La Spezia, 1 Ottobre 2011 -...

Definizione dell’input sismico. Pericolosità sismica di base. Effetti di sito. Spettri di risposta elastici e di progetto. Uso degli accelerogrammi.

Carlo G. LAI, PhD

La Spezia, 1 Ottobre 2011

con la collaborazione di:

Maria Rota, PhD

Mirko Corigliano, PhD

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sommario

• QUADRO NORMATIVO

• CLASSIFICAZIONE SISMICA

• AZIONE SISMICA

- pericolosità sismica di base

- categorie del terreno di fondazione

- spettri di risposta in accelerazione

- spettri di risposta in spostamento

- effetti di sito litostratigrafici e topografici

- accelerogrammi

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Quadro normativo

4

quadro normativo

• Norme Tecniche per le Costruzioni (14/01/2008)

(G.U. n. 29 del 4.02.2008 suppl. ord. n° 30).

• Istruzioni per l'applicazione delle NTC 14/01/2008. Circolare Ministero

Infrastrutture n. 617 del 2/02/2009. Supplemento ordinario n. 27 della

G.U. n. 47 del 26 Febbraio 2009. Capitoli C6 e C7.11.

• EC7-2003 Parte 1 Regole generali progettazione geotecnica.

EC7-2003 Parte 2 Indagini geognostiche e prove sperimentali.

• EC8 Parte 1 Criteri generali progettazione ed azioni sismiche.

EC8 Parte 5 Verifica e progetto sismico fondazioni/opere sostegno.

5

Classificazione sismica

6

classificazione sismica

7


8


9


• al punto C2.7 la Circolare recita: “per l’identificazione della zona sismica in

cui ricade ciascun comune o porzione di esso, occorre fare riferimento alle

disposizioni emanate ai sensi dell’art. 83, comma 3, DPR 6.6.2001, n. 380”.

• il DPR 6.6.2001, n. 380, stabilisce quanto segue:

Capo IV - Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche. Sezione I - Norme per le costruzioni in zone sismiche:

Art. 83 (L) - Opere disciplinate e gradi di sismicità (Legge 3 febbraio 1974, n. 64, art. 3; artt. 54, comma 1, lett. c, 93, comma 1, lett. g e comma 4 del d.lgs. n. 112 del 1998).

1. Tutte le costruzioni la cui sicurezza possa comunque interessare la pubblica incolumità, da realizzarsi in zone dichiarate sismiche ai sensi dei commi 2 e 3 del presente articolo, sono disciplinate, oltre che dalle disposizioni di cui all’articolo 52, da specifiche norme tecniche emanate, anche per i loro aggiornamenti, con decreti del Ministro per le infrastrutture ed i trasporti, di concerto con il Ministro per l'interno, sentiti il Consiglio superiore dei lavori pubblici, il Consiglio nazionale delle ricerche e la Conferenza unificata.

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2. Con decreto del Ministro per le infrastrutture ed i trasporti, di concerto con il Ministro per l'interno, sentiti il Consiglio superiore dei lavori pubblici, il Consiglio nazionale delle ricerche e la Conferenza unificata, sono definiti i criteri generali per l’individuazione delle zone sismiche e dei relativi valori differenziati del grado di sismicità da prendere a base per la determinazione delle azioni sismiche e di quant’altro specificato dalle norme tecniche.

3. Le Regioni, sentite le Province e i Comuni interessati, provvedono alla individuazione delle zone dichiarate sismiche agli effetti del presente capo, alla formazione e all’aggiornamento degli elenchi delle medesime zone e dei valori attribuiti ai gradi di sismicità, nel rispetto dei criteri generali di cui al comma 2.

Quindi sono le Regioni ad individuare le zone sismiche per esempio basandosi sui dati contenuti nella mappa di pericolosità (e dei criteri) pubblicata nell’OPCM 3519 del 28/4/2006.

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Per le Regioni a bassa sismicità (zona 4), ad esempio la Sardegna:

• per costruzioni semplici dove è possibile utilizzare il metodo delle tensioni

ammissibili, l’azione sismica si calcola utilizzando il DM96 assumendo un

grado di sismicità S pari a 5.

• per le altre costruzioni si assumono i parametri spettrali (ag, TC* e F0)

contenuti nella Tabella 2 dell’allegato Isole delle NTC08 (per es. ag=0.05g

per i 475 anni) tenendo conto delle prescrizioni specifiche stabilite dalle

NTC08 per le costruzioni in zona 4.

Pertanto, indipendentemente dalle delibere regionali, le forze orizzontali

sismiche sono da considerare SEMPRE !!!

NON È PREVISTA UNA ZONA FRANCA “NON 4” !

12

Definizione periodi di

ritorno dell’azione sismica

13

definizione dell’input sismico

RISCHIO SISMICO

La vulnerabilità sismica esprime l’intrinseca propensione di una struttura

a subire un certo grado di danneggiamento a causa degli effetti di un

terremoto di prefissata severità.

