Progettazione sismica di muri in terra rinforzata secondo un approccio prestazionale

I sistemi geotecnici soggetti a violenti terremoti tipicamente coinvolgono il comportamento irreversibile e isteretico dei terreni di fondazione. In presenza di eventi sismici intensi tale evenienza non può essere evitata: al contrario, essa può essere addirittura favorita, purché la resistenza del sistema non si riduca durante il sisma ma si mantenga stabile denotando un comportamento duttile. Questo paradigma di progettazione (Capacity Design), inizialmente concepito per l’ingegneria strutturale (Paulay e Priestley, 1992) sta acquisendo una sempre maggiore risonanza anche nel campo dell’ingegneria geotecnica. Infatti, tale approccio conduce a una forte riduzione delle forze inerziali trasmesse alla struttura, al prezzo di un accumulo di spostamenti permanenti fino al termine dell’evento sismico. Nel contesto di un approccio prestazionale (Performance-Based Design), la verifica di sicurezza degli elementi duttili è soddisfatta quando tali spostamenti risultino minori di determinati valori di soglia, questi ultimi funzione dello Stato Limite considerato e della Vita Utile del sistema in analisi. I concetti sopra richiamati sono stati recentemente applicati nello sviluppo di una procedura di progetto di muri in terra rinforzata con geosintetici (Cazzuffi, 1983) soggetti ad azioni sismiche intense (Gaudio et al., 2018a, 2021), la cui prestazione sismica soddisfacente durante terremoti intensi è stata ampiamente documentata in letteratura (Koseki et al., 2009; di Filippo et al., 2019). La principale ragione per la quale i muri in terra rinforzata mostrano un comportamento migliore di quello dei muri a gravità convenzionali è da attribuire alla loro capacità di ridistribuire le deformazioni indotte dal sisma nella zona rinforzata, purché gli elementi di rinforzo siano adeguatamente duttili, come nel caso dei geosintetici. In questo articolo viene innanzitutto richiamato un metodo proposto di recente per il progetto di muri in terra rinforzata con geogriglie e risvolto in facciata, in cui viene adottato un approccio prestazionale e nel quale l’azione sismica è rappresentata attraverso un approccio pseudo-statico (Gaudio et al., 2018a). In tale metodo i muri vengono progettati per attivare meccanismi plastici interni durante eventi sismici intensi, così da coinvolgere il comportamento duttile degli elementi di rinforzo. A tal fine, il coefficiente sismico k da utilizzare nel metodo dell’equilibrio limite viene assunto pari al coefficiente sismico legato ai meccanismi plastici interni, kcint, che a sua volta deve risultare inferiore al coefficiente sismico calcolato assumendo meccanismi plastici esterni, kcext; ciò per garantire l’attivazione di meccanismi plastici che coinvolgano gli elementi di rinforzo. Nell’ambito di un approccio prestazionale, il soddisfacimento della verifica in termini di spostamenti permanenti viene assicurata calibrando il coefficiente sismico k su determinati valori della prestazione sismica, espressa in termini di valori di soglia dello spostamento permanente, dy. Tali spostamenti permanenti sono stati preliminarmente calcolati svolgendo una integrazione parametrica del database sismico italiano attraverso il metodo del blocco rigido di Newmark (Newmark, 1965). L’efficacia della procedura proposta viene di seguito dimostrata discutendo i risultati di analisi dinamiche non lineari svolte con il metodo delle differenze finite, nelle quali viene valutata la prestazione sismica fornita da due diversi muri, l’uno in terra rinforzata progettato per attivare meccanismi plastici interni, l’altro a gravità progettato per attivare meccanismi plastici esterni. I due muri sono caratterizzati dalla medesima resistenza sismica e sono soggetti alla stessa registrazione di un evento sismico intenso occorso durante la sequenza sismica che ha colpito il centro Italia nel 2016. I risultati delle analisi mostrano che la prestazione sismica del muro in terra rinforzata è notevolmente migliore di quella fornita dal muro convenzionale, poiché caratterizzata da valori dello spostamento permanente notevolmente inferiori.