Parametri dello tsunami

Con l'analisi non lineare dello tsunami gli utenti possono valutare la capacità di una struttura per i carichi dello tsunami con riferimento all'ASCE 7-16. I carichi dello tsunami possono essere calcolati utilizzando le relazioni ASCE 7-16 o le relazioni proposte in Foster et al. [2017], mentre le procedure di analisi sono riassunte in Petrone et al. [2017] e Baiguera et al. [2019]. Maggiori informazioni sull'analisi dello Tsunami non lineare possono essere trovate qui.

Per l'analisi non lineare dello Tsunami è necessario definire una serie di parametri che sono riassunti di seguito:.

Metodo di calcolo della forza dello tsunami
L'utente può selezionare se calcolare la forza totale dello tsunami in ogni fase utilizzando

1. Metodo ASCE 7-16: Utilizzo della relazione 6.1-2 del paragrafo 6.10.2.1 dell'ASCE 7-16 (ASCE 7-16 capitolo 6).

Dove Fdx è la forza totale dello tsunami, Itsu è il fattore di importanza dello tsunami, Cd è il coefficiente di resistenza aerodinamica per l'edificio (vedi Tabella 6.10-1 di ASCE 7-16 Capitolo 6), h è la profondità dell'inondazione, u è la velocità del flusso, Ccx è un coefficiente dato dall'equazione 6.10-3 di ASCE 7-16 capitolo 6 e B è la larghezza della struttura interessata dallo Tsunami

2. Metodo Foster et al (2017): utilizzo dell'equazione (1) di Petrone et al. [2017], relazioni riassunte nel lavoro di Foster et al. [2017].

For Fr<Frc:

For Fr≥Frc: 

Dove Fr è il numero di Froude, Frc è la soglia del numero di Froude calcolata secondo le equazioni in Petrone et al. [2017], Cd è un coefficiente di resistenza aerodinamica, h e u sono rispettivamente la profondità di inondazione e la velocità del flusso, g è l'accelerazione di gravità, B è la larghezza dell'area colpita dallo tsunami e λ è calcolato utilizzando l'eq. (26) da Foster et al. [2017].

Per ogni metodo è necessario definire un numero di variabili specifiche del metodo, vale a dire:

Variabili per il metodo ASCE 7-16:

  • Fattore di importanza dello tsunami (Itsu): il fattore di importanza dello tsunami è preso secondo il paragrafo 6.8.3.2 dell'ASCE 7-16, capitolo 6.
  • Fattore Ccx, calcolato secondo l'equazione 6.10.2 riportata nel paragrafo 6.10.2.1 dell'ASCE 7-16 Capitolo 6.

Variabili per il metodo di Foster et al. [2017]:

  • Rapporto di blocco: la frazione di blocco b/n dove w è la larghezza di un canale di flusso d'acqua e b è la larghezza di un ostacolo nel percorso del canale, un modello utilizzato in lavori sperimentali sulla modellazione dello tsunami [Qi et al., 2014; Foster et al., 2017].

Calcolo della forza dello tsunami e variabili di analisi

Tipo di serie temporale dello tsunami: L'utente può specificare il tipo di serie temporale di profondità e velocità da utilizzare per la modellazione dello tsunami e il calcolo della forza totale dello tsunami. L'utente può scegliere tra le seguenti opzioni (ciascuna di esse richiede specifiche variabili):