L’esposizione sismica rappresenta invece una misura quantitativa del

“valore” economico e sociale (in termini di vite umane) di una struttura.

Il rischio sismico è definito dalla convoluzione della pericolosità

sismica con la vulnerabilità e l’esposizione della struttura e del sito

di costruzione agli effetti dei terremoti.

operazione matematica che consiste nel comporre per

“sovrapposizione degli effetti” più enti concomitanti, ad

esempio pericolosità, vulnerabilità ed esposizione

sismica, che interagiscono vicendevolmente.

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Pericolosità Vulnerabilità Esposizione

RISCHIO: stime delle perdite complessive - costo dei danni subiti dagli edifici, numero prevedibile, costo

complessivo in termini economici e sociali che potrà interessare in un determinato periodo una certa area.

amax

Probabilità

danno

0

1

Probabilità di accadimento

eventi di una certa severità

in un determinato periodo

Probabilità di avere un

certo livello di danno per

una determinata severità

Valore dei beni, densità di

popolazione, entità delle

conseguenze per un certo

danno agli elementi che

compongono il sistema

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Non è possibile ridurre la pericolosità sismica, ma è possibile mitigare il rischio

riducendo le conseguenze dei terremoti, mediante azioni per la riduzione di

vulnerabilità ed esposizione:

• Progettare e costruire adeguatamente, riducendo la vulnerabilità del costruito

• Pianificare opportunamente l’uso del territorio (suscettibilità alla liquefazione, frane, etc.)

• Predisporre un sistema efficace di protezione civile: sensibilizzazione e diffusione di

informazione, sistemi di gestione dell’emergenza

• Per realizzare le azioni di mitigazione, è necessario innanzitutto definire quali sono le zone

sismicamente pericolose di un territorio: la conoscenza della pericolosità è essenziale per

progettare e pianificare l’uso del territorio, ed ottimizzare le politiche di spesa.

Per definire la pericolosità del territorio occorrono studi specifici di tipo storico,

geologico, geofisico. Per illustrare i concetti di base di pericolosità sismica

occorrono alcune nozioni di geodinamica, di sismologia e di probabilità.

MITIGAZIONE DEL RISCHIO SISMICO

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filosofia alla base delle NTC08

Approccio prestazionale alla progettazione

• le prestazioni della struttura sono definite richiedendo il rispetto di 4 diversi stati limite (SL): 2 SLE + 2 SLU

• per ogni SL confronto tra capacità e domanda

• per ogni SL, la domanda è legata al periodo di ritorno (TR) del sisma cui rapportare la capacità della costruzione

(da L

ai et

al.,

2006)

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periodo di riferimento

• L’azione sismica è valutata in relazione ad un periodo di riferimento (VR) dell’opera e allo stato limite (SL) da verificare, cui è associata una prefissata probabilità di superamento PVR;

• VR definisce il periodo di osservazione durante il quale ad ogni SL viene definito un terremoto di intensità prefissata specificata da una probabilità di superamento PVR, durante tale periodo, dell’azione da considerare.

VN = vita nominale

CU = coefficiente d’uso, definito in base alla classe d’uso

* Questo limite corrisponde alla necessità di fissare un livello minimo irrinunciabile di

sicurezza nei confronti del terremoto

*UNR anni35CVV

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vita di riferimento

Vita nominale, VN: “numero di anni nel quale la struttura,

purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve poter essere usata per lo scopo al quale è destinata”.

Deve essere espressamente indicata negli elaborati di progetto.

Vengono definiti tre valori, a seconda dell’importanza dell’opera e quindi delle esigenze di durabilità

Tipi di costruzione VN

[anni] Opere provvisorie – opere provvisionali – strutture in fase

costruttiva, con durata prevista di progetto ≥ 2 anni

≤ 10

Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni

contenute o di importanza normale

≥ 50

Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica

≥ 100

Per VN ≤ 2 anni, le verifiche sismiche possono essere omesse (opere provvisorie o strutture in fase costruttiva)

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classi d’uso

“In presenza di azioni sismiche, con riferimento alle conseguenze di una interruzione di operatività o di un eventuale collasso, le costruzioni sono suddivise in classi d’uso”, a ciascuna delle quali è associato un valore del coefficiente d’uso CU.

Tali classi sono concettualmente equivalenti alle categorie di importanza, mentre CU è equivalente al coefficiente di importanza

Classe

Tipi di costruzione

CU

I Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli 0.7

II Strutture con normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali.

Industrie con attività non pericolose per l’ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in classe d’uso III o IV.

Reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti.

1.0

III Strutture con affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l’ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in classe d’uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di

un loro eventuale collasso

1.5

IV Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di

calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose per l’ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al DM 5 novembre 2001

n. 6792, “Norme funzionali e geometriche per la costruzionie delle strade”, e di tipo C quando appartenenti a itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B. Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per

il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Dighe connesse al funzionamento di

acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica.

