Analisi sismica per fasi: la sequenza corretta¶

L'analisi sismica pseudo-statica di un pendio o di un'opera di sostegno in GFAS si imposta su due fasi: la prima statica, la seconda sismica. È una procedura semplice, ma il modo in cui GFAS tratta le fasi è incrementale, e questo porta a un errore ricorrente: ridichiarare in fase 2 carichi che sono già presenti. Il risultato è un modello caricato due volte, con spostamenti sismici sovrastimati.

Questa pagina descrive la sequenza corretta.

Il principio da cui discende tutto¶

Le tensioni si cumulano, gli spostamenti no

L'effetto dei carichi della fase 1 si mantiene nella fase 2 attraverso lo stato tensionale. Il massiccio di terreno ha già uno stato di tensione prima che il sisma si manifesti. Perciò le tensioni si cumulano dalla fase 1 alla fase 2, ma gli spostamenti no.

Ogni fase è formulata in forma incrementale: alla fine di ciascuna le tensioni vengono congelate, e nella fase successiva la forza interna di ogni elemento è calcolata sulla variazione di tensione rispetto alla fine della fase precedente. Quello che è già stato applicato resta, e non va ridichiarato.

Gli spostamenti invece ripartono: quelli letti nella fase 2 sono l'effetto del solo sisma.

Fase 1 — la condizione statica di partenza¶

Serve a costruire lo stato tensionale iniziale del terreno.

Scheda Condizioni iniziali

Impostazione	Valore
Tensioni geostatiche iniziali	✔ attiva, con Analisi FEM standard
Acqua nel terreno (pressione neutra)	secondo il modello
Reimposta spostamenti nulli	✔ attiva
Fase iniziale	Fase 1

«Reimposta spostamenti nulli» non è opzionale

Generando le tensioni geostatiche con Analisi FEM standard il programma produce anche degli spostamenti, che non hanno significato fisico: il terreno è modellato così come si presenta in realtà, il cedimento sotto peso proprio è già avvenuto in tempi geologici. Se non si azzerano, quel cedimento resta dentro tutti i risultati successivi e li domina, nascondendo gli spostamenti sismici che sono ordini di grandezza più piccoli.

Carichi in fase 1: peso proprio e carichi distribuiti attivi, come in una normale analisi statica.

Azione sismica in fase 1: No.

Fase 2 — il sisma¶

Si aggiunge uno stage e si attiva la sola azione sismica.

In fase 2 si azzerano i carichi gravitazionali e il carico distribuito

Non è una dimenticanza: è la conseguenza diretta del principio sopra. Peso proprio e sovraccarichi arrivano già alla fase 2 attraverso la storia tensionale della fase 1. Ridichiararli significa applicarli una seconda volta.

Cosa	In fase 2
Carichi gravitazionali	azzerati
Carico distribuito	non riproposto
Azione sismica	Sì

Il risultato: gli spostamenti della fase 2 sono gli spostamenti sismici. Si leggono direttamente, senza sottrazioni.

Le impostazioni dell'analisi non lineare¶

Scheda Plasticità¶

Impostazione	Valore consigliato
Aggiornamento matrice di rigidezza	Metodo delle deformazioni viscoplastiche (rigidezza costante)
Tolleranza di errore sul ritorno alla superficie di snervamento	0,00001
Numero massimo di iterazioni per passo plastico	10

Perché rigidezza costante e non tangente

Con il metodo viscoplastico la matrice di rigidezza elastica viene fattorizzata una sola volta e riusata a ogni iterazione: la plasticità è trattata come un carico nodale che ridistribuisce le tensioni eccedenti. È più lento a convergere della rigidezza tangente, ma è robusto: non risente della perdita di definita positività della matrice tangente quando il terreno plasticizza su gran parte del dominio.

Scheda Parametri¶

Parametro	Valore
Incrementi di carico	10
Numero massimo di iterazioni	200
Tolleranza di convergenza	0,001
Numero massimo di passi	10

Scheda Azione sismica¶

Impostazione	Valore
Valutazione della forza sismica	Modal loads (carichi modali)
Forma modale	Shape 1
Fase 1 → Azione	No
Fase 2 → Azione	Sì

Dati di analisi modale → Seismic analysis data¶

Si imposta lo spettro di risposta elastico. Esempio con EC8, spettro di tipo 1, categoria di suolo A:

F0	S = S_s·S_T	T_B [s]	T_C [s]	T_D [s]	ξ [%]	a_g [m/s²]
2,50	1,00	0,15	0,40	2,00	5,00	secondo sito

EC8 o NTC

Ai fini di questa analisi si può usare lo spettro EC8: quello che incide è la categoria di suolo, che è la stessa delle NTC. Resta inteso che per la verifica normativa italiana i parametri di pericolosità vanno presi dalle NTC per il sito in esame.

Leggere i risultati¶

Spostamenti sismici: scheda Stage 2 del Results plot, grandezza Displ. Vect. [Module].
Forme modali: dal menu Plot si possono rappresentare le forme modali associate allo spettro, utili per capire quale meccanismo il sisma sollecita.
Tensioni: sono cumulate, quindi la fase 2 mostra lo stato tensionale complessivo (statico + sismico).

Errori ricorrenti¶

Dichiarare un carico da «fase iniziale 1» a «fase finale 4»

In GFAS fase iniziale e fase finale indicano in quali fasi applicare il carico, non in quali esso è presente. Un carico dichiarato dalla fase 1 alla fase 4 viene sommato quattro volte. Un carico permanente va dichiarato con fase iniziale = fase finale = la fase in cui entra in gioco.

Si riconosce dal profilo degli spostamenti: crescono a gradini uguali fase dopo fase, anche dove nel modello non cambia nulla.

Lasciare il peso proprio spuntato su tutte le regioni in tutte le fasi

I carichi gravitazionali sono una matrice fase × regione, con la stessa logica incrementale. Il peso proprio va spuntato solo per la regione che entra in gioco in quella fase (un riempimento, un rilevato). Sulle regioni scavate la spunta è ininfluente: le forze di scarico dello scavo sono generate a parte.

Non azzerare gli spostamenti dopo la generazione delle tensioni geostatiche

Vedi il riquadro nella fase 1. È l'errore che rende illeggibili gli spostamenti sismici.

In sintesi¶

	Fase 1	Fase 2
Tensioni geostatiche iniziali	✔ Analisi FEM standard	— (ereditate)
Reimposta spostamenti nulli	✔	—
Peso proprio	attivo	azzerato
Carico distribuito	attivo	azzerato
Azione sismica	No	Sì
Cosa si legge	stato tensionale iniziale	spostamenti sismici

Impostazione operativa basata sulle indicazioni dell'autore del motore di calcolo di GFAS.