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Effetti sismici di sito aspetti normativi
Inquadramento del problema
Risposta Sismica Locale aspetti normativi
Mexico City earthquake, 1985 (Magnitudo=8.1)
Site amplification
Effetti sismici di sito aspetti normativi
Effetti sismici di sito aspetti normativi
Effetti di sito
Analisi dellamplificazione sismica
Liquefazione
Stabilit dei pendii e dei fronti di scavo
Effetti sismici di sito aspetti normativi
Cavit
Effetti sismici di sito aspetti normativi
MS vs RSL (NTC)
Effetti sismici di sito aspetti normativi
Crespellani e Martelli, 2008
Finalit
Microzonazione Sismica: Pianificazione urbanistica e gestione dellemergenza
Risposta Sismica Locale e Microzonazione Sismica
Risposta Sismica Locale: definizione azioni sismiche su opere
Altre differenze
Scala: Urbana per MS Manufatto per RSL
Risposta Sismica Locale e Microzonazione Sismica
Prodotti: FA (FV, FH) per MS Spettri per RSL
Altre differenze (ancora)
Riferimento: Piano Campagna (free-field) per MS Piano di riferimento per RSL (anche con
interazione con struttura)
Risposta Sismica Locale e Microzonazione Sismica
interazione con struttura)
Responsabilit: Estensore dello studio per MS Progettista per RSL
Risposta Sismica LocaleInquadramento del problema
Fase A0
Definizione dellazione sismica sulla struttura (interazione terreno-struttura)
Effetti sismici di sito aspetti normativi
Fase A1
Analisi della struttura in elevazione
Fase A2
Analisi della fondazione sotto le azioni inerziali trasmesse dalla struttura in
elevazione
Valutazione azione sismica (NTC, 2008)
Specifiche analisi di risposta sismica (I scelta)
oppure
Effetti sismici di sito aspetti normativi
amax = Sag = SSSTag
SS = coefficiente di amplificazione stratigraficaST = coefficiente di amplificazione topografica
Analisi semplificata della risposta sismica (II scelta)
Categorie di sottosuolo (e non di suolo !!!)
Categoria
Descrizione
AAmmassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di Vs,30 superiori a 800 m/s,
eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3 m.
B
Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti con
spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle propriet meccaniche con la
profondit e da valori di Vs,30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e
cu,30 > 250 kPa nei terreni a grana fina).
C
Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti con
spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle propriet meccaniche con la
Effetti sismici di sito aspetti normativi
Cspessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle propriet meccaniche con la
profondit e da valori di Vs,30 compresi tra 180 e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e
70 < cu,30 < 250 kPa nei terreni a grana fina).
D
Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente consistenti, con
spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle propriet meccaniche con la
profondit e da valori di Vs,30 inferiori a 180 m/s (ovvero NSPT,30 < 15 nei terreni a grana grossa e cu,30 < 70 kPa nei
terreni a grana fina).
ETerreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con
Vs > 800 m/s).
Categoria Descrizione
S1
Depositi di terreni caratterizzati da valori di Vs,30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < cu,30 < 20 kPa), che includono
uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure che includono almeno 3 m di torba o
di argille altamente organiche.
S2Depositi di terreni suscettibili alla liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altra categoria di terreno non
classificabile nei tipi precedenti.