2.0

20

periodo di riferimento

“le verifiche sismiche di opere provvisorie o strutture in fase costruttiva possono omettersi quando le relative VN previste in progetto siano inferiori a 2 anni.”

Dalla CIRCOLARE 2 Febbraio 2009 , n. 617 - Istruzioni per l'applicazione delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni»

21

stati limite e probabilità di superamento

4 stati limite: 2 di esercizio e 2 ultimi.

Per ognuno si definisce una probabilità di superamento (PVR), che rappresenta la probabilità di accadimento, nel periodo di riferimento (VR) di almeno un sisma di periodo di ritorno TR (definito in seguito).

Stato limite PVR

Stati limite di esercizio

Stato limite di operatività SLO 81%

Stato limite di danno SLD 63%

Stati limite ultimi

Stato limite di salvaguardia della vita SLV 10%

Stato limite di prevenzione del collasso

SLC 5%

SLD

SLV

SLC

SLO

22

stati limite

Gli STATI LIMITE DI ESERCIZIO sono:

- Stato Limite di Operatività (SLO): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso,includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi;

- Stato Limite di Danno (SLD): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nell’interruzione d’uso di parte delle apparecchiature.

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stati limite

Gli STATI LIMITE ULTIMI sono:

- Stato Limite di Salvaguardia della Vita (SLV): a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali;

- Stato Limite di Prevenzione del Collasso (SLC): a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi dei componenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali.

24

stati limite

4 STATI LIMITE anziché 2

Ma:

• le verifiche allo SLO sono richieste solo per elementi non strutturali e impianti di strutture in classe d’uso III e IV.

• lo SLO è inoltre usato per progettare le opere che devono restare operative durante e subito dopo il terremoto (ospedali, caserme, centri della protezione civile, etc.).

• le verifiche allo SLC sono necessarie soltanto per costruzioni o ponti con isolamento e/o dissipazione.

SLO SLD SLV SLC

25

periodo di ritorno

Fissato il periodo di riferimento (VR) e la probabilità di superamento per ogni stato limite (PVR) e ipotizzando che i terremoti seguano una distribuzione probabilistica Poissoniana, il periodo di ritorno dell’azione sismica si ottiene da:

I limiti inferiore e superiore di TR sono dovuti all’intervallo di riferimento della pericolosità sismica attualmente disponibile; azioni sismiche riferite a TR più elevati possono essere considerate per opere speciali.

TR consente quindi di definire la severità della domanda sismica, per ogni stato limite.

2475)P1ln(

VT30

VR

RR

26

Pericolosità sismica di

base (macrozonazione)

27

azione sismica

L’azione sismica in base alla quale valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si

definisce a partire dalla conoscenza della “pericolosità sismica di base” del sito di costruzione.

Pericolosità sismica di base

La “pericolosità sismica di base” è definita in termini probabilistici con riferimento a prefissate

probabilità di eccedenza (PVR) nella vita di riferimento (VR) della costruzione. È rappresentata da:

• accelerazione orizzontale di picco attesa, ag, in condizioni di campo libero su sito di

riferimento rigido (suolo di categoria A) con superficie topografica orizzontale;

• spettro di risposta elastico isoprobabile in accelerazione (componente orizzontale) in

condizioni di campo libero su sito rigido (suolo A) con superficie topografica orizzontale;

In Italia la “pericolosità sismica di base” è stata definita su tutto il territorio nazionale

dall’INGV attraverso un reticolo di riferimento con maglia avente passo < 10 km per periodi di

ritorno ricadenti in un intervallo di riferimento compreso tra 30 e 2475 anni estremi inclusi.

28

azione sismica

Il calcolo è stato svolto utilizzando il classico metodo probabilistico di Cornell (1968) con un approccio ad “albero logico” a 16 rami assumendo:


– distribuzione di Poisson per descrivere processo di accadimento temporale dei terremoti

– catalogo parametrico dei terremoti italiani CPTI04

– zonazione sismogenetica ZS9 con sorgenti sismiche a tasso di sismicità uniforme

– relazioni di attenuazione: Sabetta e Pugliese (1996), Ambraseys et al. (1996) e due leggi regionali

sismicità del territorio dal catalogo CPTI04

I risultati dello studio di pericolosità sono scaricabili

dal sito internet dell’INGV http://esse1.mi.ingv.it/

http://esse1.mi.ingv.it/

29

azione sismica


Esempio: valore di ag corrispondente a TR = 72, 475 e 2475 anni

TR=72 anni TR=475 anni TR=2475 anni

30

azione sismica


I dati scaricabili dal sito internet dell’INGV (http://esse1.mi.ingv.it/) comprendono mappe di

ag e accelerazioni spettrali sui nodi del reticolo di riferimento nell’intervallo di riferimento per:

• 10751 nodi del territorio nazionale con maglia di passo 0,05° (~ 5,5 km)

