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Numerical modelling of centrifuge dynamic tests on embedded cantilevered retaining walls

Conti Riccardo
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2017
Numero:
2
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 2/2017
DOI:
10.19199/2017.2.0557-1405.031

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Modellazione numerica di prove dinamiche in centrifuga su modelli in scala ridotta di paratie a sbalzo.

Questo articolo presenta i risultati della modellazione numerica di due prove dinamiche in centrifuga eseguite su coppie di paratie a sbalzo a sostegno di uno scavo in sabbia asciutta, ricostituita a due valori differenti di densità relativa. Sono state eseguite analisi numeriche in stato piano di deformazione, utilizzando un modello costitutivo avanzato per il terreno, i cui parametri sono stati tarati sulla base dei risultati di prove di laboratorio convenzionali. I risultati ottenuti mostrano che la modellazione numerica fornisce una descrizione accurata del comportamento sismico di paratie a sbalzo: si è ottenuto un accordo molto buono tra previsioni numeriche e dati sperimentali in termini di accelerazioni, mentre sono state osservate discrepanze in termini di spostamenti e momenti flettenti nelle paratie, principalmente da ascriversi a fattori sperimentali che non sono stati modellati nelle analisi numeriche. Il comportamento dinamico delle paratie a sbalzo è strettamente legato alla ridistribuzione di stato tensionale indotta nell’intorno dello scavo per effetto delle azioni inerziali agenti nel terreno. Più in particolare, le rotazioni permanenti della paratia inducono una progressiva mobilitazione della resistenza passiva nel terreno situato a valle e, conseguentemente, un incremento di momento flettente. Inoltre, un terremoto può indurre spostamenti significativi anche se caratterizzato da un’accelerazione massima più piccola rispetto all’accelerazione critica del sistema.

This paper presents the results from the numerical simulation of two dynamic centrifuge tests carried out on embedded cantilevered walls in dry sand, reconstituted at two different values of relative density. Plane strain analyses were performed using an advanced constitutive model for the soil, in which the set of model parameters was calibrated on the basis of standard laboratory tests. The results show that advanced numerical modelling provides a good description of the seismic response of embedded retaining walls: very good agreement between numerical predictions and centrifuge data is obtained in terms of accelerations, while some discrepancies are observed in terms of displacements and bending moments in the walls, mainly due to experimental factors not taken into account in the numerical analyses. The dynamic behaviour of embedded cantilevered retaining walls is strongly related to the redistribution of the stress state around the excavation induced by the inertia forces into the soil. More specifically, permanent rotations of the wall induce a progressive mobilization of the soil passive resistance and a consistent increase of the internal forces into the wall. Furthermore, significant displacements can be attained during an earthquake even for maximum accelerations smaller than the limit equilibrium critical value. 

Keywords: retaining walls, earthquake, numerical modelling, centrifuge tests, earth pressures, displacements, seismic design