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IL PASSAGGIO DALLA MS DI LIV. 3 ALLE INDAGINI

SISMICHE PUNTUALI PER LA PROGETTAZIONE (GEOTECNICA)

Ordine dei Geologi delle Marche - Protezione civile Regione Marche - ANCI Marche

MICROZONAZIONE SISMICA E

PIANIFICAZIONE URBANISTICAJesi – Hotel Federico II

30/06/2012

Dott. Geol. Cristiano Pascucci

Microzonazione e progettazione

Sono due cose diverse e che devonorestare diverse però sono “procedure”che pur con fattori di scala e gradi di

approfondimento diversi in fondo parlano la stessa lingua.


Microzonazione e progettazione

parametri che descrivono l’amplificazione sismica locale:

• Fa, Fv (ICMS, 2008 par. 2.5.3.3.2);

• S (NTC2008 par. 3.2.3.2.1);


Risposta sismica locale (NTC2008)

• metodi semplificati (par. 3.2.2);

• metodi “numerici” (par. 7.11.3.1);


Risposta sismica locale “numerica”(NTC2008)

• Quando?

– in presenza di categorie di suolo S1 – S2;

– quando si vuole aumentare il grado di accuratezza nella previsione del moto sismico di un sito (Circ. par 7.11.3.1);


RSL in fase di progettazione

Come?

• fase preliminare di acquisizione dati (mediante indagini specifiche progettate ad hoc);

• fase di scelta del codice di calcolo, del modello da testare, e del o meglio dei sismi di input;

• redazione della relazione sismica sulla risposta sismica locale da consegnare allo strutturista ed in seguito al “Genio Civile”;


L’Aquila Zona S. Antonio – Fonte Burri


Due edifici di 6 piani (D.M. 16/01/1996)

Anno di costruzione

1999

Anno di costruzione

2004

Vallecola “Fosso Burri”colmata a partire dagli anni 50

H/L ≈ 0.12

Edificio 3 (quello a “monte”): Condominio Domus I – anno di costruzione 2004

Edificio realizzato su pali trivellati intestati (chi piùchi meno) nel detrito ghiaioso.


Edificio 4 (quello a “valle”): Condominio Barattelli – anno di costruzione 1999

Anche questo realizzato su pali trivellati intestati (chi più chi meno) nel detrito ghiaioso.

• 4 nuovi Sondaggi diretti;

• 1 prova Down Hole in onde SH;

• 3 Rifrazioni sismiche SH + P;

• sondaggi limitrofi vecchi e nuovi e nuova DH (P+SH) a monte;

• informazioni dettagliate sulla perforazione dei pali trivellati (contabilità di cantiere);

• misure HVSR eseguite soprattutto in fase di (post analisi).

Indagini finalizzate RSL:

CATEGORIE DI SOTTOSUOLO


Down Hole NS1 – DH

Vs30 = 331 m/s (C)

Rifrazione SH profilo 1

Vs30 = 336 m/s (C)

Vs30 = 366 m/s (B)

Vs30 = 372 m/s (B)

Rifrazione SH profilo 2

Vs30 = 480 m/s (B)

SETTEMBRE 2009

Edificio di monte

Edificio di valle

PUNTO DI VISTA GEOTECNICO

dal punto di vista geotecnico non sono stati evidenziati particolari problemi se si esclude la criticita’ (da risolvere in fase di progetto) evidenziata per alcuni pali che probabilmente non sono stati intestati in maniera corretta al “detrito poligenico”.


PUNTO DI VISTA SISMICO

DAL PUNTO DI VISTA “SISMICO”?

la procedura semplificata (par. 3.2.2. NTC2008) èin grado di garantire in questo caso la correttavalutazione della risposta sismica locale del sito?

NO!!!


ANALISI LINEARE EQUIVALENTE 1D (SHAKE)

• usa modello lineare equivalente e studia il comportamento in tensione (totale) vs. deformazione (modello reologico di Kelvin – Voight);

• considera un sistema stratigrafico monodimensionale a strati paralleli, indefiniti lateralmente, in cui le tensioni totali e gli spostamenti, provocati dal passaggio di un'onda sismica di taglio, sono funzioni armoniche del tempo;

• aggiornando passo passo, in maniera iterativa, i parametri del moto e le costanti elastiche in gioco (modulo di taglio e coefficiente di smorzamento) al procedere della deformazione nel tempo, risolvendo per integrazione le equazioni differenziali del moto, il moto sismico applicato ad un substrato rigido di riferimento, viene “trasmesso” agli strati superiori attraverso la definizione di una funzione di trasferimento che “contiene” le variazioni spettrali del moto sismico di input verso la superficie;