• 9 periodi di ritorno: TR = 30 - 50 -72 - 101 - 140 - 201 - 475 - 975 - 2475 anni

• 11 periodi strutturali: T = 0 - 0,10 - 0,15 - 0,20 - 0,30 - 0,40 - 0,50 - 0,75 - 1,0 - 1,5 - 2,0 sec

• 3 livelli di affidabilità: 16mo - 50mo - 84mo percentile

esempio: mappa di ag per TR=475 anni corrispondente al 50mo percentile











31


azione sismica

Es. Valori di ag associati a TR = 475 anni (probabilità eccedenza 10% in 50 anni)

0,02410,10020,081246,964111,22545852

0,03420,11220,094747,027912,17355643

0,03160,11040,092847,027012,10035642

0,02880,10870,091047,026112,02735641

0,02610,10700,089347,025411,95425640

0,02870,10820,090947,077912,17235421

0,02620,10660,089447,077112,09915420

ag0,16ag0,84ag0,50latitudinelongitudineID

0,02410,10020,081246,964111,22545852

0,03420,11220,094747,027912,17355643

0,03160,11040,092847,027012,10035642

0,02880,10870,091047,026112,02735641

0,02610,10700,089347,025411,95425640

0,02870,10820,090947,077912,17235421

0,02620,10660,089447,077112,09915420

ag0,16ag0,84ag0,50latitudinelongitudineID

32

azione sismica


Esempio: sito a Pontremoli (MS): lat. = 44°,376; long. = 9°,88

1) Selezione di un

nodo del reticolo

0.175g 0.20g

33

azione sismica



2) Determinazione delle

curve di pericolosità TR = 475 anni

ag = 0,2g dati disponibili anche

in forma di tabella

34

azione sismica


3) Spettri a pericolosità

uniforme per diversi TR


TR = 475 anni

35

azione sismica


La pericolosità sismica di “base” è definita al sito specifico, nel § 3.2 delle Norme Tecniche per

le Costruzioni (NTC) di cui al D.M. 14/01/2008 attraverso i seguenti parametri di scuotimento:

• accelerazione orizzontale di picco attesa ag in condizioni di campo libero su suolo di

riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (suolo di categoria A);

• parametri F0 e TC* dello spettro di risposta elastico in accelerazione (componente

orizzontale) su suolo rigido (categoria A) e superficie topografica orizzontale.

I parametri ag, F0 e TC* sono definiti (Allegato B, NTC) in termini probabilistici con riferimento a

prefissate probabilità di eccedenza (PVR) nella vita di riferimento (VR) del manufatto su tutto il

territorio nazionale attraverso lo stesso reticolo di riferimento dello studio INGV (passo 0,05°).

F0 valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro di risposta in accelerazione;

TC* periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro di risposta in accelerazione.

36

azione sismica


L’Allegato B delle NTC riporta i valori corrispondenti al 50mo percentile dei parametri ag, F0 e TC*

sui 10751 nodi del reticolo di riferimento per ognuno dei 9 periodi di ritorno dello studio INGV.

ID LON LAT ag Fo TC*

ag Fo TC*

ag Fo TC*

ag Fo TC*

13111 6,5448 45,134 0,263 2,50 0,18 0,340 2,51 0,21 0,394 2,55 0,22 0,469 2,49 0,24

13333 6,5506 45,085 0,264 2,49 0,18 0,341 2,51 0,21 0,395 2,55 0,22 0,469 2,49 0,24

13555 6,5564 45,035 0,264 2,50 0,18 0,340 2,51 0,20 0,393 2,55 0,22 0,466 2,50 0,24

13777 6,5621 44,985 0,263 2,50 0,18 0,338 2,52 0,20 0,391 2,55 0,22 0,462 2,51 0,24

12890 6,6096 45,188 0,284 2,46 0,19 0,364 2,51 0,21 0,431 2,50 0,22 0,509 2,48 0,24

13112 6,6153 45,139 0,286 2,46 0,19 0,366 2,51 0,21 0,433 2,50 0,22 0,511 2,48 0,24

13334 6,621 45,089 0,288 2,46 0,19 0,367 2,51 0,21 0,434 2,50 0,22 0,511 2,49 0,24

13556 6,6268 45,039 0,288 2,46 0,19 0,367 2,51 0,21 0,433 2,51 0,22 0,510 2,49 0,24

13778 6,6325 44,989 0,288 2,46 0,19 0,366 2,52 0,21 0,430 2,51 0,22 0,507 2,50 0,24

14000 6,6383 44,939 0,286 2,47 0,19 0,363 2,52 0,21 0,426 2,52 0,22 0,502 2,50 0,24

14222 6,6439 44,889 0,284 2,47 0,19 0,360 2,53 0,21 0,421 2,53 0,22 0,497 2,50 0,24

TR=30 TR=50 TR=72 TR=101stralcio Allegato B

37

azione sismica


I valori dei parametri ag, F0 e TC* sono stati ottenuti imponendo la condizione di minimo scarto

(nel senso dei minimi quadrati) tra le forme spettrali in accelerazione adottate dalle NTC (e simili

a quelle di EC8) e i corrispondenti spettri di risposta dello studio di pericolosità sismica INGV.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5 2

Periodo [s]

S e(T

) [g

]

NTC08 - suolo A

spettri pericolosità unif.

