Studio numerico sull'isolamento sismico degli edifici mediante sistemi GSI (Geotechnical seismic isolation)

La tesi presenta uno studio parametrico su un modello numerico alle differenze finite di un sistema terreno-struttura al fine di verificare l’utilità e l’efficacia di un sistema isolamento sismico di tipo geotecnico, comunemente indicato con la sigla GSI (Geotechnical Seismic Isolation), composto da uno strato di miscela sabbia-teflon. La miscela studiata, denominata S65T35, è costituita dal 65% in peso di sabbia del Ticino e dal 35% di teflon (Fluormetall - T100). La caratterizzazione meccanica della miscela è stata oggetto di altre tesi eseguite in coordinamento con il presente studio. Lo studio parametrico riguarda un modello bidimensionale costituito da un telaio semplice che schematizza un sistema ad un grado di libertà, posto su uno strato di miscela di spessore variabile localizzato al di sotto della fondazione della struttura e immerso in un di deposito omogeneo. Durante lo studio sono stati considerati diversi valori del periodo proprio della struttura, mentre per il deposito omogeneo sono state considerate due categorie di sottosuolo. L’intero sistema struttura-miscela-terreno poggia su uno strato di roccia ed è sollecitato da cinque diversi input sismici. Le analisi sono state eseguite attraverso il software FLAC 2D. Lo studio dimostra che l'utilizzo del sistema GSI può essere efficace nel ridurre le sollecitazioni sismiche sulla struttura con una riduzione dell’accelerazione in testa alla struttura e del rapporto spettrale. Queste riduzioni possono, nel caso di depositi più rigidi, raggiungere valori del 40%. Resta evidente che aumentando la deformabilità del sistema gli spostamenti possono aumentare rispetto al sistema privo del GSI. The thesis deals with a parametric study on an advanced numerical model of a soil-structure system in order to verify the usefulness and the efficiency of a Geotechnical Seismic Isolation (GSI) system composed of a layer of Ticino-Sand - Teflon mixture. The content of Teflon (Fluormetall - T100) by mixture weight is 35%, and this mixture has been called S65T35. The research analyzes a two-dimensional numerical model composed by a simple frame which schematizes a one-degree-of-freedom system, resting on a layer of mixture of variable thickness and embedded in a homogeneous soil. During the study, different structural periods and two subsoil types were considered. The structure-mixture-subsoil model rests on a bedrock and is excited with five different input motions. The analyses were performed using the commercial finite difference code FLAC 2D. The results of this study show that the use of a GSI system can be useful in reducing the seismic demand on the structure with a reduction in acceleration at the top of the structure up to 40% in case of stiffer subsoil types