• lo spettro di Fourier del segnale sismico trasmesso alla superficie viene “portato” nel dominio dei tempi (trasformata inversa di Fourier) con produzione di una storia temporale (in accelerazione, velocità, spostamento, stress e deformazione) nei punti della colonna stratigrafica scelti dall'operatore.


definizione modello 1DDopo aver fatto un primo ciclo di test con 4 diversi modelli di sottosuolo, seguendo le indicazioni contenute negli ICMS, 2008 e dopo un confronto con il soggetto attuatore della MS (DPC-Nazionale Ufficio Rischio Sismico) di fatto operando secondo quanto riportato al par. 1.9.3 degli ICMS si è optato per il modello A, in cui il “bedrock” viene posizionato a 15 metri di profondità in corrispondenza di un significativo salto di velocità (da 300 m/s si passa a 615 m/s).


Sismi di input(su suolo rigido)

• Sismi reali (software Rexel messo a punto dal consorzio ReLuiS);

• Sismi sintetici (derivanti da studio di pericolositàmacrosismica dell’area);

• Sismi artificiali non possono essere adottati per analisi di RSL

(Circ. 617/09 par. 7.11.3.1.2.2 – NTC2008)


Sismi di input(su suolo rigido)

• Sulla base dello studio della disaggregazione della PGA è stata selezionata una quintupla (in realtà una settupla) di sismi reali spettro compatibili NTC2008 (suolo A) scalati alla PGA dello SLV aventi congruenza geodinamica (Rexel 2.6 Beta);

• Sulla base dei nuovi studi “macrosismici” condotti per l’area aquilana che erano all’epoca in fase di ultimazione da parte del GdL2009 è stato usato un sisma sintetico su suolo rigido per lo SLV usato poi per la modellazione numerica della Macroarea L’Aquila Centro (MICROZONAZIONE di Livello 3).


NEL FRATTEMPO VIENE PUBBLICATA LA MICROZONAZIONE SISMICA DELLA “CONCA AQUILANA”(OTTOBRE/NOVEMBRE 2009)


Macroarea 1 (L’Aquila Centro)

stralcio carta geologica e carta delle indagini

NEL FRATTEMPO VIENE PUBBLICATA LA MICROZONAZIONE SISMICA DELLA “CONCA AQUILANA”(OTTOBRE 2009)

Stralcio Carta Microzonazione Livello 3

area suscettibile di amplificazione locale

Fa = 1.2

Rexel (Iervolino e Galasso, 2009)

Usare la quintupla (o la settupla) di sismi reali ottenuti con Rexel

si devono usare tutti nel modello per la RSL e si prendono i risultati medi e/o di quelli giudicati piùrispondenti.

si genera un sisma sintetico (con software apposito) che abbia uno spettro uguale a quello medio della quintupla (o settupla) ricavata con Rexel (occhio ai problemi di compatibilità con NTC2008!!!)Dott. Geol. Cristiano Pascucci

Generazione di sismi sintetici (e non artificiali)

– serve un software che fornisca “accerelogrammisintetici generati mediante simulazione del meccanismo di sorgente” naturalmente riferiti a suolo rigido A (par. C7.11.3.1.2.2 Circ. C.S.LL.PP. n.617/2009 – NTC 2008);

– le NTC2008 però non sono chiarissime in merito alla spettro compatibilità dei sismogrammi sintetici qualora lo spettro di “convergenza” dell’accelerogrammasintetico sia diverso da quelli standard di normativa


Generazione di sismi sintetici (e non artificiali)

BELFAGOR (Mucciarelli, Pacor, Spinelli);

• Utilizza la relazione di Sabetta e Pugliese (1996) quindi si rispetta richiesta delle NTC2008 di simulazione del meccanismo di sorgente e della distanza epicentrale;

• Consente di far “convergere” l’accelerogrammaottenuto ad uno spettro di riferimento inseribile dall’utente ad esempio spettri UHS ricavati per L’Aquila dal GdL2009 e qui non si capisce bene la situazione perché se lo spettro inserito non èspettro compatibile con quelli standard di normativa NTC2008 siamo o non siamo in regola? Stiamo eseguendo un’analisi più raffinata oppure stiamo trasgredendo la legge?


confronto spettri sismi di input (damping 5%) per il Modello A (Shake91)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

2.20

2.40

2.60

2.80

3.00

3.20

3.40

3.60

3.80

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00

Period (s)