F0*ag

ag

T*c

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5 2

Periodo [s]

S e(T

) [g

]

NTC08 - suolo A

spettri pericolosità unif.

F0*ag

ag

T*c

F0*agF0*ag

ag

T*c

Confronto tra spettro isoprobabile INGV e spettro di normativa NTC-08 su suolo rigido per TR = 475 anni, per il sito di Pontremoli (MS).

38


PROCEDURA DI CALCOLO

Secondo le prescrizioni delle NTC-08, la pericolosità sismica di base ad uno specifico sito di

costruzione, viene stabilita attraverso i seguenti passi:

1. definizione della vita di riferimento VR della costruzione da VR=VNCU

2. definizione delle probabilità di eccedenza PVR nella vita di riferimento VR, associate a

ciascuno degli stati limite considerati (Tabelle 3.2.I delle NTC 14/01/2008)

3. calcolo del periodo di ritorno di riferimento corrispondente ai valori PVR e VR definiti ai

precedenti punti mediante la seguente espressione riportata nell’Allegato A delle NTC-08:

(ad esempio se VR = 50 anni e

PVR = 0,10 TR = 475 anni)

azione sismica

2475)P1ln(

VT30

VR

RR

39



4. qualora la pericolosità sismica sul reticolo di riferimento non contempli il periodo di ritorno

TR calcolato al punto precedente, determinare il valore del generico parametro di

scuotimento p (ag, F0 e TC* ) ad esso corrispondente attraverso la relazione (Allegato A):

1

1R

2R

1R

R

1

21

T

Tlog

T

Tlog

p

plog)plog()plog(

nella quale

• p è il parametro di interesse (ag,F0,TC*) corrispondente al periodo di ritorno desiderato TR

• TR1 e TR2 sono i periodi di ritorno più prossimi a TR per i quali si dispone dei valori p1 e p2

azione sismica

40



p2

p

p1

TR1 TR TR2

p2

p

p1

TR1 TR TR2

1

1R

2R

1R

R

1

21

T

Tlog

T

Tlog

p

plog)plog()plog(

4. interpolazione periodi di ritorno

azione sismica

41



5. per qualunque punto del territorio non ricadente nei nodi del reticolo di riferimento,

determinare il valore del generico parametro p (ag, F0, TC*) attraverso una media pesata dei

valori assunti da p nei 4 vertici della maglia elementare mediante la relazione (Allegato A):

4

1j j

4

1j j

j

d

1

d

p

p

azione sismica

nella quale

• p è il parametro di interesse (ag,F0,TC*) nel punto in esame

• pj è il parametro di interesse nel punto j-esimo della maglia

• dj è la distanza geodetica del punto in esame dal punto j-esimo

)lonloncos()latcos()latcos()latsin()latsin(acosRd j

La distanza geodetica dj può essere calcolata con la formula di Eulero (trigonometria sferica)

dove R è il raggio

medio terrestre (~6371 km) e le coordinate geografiche sono espresse in radianti.

42


d 3

d 1

d 4

d 2

longitudine

latitudine


5. interpolazione coordinate geografiche

4

1j j

4

1j j

j

d

1

d

p

p

azione sismica

43

azione sismica



Maglia elementare

sito di Pontremoli

Distanze dai nodi del reticolo per il sito di Pontremoli

Parametri di pericolosità sismica per il sito di Pontremoli (x)

44

azione sismica



La procedura appena illustrata per la definizione della pericolosità sismica di base ad uno specifico sito di costruzione prescritta dalle NTC-08, può essere implementata in modo automatico utilizzando il programma Excel messo a disposizione dal Cons. Sup. Lav. Pubb.

Sito internet: http://www.cslp.it/

http://www.cslp.it/

45

azione sismica



Esempio: sito a Pontremoli: – latitudine = 44°,376

– longitudine = 9°,88

programma Excel:

http://www.cslp.it/

http://www.cslp.it/

46

azione sismica





programma Excel:

http://www.cslp.it/

http://www.cslp.it/

47

azione sismica





programma Excel:

http://www.cslp.it/

http://www.cslp.it/

48

azione sismica





programma Excel:

http://www.cslp.it/

http://www.cslp.it/

49

Effetti locali

50

effetti locali

Risposta sismica locale

MODIFICAZIONI DEL MOTO SISMICO PROVENIENTE DAL SUBSTRATO CAUSATE DA

CONDIZIONI GEOLOGICHE-GEOMORFOLOGICHE-TETTONICHE-GEOTECNICHE LOCALI

- Vicinanza a faglie sismogenetiche attive (effetti di campo-vicino)

