Multi-variable relations for simplified evaluation of soil-pile kinematic effects

Within the context of a performance-based design, the maximum kinematic bending moment can be considered a good descriptor of pile performance under seismic loads as, in the current design, piles are assumed to remain in the elastic domain. Closed-form expressions for evaluating the kinematic bending moment at the interface of two soil layers have been elucidated and a new procedure, fully analytical, has been proposed based on the former work of Cairo et al. [2009b]. This procedure allows computing pile kinematic bending moment by means of formulas and design charts based on a limited number of subsoil and input motion simple parameters. The subsoil is identified by means of geometrical and mechanical properties, whereas the input motion is identified by only two parameters: the peak acceleration on rock, arock, together with the mean period, Tm, or the response spectrum intensity, SI. The peak acceleration on rock is usually provided by the seismic zonation incorporated in national codes; the latter two parameters may be obtained on the basis of well-consolidated literature indications.

Nell’ambito della progettazione di tipo prestazionale, il valore massimo del momento flettente di natura cinematica può essere considerato un valido indicatore delle prestazioni dei pali sotto azioni sismiche, se si assume che essi rimangano in campo elastico lineare, come peraltro prescritto dalle norme vigenti. Nel presente lavoro sono dapprima rivisitate criticamente le espressioni in forma chiusa, disponibili in letteratura, per la valutazione del momento flettente cinematico in corrispondenza dell’interfaccia tra due strati di terreno; è quindi proposta una nuova procedura, completamente analitica, che trae origine da un precedente lavoro di Cairo et al. [2009b]. Tale approccio permette di calcolare il momento cinematico nel palo mediante formule ed abachi, che contengono pochi parametri che sono rappresentativi sia del sottosuolo sia degli input sismici. Il terreno è caratterizzato dalle sue proprietà geometriche e meccaniche, mentre il moto sismico è definito da due soli parametri: l’accelerazione di picco su roccia, arock, ed il periodo medio, Tm, oppure, in alternativa a quest’ultimo, l’intensità dello spettro di risposta, SI. Nelle applicazioni di tale approccio, l’accelerazione massima su roccia può essere acquisita dalla zonazione sismica prevista dalle normative nazionali; gli altri due parametri possono essere ottenuti con l’ausilio di indicazioni di letteratura ben consolidate.