Se/

g

NTC2008 - Suolo A

NTC2008 - Suolo C

Input UHS_LADE2_SLV

Input sint_Rexel SLV

Sito in esame e stato limite di riferimentoLon. [°]: 13.3801Lat. [°]: 42.3586Vn: 50 yearsCU: IISL: SLV

Confronto tra il sisma LADE2_SLV con la media dei sismi selezionati con REXEL

scelta curve di decadimento materiali geotecnici

• Non siamo riusciti a prelevare campioni idonei per effettuare prove di laboratorio per caratterizzare il comportamento dinamico dei materiali geotecnici (essenzialmente riporto eterogeneo);

• Sono stati usate le stesse curve di decadimento che il soggetto attuatore stava usando per la microzonazione di livello 3 della Macroarea L’Aquila Centro;


confronto spettri di risposta al suolo (damping 5%) per il Modello A (Shake91)

0.00

0.20

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1.20

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0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00

Period (s)

Se/g

NTC2008 - Suolo A

NTC2008 - Suolo C

RSL UHS_LADE2_SLV

Input UHS_LADE2_SLV

Sito in esame e stato limite di riferimentoLon. [°]: 13.3801Lat. [°]: 42.3586Vn: 50 yearsCU: IISL: SLV

risultati allo SLV in termini di spettri in accelerazione (damping 5%) con comparazione tra input e risposta al piano campagna con indicazioni degli spettri di normativa (damping5%).

Funzione di trasferimento del moto sismico bedrock/surface per il per il sito in esame (modello A)

ESITO FINALE

• Dall’analisi lineare dinamica (modale con spettro di risposta) lo strutturista ha verificato l’impossibilità viste le condizioni di sito, di operare un miglioramento sismico soddisfacente con le tecniche tradizionali;

• Pertanto si è scelto di “spostare” i periodi propri dei fabbricati in zone “meno onerose” dello spettro di progetto, mediante la soluzione dell’isolamento alla base delle strutture (isolatori a pendolo);

• La sottostruttura di fondazione (plinti collegati + pali) è stata verificata dal punto di vista geotecnico e strutturale per il solo SLV (par. 7.10.6.2 –NTC2008) utilizzando lo spettro “numerico” allo SLV;

• Le NTC2008 impongono che gli isolatori vengano progettati allo SLC ricordando che il coefficiente di smorzamento degli spettri elastici da presentare allo strutturista diventa in questo caso del 10% (par. 7.10.6.22) Questo ha comportato la ripetizione da parte del geologo di tutta la modellazione sismica usando dei sismi di input allo SLC ottenuti scalando in maniera “creativa” i sismi di input usati per lo SLV;



confronto spettrale con NTC2008 di riferimento (damping 10%) - DETTAGLIO

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00

Period (s)

Se/

g

RSL - UHS_LADE2_SP96 - L'Aquila SLV

NTC2008 - Suolo A - SLC

NTC2008 - Suolo C - SLC

RSL - SLC_scalato da RSL - UHS_LADE2_SP96

RSL - SLC_Rexel_SP96 L'Aquila

RSL - SLC_scalato_Mw 6.25km_SP96

Sito in esame e stato limite di riferimentoLon. [°]: 13.3801Lat. [°]: 42.3586Top. cat.: T1Vn: 50 yearsCU: II

CONFRONTO SPETTRI ELASTICI RSL vs. NTC2008 ALLO SLC PER I PERIODI DEL MODO PREVALENTE DEI DUE FABBRICATI DOPO L’APPLICAZIONE DEL SISTEMA DI ISOLAMENTO ALLA BASE

Edificio di monte vista del piano garage dopo demolizione massetto

Isolatori montati

Pilastro prima del taglio

NON c’è tempo purtroppo!

• Non abbiamo parlato di tante cose come per esempio dei problemi per gli strutturisti ad usare gli spettri numerici derivanti da analisi di RSL e le possibili soluzioni in merito.

• Speriamo di poter dedicare in un prossimo futuro più tempo a questi temi e al problema in generale dei suoli S2 (che sono molto piùfrequenti di quanto non si voglia ammettere).


In campo progettuale la microzonazione

• Aiuta a progettare la campagna di indagine specifica e in alcuni casi con le dovute cautele a validare i risultati ottenuti;

• I parametri e le conclusioni ricavabili dalla microzonazione (L3) non possono essere usati in maniera attiva e diretta in campo progettuale a meno di casi particolarissimi.

GRAZIE PER L’ATTENZIONE


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