- Amplificazione litostratigrafica

- Amplificazione topografica Effetti di sito

AMPLIFICAZIONE LITOSTRATIGRAFICA propagazione verticale delle onde in profili di suolo e successione stratigrafica a strati piani

e paralleli con contrasto di impedenza meccanica dal basso verso l’alto (effetti di sito 1D) propagazione in configurazioni geologiche complesse con direzione dell’onda incidente

qualsiasi e generazione di fenomeni diffrattivi e onde di superficie (effetti di sito 2D/3D)

AMPLIFICAZIONE TOPOGRAFICA O GEOMORFOLOGICA fenomeno di focalizzazione/defocalizzazione delle traiettorie di propagazione delle onde

sismiche in configurazioni geomorfologiche con rilievi, creste e avvallamenti.

51

effetti locali

(da Lai et al., 2006)

Amplificazione litostratigrafica e topografica

52

effetti locali

Amplificazione litostratigrafica

ESEMPIO: TERREMOTO DI MICHOACÀN M8.1

CITTÀ DEL MESSICO, 19 SETTEMBRE 1985

350 km350 km

danni maggiori agli edifici tra i 6 e i 15 piani

malgrado la distanza di 350 km da ipocentro.

53

effetti locali


ESEMPIO: TERREMOTO DI MICHOACÀN M8.1, CITTÀ DEL MESSICO, 19-09-1985

kkStiff soil (“lomas”)

kk

kkTransition zone

kk

kkClays (“zona del lago”)

Accelerometric station

zonazione geotecnica e

accelerogrammi registrati

durante il terremoto a Città

del Messico 19/9/1985 (da

Faccioli, 2003)

kkStiff soil (“lomas”)

kk

kkTransition zone

kk

kk

Clays (“zona del lago”)

Accelerometric station

VS = 60 120 m/s

54

effetti locali


ESEMPIO: SISMA DI UMBRIA-MARCHE

26 SETTEMBRE 1997, M5.9

CESI BASSA

CESI

VILLA

55

effetti locali

Amplificazione topografica

a)

b)

Fig. 1 – Response of an indefinite, right wedge to a vertically incident, harmonic SH wave.

a)

b)


a)

b)


a)

b)


(Eurocodice 8-Parte 5)

(da Faccioli e Vanini, 2003)

molto inferiore alla

30°15°

> 15°

S

<

<

1.4> 30°

Fattore di amplificazione topografica (ST)

T

-

a

a

MorfologiaPendenza

media

Pendii scoscesi

isolati 1.2

Larghezza in cresta

larghezza alla base

<

1.2

molto inferiore alla

30°15°

> 15°

S

<

<

1.4> 30°

Fattore di amplificazione topografica (ST)

T

-

a

a

MorfologiaPendenza

media

Pendii scoscesi

isolati 1.2

Larghezza in cresta

larghezza alla base

<

1.2

56

effetti locali

Faccioli E, Vanini M, Frassine L.

“Complex site effects in earthquake

ground motion, including topography”

12th European Conference on Earthquake

Engineering - London, September 2002

Baiardo

Diano Castello

Ceriana

BussanaVecchia

Pompeiana

Baiardo

Diano Castello

Ceriana

BussanaVecchia

Pompeiana

Amplificazione topografica

ESEMPI IN LIGURIA

OCCIDENTALE

57

effetti locali

Effetti di amplificazione sismica locale 2D

focalizzazione onde sismiche su bordo bacino

sviluppo onde di superficie

risonanza 2D in valli profonde

Schematizzazione dell’effetto di amplificazione sismica locale 2D in una valle o bacino

sedimentario causati da fenomeni di diffrazione con generazione di onde di superficie ai bordi.

(da Lai e Paolucci, 2008)

58

effetti locali

Valutazione della risposta sismica locale

Seguendo le prescrizioni delle NTC-08 ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto

ad uno specifico sito di costruzione, è necessario valutare l’effetto della risposta sismica locale

mediante:

analisi specifiche e studi di amplificazione sismica locale litostratigrafica e topografica approccio semplificato basato sulla individuazione di categorie di sottosuolo e topografiche

• applicabile solo le l’azione sismica è descritta dallo spettro di risposta elastico oppure

dalla accelerazione di picco ag. Non può essere utilizzato nel caso di accelerogrammi;

• la classificazione del sottosuolo in categorie si effettua in base ai valori della velocità

equivalente VS30 di propagazione delle onde di taglio entro i primi 30 m di profondità;

• nel caso la misura diretta di VS30 non sia disponibile, la classificazione può essere condotta

sulla base dei parametri NSPT,30 e cu,30 per terreni a grana grossa e fine rispettivamente.

