Analisi numeriche avanzate di problemi di ingegneria geotecnica sismica

Gruppo di lavoro

• Prof. Filippo Santucci de Magistris (Università degli Studi del Molise);
• Dott.ssa Massimina Castiglia (Università degli Studi del Molise);
• Dott. Tony Fierro (Università degli Studi del Molise).

Descrizione 

Questa attività è il nucleo principale del segmento di ingegneria geotecnica ricompreso in una più ampia attività multidisciplinare nell’ambito della Joint Research Unit (JRU) “HPC4NDR – High Performance Computing for Natural Disaster Resilience” che si propone di svolgere calcolo ad alte prestazioni finalizzato alla riduzione dei rischi connessi ai disastri naturali e che vede coinvolti altri gruppi in ateneo. In tale ambito ci si pone l’ambizioso obiettivo di simulare, attraverso codici di calcolo avanzati, problemi di interazione terreno-struttura in zona sismica seguendo due percorsi: analisi di risposta sismica locale su porzioni ampie di territorio – argomento sul quale si possiede già una ampia esperienza – e analisi di fenomeni particolarmente complessi come quelli connessi a deformazioni permanenti del terreno (i.e., liquefazione e instabilità di versante). Sull’occorrenza della liquefazione, le analisi, in prima istanza, hanno come benchmark la simulazione delle prove sismiche su modello fisico di cui al punto precedente. In tale ambito vengono presi in considerazione due ingredienti principali: la modellazione costitutiva e simulazioni numeriche. Il gruppo di ricerca sta attualmente adottando il framework OpenSees, che è open-source, è strutturato per il calcolo in parallelo e garantisce la possibilità di accedere al codice sorgente e di modificarlo adeguatamente. Si sono svolte simulazioni con i modelli costitutivi già attivati nel codice e si è proceduto all’implementazione di altri modelli, modificandoli opportunamente. Attualmente le simulazioni 1D in campo libero consentono di cogliere, con ottima approssimazione, sia la storia temporale delle accelerazioni sia lo sviluppo delle sovrappressioni neutre. E’ in corso l’estensione ai casi 2D e all’interazione con elementi strutturali, unitamente al confronto con i risultati, per casi specifici, prodotti da codici commerciali.

Impatto

La ricerca è di sicuro impatto, essendo la sperimentazione numerica avanzata lo strumento che oggi è quello principalmente utilizzato nella progettazione e verifica delle opere e dei sistemi in ingegneria civile. Di conseguenza i benefici della ricerca potrebbero essere diretti a professionisti, ricercatori e responsabili politici coinvolti nello sviluppo di nuovi strumenti digitali nel settore dell’ingegneria civile. Si ritiene che il ruolo dell’HPC entri sempre con maggior forza nel mercato delle costruzioni. L’attività ha un impatto diretto sullo sviluppo di linee guida e codici tecnici. Con le analisi numeriche avanzate è possibile verificare lo stato attuale delle strutture esistenti, soprattutto se i dati sono integrati con specifici sistemi di monitoraggio, e testare capacità e limiti delle procedure di calcolo semplificate.