Un modello analitico per l’interazione cinematica di pali singoli inclinati

This paper presents an analytical model, based on the beam-on-dynamic Winkler foundation approach, for the evaluation of the kinematic stress resultants in single inclined piles subjected to the propagation of seismic waves. The Euler-Bernoulli beam model is adopted for the pile whereas analytical solutions available in literature for viscoelastic layers undergoing harmonic vibrations of a rigid disk are used for the soil. The coupled flexural and axial behaviour of the pile is governed by a system of differential equations, with the relevant boundary conditions, that is solved analytically in terms of exponential matrices. The solution for piles embedded in a homogeneous soil deposit is presented. Some applications, including comparisons of results with those obtained from rigorous boundary element formulations, demonstrate that the model, characterised by a very low computational effort, is able to accurately predict stress resultants in inclined piles subjected to seismic loading.

Questo lavoro presenta un modello analitico, basato sull’approccio di trave su suolo alla Winkler di tipo dinamico, per la valutazione delle sollecitazioni cinematiche in pali singoli inclinati dovute alla propagazione di onde sismiche nel terreno. I pali sono modellati con elementi trave di Eulero-Bernoulli e l’interazione con il terreno è colta sfruttando soluzioni analitiche disponibili in letteratura relative a strati di materiale viscoelastico soggetti a vibrazioni armoniche di dischi rigidi. Il comportamento accoppiato assiale e flessionale del palo è governato da un sistema di equazioni differenziali alle derivate totali, con le relative condizioni al contorno, che è risolto, con riferimento al caso del palo infisso in un deposito di terreno omogeneo, sfruttando le matrici esponenziali. Alcune applicazioni dimostrano, dal confronto dei risultati con quelli ottenuti da formulazioni rigorose agli elementi di contorno, che il modello proposto, caratterizzato da un basso onere computazionale, è capace di predire in modo accurato le sollecitazioni che si sviluppano in pali inclinati soggetti ad azioni sismiche.