59

effetti locali


CATEGORIE DI SOTTOSUOLO

60

effetti locali


N,1i S

i30,S

iV

h

30V VS media

N,1i

ithi

ti

K..1i i,u

i

K..1ii

30,u

c

h

h

c

M..1i i,SPT

i

M..1ii

30,SPT

N

h

h

N

In alternativa al VS30, la classificazione del

sottosuolo può essere condotta sulla base

di NSPT,30 e cu,30 in suoli a grana

grossa/fine:

Utile in valutazioni sicurezza a scala territoriale (Liv. 1)

61

effetti locali


0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40 50

NSPT [colpi/piede]

Pro

fon

dit

à d

al

pia

no

cam

pag

na [

m]

SPT-BH1

SPT-BH2

stima cautelativa

Maglio

Guida

Testa di battuta

Aste

CadutaH=76cm

P.C.

Falda

Parete del foro odel rivestimento

Acqua o fango

Campionatore

Standard Penetration Test ( Prova SPT)

M..1i i,SPT

i

M..1ii

30,SPT

N

h

h

N

K..1i i,u

i

K..1ii

30,u

c

h

h

c

62

effetti locali


PROFONDITÀ PER LA CLASSIFICAZIONE

Per le fondazioni superficiali, tale

profondità è riferita al piano di imposta delle

stesse, mentre per le fondazioni su pali è

riferita alla testa dei pali.

Nel caso di opere di sostegno di terreni

naturali, la profondità è riferita alla testa

dell’opera.

Per muri di sostegno di terrapieni, la

profondità è riferita al piano di imposta della

fondazione.

piano d’imposta

(da NTC 14-01-2008)

63

effetti locali


CLASSIFICAZIONE DI SUOLI STRATIFICATI

Nel caso di sottosuoli costituiti da stratificazioni di terreni a grana grossa e a grana fina,

distribuite nei primi 30 m di profondità, ricadenti nelle categorie da A ad E, se non si dispone

di misure dirette della velocità delle onde di taglio si può procedere come segue:

• determinazione di NSPT,30 limitatamente agli strati di terreno a grana grossa compresi

entro i primi 30 m di profondità dal piano di imposta delle fondazioni;

• determinazione di cu,30 limitatamente agli strati di terreno a grana fina compresi entro i

primi 30 m di profondità dal piano di imposta delle fondazioni;

• definizione delle categorie corrispondenti singolarmente ai parametri NSPT,30 e cu,30;

• attribuzione del sottosuolo alla categoria peggiore tra quelle definite al punto precedente.

(da NTC 14-01-2008)

64

effetti locali


CATEGORIE AGGIUNTIVE DI SOTTOSUOLO

Per sottosuoli appartenenti alle categorie S1 ed S2, è necessario eseguire specifiche analisi

per la definizione delle azioni sismiche, particolarmente nei casi in cui la presenza di

terreni suscettibili di liquefazione e/o di argille d’elevata sensitività possa comportare

fenomeni di collasso del terreno.

(da NTC 14-01-2008)

65

effetti locali


CLASSIFICAZIONE TOPOGRAFICA DEI SITI

Per condizioni topografiche complesse è necessario eseguire specifiche analisi di risposta

sismica locale. Per configurazioni semplici si può adottare la seguente classificazione:

Le categorie topografiche menzionate si riferiscono a configurazioni geometriche per lo più bi-

dimensionali, creste o dorsali allungate, e devono essere considerate nella definizione

dell’azione sismica se di altezza maggiore di 30 m.

66

Calcolo azione sismica

67

Rappresentazione azione sismica

spettro di risposta elastico storie temporali (accelerogrammi)

calcolo azione sismica

68


Macrozonazione sismica TR = periodo di ritorno pericolosità “di base”

ag = accelerazione orizzontale di picco

F0 = rapporto di amplificazione massima

TC* = periodo inizio tratto a velocità costante

Microzonazione sismica amplificazione litostratigrafica (SS, CC)

amplificazione topografica (ST)

AZIONE SISMICA

spettri di risposta accelerogrammi

orizzontali/verticali elastici/di verifica acceleraz./spostam.

naturali artificiali sintetici

DIAGRAMMA DI FLUSSO

PER IL CALCOLO

DELL’AZIONE SISMICA

(da NTC 14-01-2008)

69


Spettro di risposta elastico in accelerazione – comp. orizzontale

ag, Fo, TC* sono i parametri di scuotimento definiti dalla pericolosità “di base”

S = SS·ST coefficiente di categoria di sottosuolo e delle condizioni topografiche

fattore che altera lo spettro per coefficiente di smorzamento da 5%

TC = CC·T*C TB=TC/3

h h

B 0 B 0 g e

T

T 1

F

1

T

T F S a ) T ( S

0 g e F S a ) T ( S h

h

T

T F S a ) T ( S C

0 g e

0 T < T B

T B T < T C

T C T < T D

T D T

h

2 D C

0 g e T

T T F S a ) T ( S

6 . 1 g

a 0 . 4 T

g

D + =

55 . 0 ) 5 /( 10 x + = h

Equazioni dello spettro

elastico – comp. orizz.