Nuova Problematica
Analisi della Risposta Sismica Locale
Effetti sismici di sito aspetti normativi
Indagini integrative finalizzate alla costruzione dei
Modelli Geotecnici di Sottosuolo
Indagini integrative per RSL:
Non sono le sole indagini geotecniche
Vanno inquadrate nellambito del piano di indagini tradizionali che condizionato
Effetti sismici di sito aspetti normativi
indagini tradizionali che condizionato da:
Tipologia strutturale Stati limite da esaminare Caratteristiche sottosuolo
Possibili indagini integrative per RSL:
Cross-hole (indagine di riferimento)
Down -hole (buon compromesso)
Effetti sismici di sito aspetti normativi
SCPT o SDMT (analoghi a Down-hole)
SASW o MASW (interpretazione non banale; necessit di conoscere stratigrafia)
Possibili indagini integrative per RSL:
Cross-hole (indagine di riferimento)
Down -hole (buon compromesso)
Effetti sismici di sito aspetti normativi
SCPT o SDMT (analoghi a Down-hole)
SASW o MASW (interpretazione non banale; necessit di conoscere stratigrafia)
Altre tecniche, tipo quelle basate sul rapporto H/V, non sono finalizzate a caratterizzare il terreno per studi di RSL
Art. 6.1.2:
Analisi basate su Modelli Geotecnici
Art. 6.2.1:
Relazione Geologica ex ante necessaria per progettista
Relazione Geotecnica NTC (2008)
Analisi basate su Modelli Geotecnici
Modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e prove
Indagini definite dal progettista
Funzione di scelte tipologiche e di modalit esecutive
Relazione Geotecnicache deve contenere anche:
calcoli per il dimensionamento geotecnico delle operedescrizione delle fasi e modalit costruttive
Indagini - Responsabilit del progettista
La programmazione delle indagini geotecniche:
non dovrebbe essere affidata a soggetti terzi
non dovrebbe essere effettuata dal Committente prima di assegnare lincarico professionale al progettistalincarico professionale al progettista
Le prove dovrebbero essere eseguite da ditte di fiducia del progettista
Le prove per RSL non esauriscono le indagini geotecniche
Non esistono prove miracolose che fanno tutto senza buchi
Il costo delle prove sempre modesto se confrontato alle opere
NTC (2008) - Problematiche esistentiProbabili modifiche
Stefano Aversa
Universit degli studi di Napoli Universit degli studi di Napoli ParthenopeParthenope
La progettazione di opere geotecniche in campo sismicoLa progettazione di opere geotecniche in campo sismicoCorso di Formazione professionale Corso di Formazione professionale Bergamo 19 giugno 2013Bergamo 19 giugno 2013
Universit degli studi di Napoli Universit degli studi di Napoli ParthenopeParthenope
Associazione Geotecnica ItalianaAssociazione Geotecnica Italiana
Bergamo 19 giugno 2013
NTC (2008) - Problematiche esistenti
Cap. 3: RSL e Categorie di sottosuolo
Cap. 6: Progettazione geotecnica
7.2.5: Azioni in fondazione e requisiti delle strutture di fondazione
7.11: Opere e sistemi geotecnici in condizioni sismiche
NTC (2008) - Problematiche esistenti
Cap. 3: RSL e Categorie di sottosuolo
NTC (2008) - Problematiche esistenti
Risposta Sismica Locale
Prescrizioni di NTC (2008)
3.2.2 CATEGORIE DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE
Categorie di sottosuolo
Ai fini della definizione dellazione sismica di progetto,
si rende necessario valutare leffetto della risposta sismica locale
mediante specifiche analisi, come indicato nel 7.11.3.
In assenza di tali analisi, per la definizione dellazione sismica
si pu fare riferimento a un approccio semplificato,
che si basa sullindividuazione di categorie di sottosuolo di riferimento
0
5
10
0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100
tempo (s)
Il parametro VS,30 la velocit media equivalente
(e non la media delle velocit) delle onde di taglio
nei primi 30 m di sottosuolo
(profondit riferite al piano di posa delle fondazioni)
*ii
S,i
ht
V=
ihS,iV
Significato fisico di VS,30
NTC (2008) - Problematiche esistenti
15
20
25
30
35
prof
ondi
t (
m) ih
=
=n
1i i,S
i30,S
Vh
30V
ni
S,ii 1
h
V=
Equivale ad una stima approssimata (anche troppo)
del periodo fondamentale dei primi 30 m di sottosuolo
assunto pari alla somma dei periodi di ogni strato:
ni
30Si S,30i 1
4h 4 30T
V V=
=
Classe LitologiaVS,30
(m/s)NSPT,30
cu,30 (kPa)
AAmmassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi
(con eventuale coltre di alterazione < 3m)> 800 - -
B
Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati
o terreni a grana fina molto consistenti (con spessori > 30 m e
miglioramento graduale di propriet meccaniche con la profondit)
360-800 > 50 > 250
C
Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati
o terreni a grana fina mediamente consistenti (con spessori > 30 m e
miglioramento graduale di propriet meccaniche con la profondit)
180-360 15-50 70-250
NTC (2008) Classificazione e possibili modifiche
miglioramento graduale di propriet meccaniche con la profondit)
D
Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati
o di terreni a grana fina scarsamente consistenti (con spessori > 30 m e
miglioramento graduale di propriet meccaniche con la profondit)
< 180 < 15 < 70
ETerreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m
(su substrato con VS > 800 m/s)< 360 < 50 < 250
S1Depositi con uno strato > 8 m di terreni fini poco consistenti o > 3 m di torba
o argille organiche< 100 - 10-20
S2Terreni liquefacibili, argille sensitive
o altri terreni non classificabili nelle categorie precedenti
=
=n
1i i,S
i30,S
Vh
30V
granulari sciolti sotto falda
30 m
S,H ni
S,ii 1
HV
hV=
=
per profondit del bedrock H < 30 m
Specifiche analisi RSL
??
