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• SSSI

Il rapido sviluppo dell'economia, della società e il vertiginoso incremento della popolazione mondiale hanno determinato nelle città moderne la costruzione di edifici alti l'uno vicino all'altro.
Durante un evento sismico si è evinto che la risposta dinamica di una struttura non è indipendente da quella degli edifici circostanti, infatti si è osservato che si manifesta un’interazione dinamica tra di essi in quanto le vibrazioni di un edificio vengono sentite anche dagli edifici adiacenti. È dunque importante lo studio del problema d'interazione tra suolo e struttura che può mostrare la diversa risposta dinamica di un edificio supportato da un suolo flessibile rispetto quella della stessa costruzione studiata su un suolo rigido. Tuttavia le analisi d’interazione fondazione-terreno la presenza di altre strutture nelle vicinanze è completamente ignorata ma nella realtà non è così ed è pertanto importante investigare anche l’interazione tra strutture adiacenti.
Gli studi di Jiang and Yan nel 1998, hanno dimostrato che le strutture distanti l'una dall'altra meno di 2.5 volte la lunghezza della fondazione interagiscono tra loro, inoltre quando la distanza è inferiore ad una volta la dimensione della fondazione la risposta della struttura può essere incrementata o decrementata anche del 10%. Per tale ragione l'interazione tra edifici adiacenti deve essere analizzata.
Il problema dell'interazione Struttura-Suolo-Struttura (SSSI) è stato studiato per la prima volta negli ultimi decenni ed i due autori principali sono Luco e Contesse [6] nel 1973. SSSI è anche chiamato Foundation-Soil-Foundation Interaction (FSFI).
Il problema del SSSI è interdisciplinare e gli argomenti che si intersecano sono: la meccanica strutturale, la dinamica del suolo e delle strutture, l'ingegneria sismica, la geofisica e la geotecnica, l'analisi computazionale e altre discipline scientifiche.
Dopo il successo dei risultati ottenuti dalle ricerche nel campo dell'Interazione suolo-struttura (SSI) sono state proposte e sviluppate vari metodi teorici e sperimentali nel campo del SSSI.
Il presente elaborato propone un modello bidimensionale dell’interazione struttura-suolo-struttura formulato usando un semplice modello discreto per il suolo e l’edificio, proponendo uno studio semplificato attraverso la taratura di una molla rotazionale che coglie il meccanismo d’interazione tra i due edifici su fondazioni superficiali e aggiunge la calibrazione di una molla traslazionale per cogliere più realisticamente il comportamento d’interazione nel caso delle fondazioni approfondite.
Questo studio, svolto durante un tirocinio alla School Environment and Technology dell’University of Brighton, UK, si pone dunque l’obiettivo di trattare i possibili meccanismi dell’interazione struttura-suolo-struttura di fondazioni superficiali ed approfondite attraverso un approccio numerico utilizzando analisi FE. I risultati ottenuti dalle analisi numeriche sono stati validati attraverso l’uso di formulazioni analitiche di comprovata validità riportate in letteratura.

Building in an urban areas are often surrounded at small and large distances by other structures which may either be similar in design or very different. While it is common practice to determine seismic response of structures in isolation, the high density of buildings in cities inevitably results in the possibility of interaction and coupling of adjacent buildings via the underlying soil. The importance of single soil-structure interaction including its beneficial or adverse structural effects has been well recognised and its study traces back to the late 19th century for static loading and mid20th century for dynamic loading conditions. As for the single soil-structure interaction problem, the main question is in what situations the dynamic structure-soil-structure interaction effects could be favourable or detrimental for the individual elements of the system? Furthermore, it is less clear how a new construction modifies the dynamic of the existing neighbouring structures. The study of the dynamic interaction between several structures with consideration of the underlying or surrounding soil has received some attention in recent years. Although experimental in situ investigation provide qualitative evidence of the dynamic interaction effects between adjacent structures, the studies of the dynamic structure-soil-structure interaction phenomena has been explored analytically but also numerically based either on finite element (FE) or boundary element (BE) methods or on coupled FE/BE procedures. The distance between structures and the direction of the alignment between foundations appear to play a significant role in the interaction process. In the case of two adjacent rigid square foundations, in the low-frequency range translational, rocking and torsional components of the impedance matrix are up to 30% affected when compared with the single case. In addition, the interaction effects on the base motion and the shear forces appear also important for a small shear wall located close to a large structure. The structure-soil-structure interaction analysis of several shear walls erected on an elastic, homogenous half-space conducted by show that the scattering, diffraction and interferences of waves from and around several foundations with the incident SH waves can lead to significant effects if the structure of interest is smaller and lighter that its neighbours. The complexity of the multi-structural interaction problem has also been emphasised by some recent numerical studies that show that the vibration of structures radiate diffracted wave field into the soil with amplitudes that can be important when heavy structures rest on stratified soft soil and have the same frequency of vibration as the soil. The radiated wave field is energetic enough to be dedicated up to a distance of the times the foundations length and the seismic ground motion may thus be contaminated by the complex contributed by the complex contributions from all the buildings. In spite of their applicability to complex configurations, the numerical calculations may nonetheless obscure insight into the problem and preclude parameter studies. Therefore, an alternative approach is based on approximate discrete models with relatively limited number of degrees of freedom (DOF). This is particularly attractive for analysis of dynamic interaction between large numbers of buildings typically found in densely populated cities. This would enable parametric study of how the seismic risk is affected by the building- to- building interaction phenomena at the city scale. The focus of this work is find a rotational and traslational spring to study the structure-soil-structure interaction between adjacent building with surface or embedded foundations.