  1. Serie temporali secondo ASCE 7-16: serie temporali di profondità e velocità secondo la Figura 6.8-1 del capitolo 6 dell’ASCE 7-16. Al fine di definire completamente le serie temporali, è necessario assegnare la Profondità Massima di Inondazione (hmax) e la Velocità di Flusso (umax) dello Tsunami Massimo Considerato.
  2. erie temporali secondo ASCE 7-16 fino al Caso di Carico 2: serie temporali di profondità e velocità secondo ASCE 7-16, ma fino al punto Caso di Carico 2 indicato nella Figura 6.8-1 di ASCE 7-16 Capitolo 6. Anche in questo caso le variabili che l’utente deve definire sono ancora hmax e umax.
  3. Serie temporali Profondità variabile/Numero di Froude costante: la profondità aumenta linearmente da una profondità minima a quella massima, mentre la velocità viene calcolata utilizzando un numero di Froude costante. Le variabili necessarie sono la Profondità Minima e Massima e il Numero di Froude Costante.
  4. Serie temporali con profondità max = altezza edificio: questa opzione crea le serie temporali di profondità/velocità secondo ASCE 7-16 fino al caso di carico 2 e successivamente la profondità continua ad aumentare linearmente fino a raggiungere l'altezza dell'edificio. È necessario definire hmax e umax per il calcolo delle serie temporali di profondità e velocità secondo ASCE.

Densità del fluido - ρs
 La densità del fluido considerata per il calcolo della Forza totale dello Tsunami, solitamente assunta uguale alla densità dell'acqua di mare.

Larghezza dell'area interessata - B
 La larghezza totale della struttura interessata dal carico dello tsunami. Per ulteriori informazioni si rimanda al capitolo 6 di ASCE 7-16 e Foster et al. 2017.

Angolo dell'edificio in senso orario con la direzione del flusso dello tsunami
 Questa variabile definisce l'angolo in senso orario tra il flusso dello Tsunami e l'asse X globale di SeismoStruct. Un angolo uguale a zero indica che la direzione del flusso dello Tsunami è lungo l'asse globale X.  

Quota di riferimento
La differenza di altezza tra il punto più basso dell'edificio e la profondità di inondazione pari a zero. Un valore zero indica che il punto di profondità di inondazione zero coincide con il nodo più basso dell'edificio. Un valore negativo indica che la profondità di inondazione zero tsunami è inferiore al nodo più basso dell'edificio e un valore positivo indica che il nodo più basso dell'edificio è inferiore alla profondità di inondazione zero tsunami.

Distribuzione della forza dello tsunami lungo l'altezza
Questa opzione definisce lo schema utilizzato per la distribuzione della forza totale dello tsunami lungo l'altezza dell'edificio. La distribuzione Uniforme indica che il carico dello Tsunami è distribuito uniformemente lungo ogni piano interessato dallo Tsunami mentre la distribuzione Triangolare segue lo schema di distribuzione (B) indicato in Figura 9 nel lavoro di Petrone et al. [2017].

Variabili per la Fase 1 (VDPO)
L'unica variabile da definire per la fase di analisi VDPO è il numero di passi da utilizzare per l'analisi VDPO.

Variabili per la Fase 2 (CDPO)
Per la fase 2 (CDPO) l'utente deve definire i) se l'analisi CDPO verrà eseguita o meno, ii) il rapporto di deformazione massimo raggiunto durante l’analisi CPDO (rapporto con la deformazione del nodo di controllo all’inizio dell’analisi CDPO) e iii) il numero di passi in cui deve essere eseguita l'analisi CDPO.

Nodi caricati dallo Tsunami
Nella tabella con tutti i nodi dell'edificio, l'utente deve definire quali nodi sono caricati dalla forza dello Tsunami. La parte della forza dello Tsunami Totale attribuita ad un certo gruppo di nodi con identica altezza verrà quindi distribuita ai nodi selezionati appartenenti al particolare gruppo.

Una volta definite tutte le variabili, l'utente può selezionare il pulsante Calcola carico tsunami ed eseguire il calcolo della profondità/velocità di inondazione e delle serie temporali della forza totale dello tsunami e distribuire la forza dello tsunami totale sui nodi caricati. Le serie temporali del carico dello Tsunami per la fase di analisi VDPO saranno introdotte nella scheda "Curve time-series" e i carichi nodali statici della storia temporale per la fase di analisi VDPO saranno introdotti nella scheda Carichi applicati del programma. Infine, selezionando il pulsante Parametri di base dello Tsunami si aprirà una finestra che presenta le serie temporali dei principali parametri dell'Analisi dello Tsunami tra cui la profondità dell'inondazione, la velocità del flusso, il numero di Froude e la Forza Totale dello Tsunami.