??
NTC (2008) Lacuna nella classificazione
RSL93
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
H (m)
VS
,30 (
m/s
)
A
B
C
DS1
E
A
NTC 2008 Revisione NTC?
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
H (m)
VS
,30 (
m/s
)
A
B
C
DS1
E
A??
??
Modifiche su RSL
Si chiarisce meglio che Categorie di sottosuolo sono una seconda scelta rispetto a RSL
Si chiarisce meglio il senso di Vs,30
Si invita a classificare il sottosuolo sulla base della Si invita a classificare il sottosuolo sulla base della Velocit delle onde di taglio, non escludendo a priori luso di correlazioni empiriche
Si elimina il buco nella classificazione sismica del sottosuolo
NTC (2008) - Problematiche esistenti
Cap. 6: Progettazione Geotecnica
Progettazione Geotecnica
Approcci progettuali
NTC (2008):
Due approcci alternativi per Fondazioni e Muri di Sostegno
Approccio 1 richiede verifiche con 2 Combinazioni
Confusione con le dizioni STR e GEO
Verifiche EQU per muri di sostegno
Approcci Progettuali NTC (2008)
Carichi caratteristici (Fk)
Det. carichi rappresentativi ( Fk)
Det. carichi di progetto (Fd = F Fk)
Verifica SLU secondo EC sotto azioni statiche
Determinazione scarichi di progetto in fondazione, Ed
Verifica in fondazione Determinazione carichi limite di progetto, Rd (forze orizzontali e verticali)
Verifica: Ed Rd
Approcci Progettuali NTC (2008)
Verifica SLU
Per ogni SLU si deve verificare che lEffetto delle azioni di progetto (Ed) sia non superiore alle Resistenze di progetto (Rd):
RE
Ad esempio, il carico assiale di progetto sulla fondazione superficiale deve essere inferiore alla resistenza a carico limite di progetto del complesso terreno-fondazione
dd RE
= dM
krepFFd a
XFEE ;;
= dM
krepF
Rd a
XFRR ;;
1
Approcci Progettuali NTC (2008)
Coefficienti sulle azioni per verifiche SLU da NTC
Azioni sfavorevoli (favorevoli)
Approccio Permanenti Variabilistrutturali non strutturali
Approccio 1-1 1.30 (1.00) 1.50 (0) 1.50 (0)
Approccio 1-2 1.00 (1.00) 1.30 (0) 1.30 (0)
Approccio 2 1.30 (1.00) 1.50 (0) 1.50 (0)
Le azioni del terreno dovrebbero essere comprese tra quelle strutturali
Per verifiche sismiche tutti i coefficienti sulle azioni sfavorevoli sono unitari
Approcci Progettuali NTC (2008)
Verifica SLU per carico limite
N La sicurezza in:
= dM
kddd
Rdd a
XMTNNNN ;;;;
1limlim
Nd
Td
La sicurezza in:
azioni di progetto (maggiorate)
parametri di resistenza di progetto (ridotti);
coefficiente R;
quota del livello di falda che incide su Nd e Ndlim per le verifiche drenate
B
Md
Approcci Progettuali NTC (2008)
Verifica SLU NTC (2008) - Azioni
Approccio 1
(Design Approach 1)
Approccio 2
(Design Approach 2)
Combinazioni di azioni
Combinazione 1 Combinazione 2
Statica 1 Nds11, Tds11, Mds11 Nds12, Tds12, Mds12 Nds11, Tds11, Mds11
Statica 2 Nds21, Tds21, Mds21 Nds22, Tds22, Mds22 Nds21, Tds21, Mds21
.. .. ..
