid approach for the evaluation of the seismic hazard, by matching the probabilistic and deterministic methods in order to obtain a controlling earthquake. The geophysical parameters of this event are then used for the selection and adjustment of spectrum-compatible accelerograms. The procedure is applied to two case studies: the first is represented by two concrete dams, for which the dynamic response is evaluated through a step-by-step method: starting from simplified analyses to obtain dam base sliding to more accurate analyses which can allow an estimate of the expected damage on the structure. The second case study the dynamic response of the Leaning Tower of Pisa is assessed, first through an identification of the critical issues in the existing studies on the topic, then by defining the seismic input considering soil-structure interaction and the recent geophysical tests performed in the Square of Miracles.

La definizione dell'input sismico è un punto fondamentale per la valutazione della risposta dinamica delle strutture. Strutture strategiche quali le dighe o edifici monumentali che fanno parte del patrimonio architettonico necessitano che l'input sismico venga valutato con uno studio ad hoc, specialmente per un territorio caratterizzato da una sismicità medio-alta quale quello italiano. Nella presente tesi di dottorato viene presentato un metodo "ibrido" per la valutazione della pericolosità sismica, attraverso il quale combinando i tradizionali approcci probabilistico e deterministico si ottiene un terremoto di scenario. I parametri geofisici di questo evento sismico vengono quindi utilizzati per la selezione di accelerogrammi spettro-compatibili. La procedura proposta è stata quindi applicata a due casi studio di riferimento: nel primo caso a due dighe in calcestruzzo, per le quali è stata calcolata la risposta dinamica con un approccio step-by-step, partendo da analisi semplificate di scorrimento alla base fino ad arrivare ad analisi accurate in 3D con la valutazione del danno atteso. Nel secondo caso è stata valutata la risposta dinamica della Torre pendente di Pisa, dapprima analizzando gli studi esistenti ed individuandone le criticità, quindi definendo l'input sismico alla base tenendo in considerazione l'interazione suolo-struttura e le prove geofisiche eseguite nella Piazza dei Miracoli.