Prestazione Sismica del Pendio Indefinito

Un pendio può essere descritto come una superficie inclinata, naturale oppure realizzata artificialmente, costituita da terreni o ammassi rocciosi soggetti all’azione della gravità. La sua stabilità dipende dal rapporto tra le forze che tendono a mantenere il materiale in equilibrio e quelle che invece ne favoriscono il movimento lungo possibili superfici di scorrimento. Quando tale equilibrio viene alterato, il pendio può andare incontro a fenomeni di instabilità che si manifestano attraverso movimenti di massa differenti per tipologia ed estensione. Lo studio della stabilità dei pendii rappresenta uno dei temi più importanti nell’ambito della geotecnica e dell’ingegneria civile, sia per la frequenza con cui si verificano i fenomeni franosi sia per le conseguenze che essi possono avere sul territorio, sulle infrastrutture e sulla sicurezza delle persone. Tra le diverse azioni esterne capaci di compromettere la stabilità dei pendii, l’azione sismica assume un ruolo particolarmente significativo, poiché può provocare condizioni di instabilità anche in versanti apparentemente stabili oppure riattivare movimenti franosi già esistenti ma temporaneamente quiescenti. Nel caso dei terremoti, il comportamento del pendio non dipende soltanto dal valore massimo dell’accelerazione registrata, ma anche dalla durata del moto sismico, dalla successione temporale degli impulsi e dalla capacità del terreno di mobilitare la propria resistenza al taglio durante l’evento dinamico. Per questo motivo le tradizionali verifiche pseudo-statiche, basate unicamente sull’equilibrio delle forze, risultano spesso insufficienti a descrivere il comportamento reale del versante durante il sisma. Diventa quindi necessario ricorrere ad approcci che consentano di stimare gli spostamenti permanenti indotti dall’azione sismica. Tra i metodi più utilizzati per questo tipo di analisi vi è il metodo di Newmark, che schematizza il pendio come un blocco rigido posto su una superficie inclinata e consente di valutare gli spostamenti cumulati che si sviluppano quando l’accelerazione sismica supera un determinato valore critico legato alle condizioni di equilibrio del versante. Nonostante le semplificazioni introdotte, il metodo rappresenta ancora oggi uno degli strumenti più diffusi per la valutazione preliminare della risposta sismica dei pendii, grazie alla relativa semplicità applicativa e alla possibilità di utilizzare direttamente accelerogrammi reali. Il presente lavoro di tesi è dedicato all’analisi degli spostamenti sismici permanenti di frane quiescenti mediante l’applicazione del metodo di Newmark e lo sviluppo di una procedura numerica implementata in ambiente MATLAB. Il lavoro comprende la lettura e l’elaborazione di accelerogrammi reali, la definizione della procedura di integrazione numerica necessaria al calcolo degli spostamenti permanenti e la costruzione di diagrammi di progetto ottenuti variando i parametri di accelerazione critica e di amplificazione del moto sismico. La tesi è articolata in una prima parte teorica dedicata ai meccanismi di rottura dei pendii, all’influenza delle condizioni idrauliche, ai criteri di resistenza dei terreni e agli effetti delle azioni esterne sulla stabilità dei versanti. Successivamente vengono richiamati i principali aspetti teorici del metodo di Newmark e descritta l’implementazione numerica sviluppata in MATLAB. Nella parte conclusiva vengono infine analizzati e confrontati i risultati ottenuti per differenti terremoti storici, tra cui El Centro (1940), Kobe (1995), Irpinia (1980) e Friuli (1976), con l’obiettivo di evidenziare l’influenza delle caratteristiche del moto sismico sugli spostamenti permanenti del pendio e sulla costruzione dei diagrammi di progetto.