Sismica 1 Nde11, Tde11, Mde11 Nde12, Tde12, Mde12 Nde11, Tde11, Mde11
Sismica 2 Nde21, Tde21, Mde21 Nde22,Tde22,Mde22 Nde21, Tde21, Mde21
Derivano dagli stessi calcoli gi fatti per le verifiche SLU della struttura
calcoli ad hoc per geotecnica
Modifiche proposte
Prassi progettuale:
Per evitare calcoli inutili per verifiche strutturali, sempre e solo Approccio 2
Anche perch Approccio 1 molto cautelativo per Anche perch Approccio 1 molto cautelativo per fondazioni superficiali in terreni a grana grossa per le fondazioni dirette
Modifica proposta:
Solo Approccio 2 sia per fondazioni direttesia per fondazioni su pali
Muri di Sostegno
Verifiche Geotecniche in Fondazione (SLU)Verifiche Geotecniche in Fondazione (SLU)
Approccio A1 o A2 EQU Approccio A1 o A2
Verifica globale del pendio A1-C2
Muri di Sostegno
Approccio 1 (AP1)
Combinazione 1 (A1- C1): A1 + M1 + R1 (STR)Combinazione 2 (A1- C2): A2 + M2 + R2 (GEO)
Approcci progettualiApprocci progettuali
Combinazione 2 (A1- C2): A2 + M2 + R2 (GEO)
Approccio 2 (A2) A1 + M1 + R3 (STR/GEO)
Equilibrio EQU + M1
Muri di Sostegno
Azioni A1 A2 EQU
Permanenti strutturali 1,30
(1,00)
1,00
(1,00)
1,1
(0,90)
Permanenti non strutturali e
Variabili
1,00
(0)
1,30
(0)
1,30
(0)
COEFFICIENTI PARZIALI PER MURI COEFFICIENTI PARZIALI PER MURI DIDI SOSTEGNOSOSTEGNO
Materiali M1 M2
tan('k) e c'k 1,00 1,25cuk 1,00 1,40
Variabili (0) (0) (0)
Resistenze R1 R2 R3
Scorrimento 1,00 1,00 1,10
Carico Limite 1,00 1,00 1,40
Muri di Sostegno
Muro di sostegno A1-C2
kd =
)()( kd
tgtg = H
qk
H
kd =
)()( kd
tgtg =
akad kk >
HkqHkS adkQadkad += 2
2
1
Dimensionante dal punto di vista geotecnicoLa combinazione DA1-C1 non mai dimensionante
Muri di Sostegno
Muro di sostegno A2
kd =
)()( kd tgtg =H
qk
)()( kd tgtg =
kd =)()( kd tgtg =
akad kk =
N.B.: si dividono le resistenze per coefficienti pa rziali R
HkqHkS akkQakkGad += 2
12
1
Muri di Sostegno
Muro di sostegno A2
kd =
)()( kd tgtg =H
qk
)()( kd tgtg =
akad kk =
Alcune delle incertezze dellEurocodice sullApproc cio 2 sono risolte
I coefficienti F (G1 e Q) operano sulla spinta (che considerata azione)
HkqHkS akkQakkGad += 2
12
1
Muri di Sostegno
Approccio 2 - Verifiche a carico limite Ipotesi 1
= dM
krepEd a
XFEE ;;
Effetto delle azioni del terreno = Spinta
Si moltiplica per E la sola spinta
H
Muri di Sostegno
Approccio 2 - Verifiche a carico limite Ipotesi 2
= dM
krepEd a
XFEE ;;
Effetto delle azioni del terreno = Azione in fondazion e
Si moltiplica per E tale forza
H
Muri di Sostegno
Approccio 2 - Verifiche a carico limite Ipotesi 3
= dM
krepEd a
XFEE ;;
Effetto delle azioni del terreno = Componente verticale delle azioni in fondazione
Si moltiplica per E tale forza
H
Muri di Sostegno
Muro di sostegno Ribaltamento (EQU)
)()( kd
tgtg =H
qk
dW
akad kk >
kGd
adkQadkGad
WW
HkqHkS
=
+=
1
212
1
Viene necessariamente meno lipotesi di unica sorgente
dW
adS
Muri di Sostegno
kt = 20 kN/m3
[20, 40]
Studio Parametrico Studio Parametrico ((BorrielloBorriello, 2011), 2011)
Analisi puramente qualitativa
Condizioni drenate in assenza di falda
Due situazioni: terreno omogeneo
kt [20, 40]
kf = 20 kN/m3
kf [20, 40]
terrapieno con =36
Trascurato il peso del muro
Valutato il valore minimo di B per vari approcci nel rispetto di tutti gli SLU
H
k
kk
=*
H
Sovraccarico adimensionalizzato (0; 0.1; 0.2; 0.3)
Muri di Sostegno
Muri di Sostegno
Muri di Sostegno
Muri di Sostegno
Conclusioni su verifiche SLU di Muri di SostegnoConclusioni su verifiche SLU di Muri di Sostegno
Entrambi gli approcci pi cautelativi in generale di DM 88 (soprattutto per alti valori di )
Approccio 1 generalmente pi cautelativo di Approccio 2 dal punto di vista geotecnico
Non vi sono per differenze sostanziali
Approccio 1 crea sovradimensionamenti geotecnici sotto azioni sismiche
Nella revisione si intende mantenere il solo Approccio 2modificato anche per includere il ribaltamento
(non pi considerato come EQU)
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
SLU in Ingegneria Strutturale e Geotecnica
Ingegneria Strutturale: SLU Elastico
Ingegneria Geotecnica: SLU Plastico
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
Momenti flettenti di progetto, Md, da analisi lineari
anche per analisi sismiche
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
Momento di plasticizzazione Momento di plasticizzazione
di progetto, Myd, da Teoria
della Plasticit
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
Momenti flettenti di progetto,
Md, da approccio elastico
lineare
Momenti di plasticizzazione,
Myd, da teoria della plasticit
Md Myd
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
Md = MydNon corrisponde
necessariamente al collasso
Due casi differenti:Due casi differenti:
trave a sbalzo
struttura iperstatica
Grado di sicurezza differente
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
ULS Elastico
unapplicazione del
Teorema statico dellAnalisi
LimiteLimite
Momenti Flettenti:
in equilibrio con carichi esterni
che non eccedono i momenti di
plasticizzazione
(Callisto, 2010)
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
Dov la sicurezza nellIngegneria
Strutturale?
Coefficienti parziali sui carichi
Coefficienti parziali su resistenze
Valori caratteristici
Margine di sicurezza nascosto
Verifiche SLU Geotecniche
Generalmente
corrispondono al
collasso
Verifiche SLU Geotecniche
Generalmente analizzati nellambito della Teoria
della Plasticit
Verifiche SLU Geotecniche
o simile (Metodi dellEquilibrio Limite)
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
Concettualmente, lapproccio plastico molto
migliore perch fornisce una distanza dal collasso
(Ditlevsen, 1997)
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
In altre parole, nelle verifiche strutturali, si tiene conto della rigidezza elastica degli
elementi strutturali nella valutazione delle caratteristiche della sollecitazione di progetto
in modo simile a quanto si faceva con le verifiche alle tensioni ammissibili
Verifiche SLU Strutturali e Geotecniche
Ci vale anche per le verifiche strutturali delle opere geotecniche per le quali le
caratteristiche della sollecitazione derivano da analisi di interazione terreno-struttura
Tali analisi sarebbero falsate con parametri di resistenza ridotti
In altre parole, DA1-C2 non va bene per analisi di interazione
Verifiche SLU Geotecniche e Strutturali
Nelle nuove NTC:
Analisi di interazione terreno struttura per SLU struttuurali
mai con DA1-C2mai con DA1-C2
Verifiche SLU geotecniche o con DA1-C2 o con DA2 ( a
seconda delle opere)
Altre novit su Geotecnica statica
Ancoraggi
Gallerie
Opere esistenti
NTC (2008) - Problematiche esistenti
Cap. 7.11: Progettazione Geotecnica sismica
Confronto pendio in terra parete rocciosa
Meccanismo duttile
Duttilit e Fragilit in Geotecnica
Meccanismo fragile