70



AMPLIFICAZIONE STRATIGRAFICA

71





72





73


AMPLIFICAZIONE TOPOGRAFICA


74



0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Periodo [s]

Se(

T)

[g]

suolo A

suolo B

suolo C

suolo D

suolo E


componente orizzontale (TR = 98 anni)

75


Spettro di risposta elastico in accelerazione – comp. verticale

dove

0≤T<TB

hh

B0B

VgveT

T1

F

1

T

TFSa)T(S

TB≤T<TC Vgve FSa)T(S h

TC≤T<TD

h

T

TFSa)T(S C

Vgve

TD≤T

h

2DC

VgveT

TTFSa)T(S

5.0

g

0Vg

aF35.1F

Equazioni dello spettro

elastico – comp. vertic.

76



La componente verticale dello spettro di risposta in accelerazione non è condizionata dal

fenomeno della amplificazione sismica litostratigrafica.

Per tener conto delle condizioni topografiche, in assenza di specifiche analisi si

utilizzano i valori del coefficiente topografico ST definito per la componente orizzontale

dello spettro di risposta in accelerazione.

77



0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Periodo [s]

Sve

(T)

[g]

componente verticale (TR = 98 anni)


78


Spettro di risposta elastico in spostamento delle componenti orizzontali:

Categoria

sottosuolo TE [s] TF [s]

A 4.5 10.0 B 5.0 10.0

C,D,E 6.0 10.0

T≤TE 2

eDe2

T)T(S)T(S

TE<T≤TF

hh

EF

EooDCgDe

TT

TTF1FTTSa025.0)T(S

T>TF DCggDe TTSa025.0d)T(S

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Periodo [s]

Sd

e(T

) [c

m]

suolo A

suolo B

suolo C

suolo D

suolo E

Spettri in spostamento per il sito di Pontremoli

componente orizzontale (TR = 98 anni) dg massimo spostamento orizzontale del terreno

79

spettri di risposta di progetto - SLU

• Lo spettro di risposta di progetto rappresentazione dell’azione sismica per analisi elastiche (statiche e dinamiche)

• Permette di eseguire analisi semplificate tenendo conto implicitamente delle capacità dissipative di una struttura per mezzo del fattore di struttura q:

r0 Kqq dove: • q0 valore massimo del fattore di struttura che dipende dal livello di duttilità attesa, dalla tipologia strutturale e dal fattore di sovraresistenza u/1

• KR è un fattore riduttivo che dipende dalle caratteristiche di regolarità in altezza della costruzione.

ge

d a2.0q

)T(S)T(S

80

spettri di risposta di progetto – SLU+SLE

Il fattore di struttura q è definito nelle NTC08 per diverse tipologie di strutture; la sua scelta deve comunque essere adeguatamente motivata.

I valori di u/1 per le diverse tipologie di strutture sono forniti nel capitolo 7 delle NTC08.

Per la componente verticale dell’azione sismica, a meno di adeguate analisi giustificative, si utilizza sempre un fattore di struttura q = 1.5, per qualunque tipologia strutturale e di materiale. Fanno eccezione i ponti, per i quali si usa q = 1.

Per quanto riguarda gli Stati Limite di Esercizio (SLE), si utilizza in ogni caso q = 1 spettro di risposta elastico

81

Accelerogrammi

82

accelerogrammi

In virtù della loro origine gli accelerogrammi possono essere:

• naturali, ovvero registrazioni relative ad eventi sismici verificatisi in passato, reperibili da

apposite banche dati accelerometriche nazionali/internazionali. Devono soddisfare vincoli.

• artificiali, ottenuti mediante algoritmi di tipo stocastico con il vincolo di essere spettro-

compatibili ad spettro di risposta obiettivo (per es. lo spettro elastico desunto da NTC-08);

• sintetici, ottenuti mediante simulazione numerica della sorgente sismica e del fenomeno

propagatorio fino al sito oggetto di studio. Richiedono dati sismologici e geofisici.

Per le analisi di risposta sismica locale e per problemi geotecnici in generale, è

preferibile utilizzare accelerogrammi naturali, in quanto più realistici. In queste applicazioni

le NTC 14-01-2008 prescrivono che gli accelerogrammi artificiali non sono ammessi.

Impiego di accelerogrammi

83

accelerogrammi


Le NTC 14/01/2008 al § 3.2.3.6 recitano quanto segue:

• Gli stati limite, ultimi e di esercizio, possono essere verificati mediante l’uso di

accelerogrammi, o artificiali o simulati o naturali.

• Ciascun accelerogramma descrive una componente, orizzontale o verticale, dell’azione

sismica; l’insieme delle tre componenti (due orizzontali, tra loro ortogonali ed una verticale)

costituisce un gruppo di accelerogrammi.

• La durata degli accelerogrammi artificiali deve essere stabilita sulla base della magnitudo

e di altri parametri fisici che influenzano la scelta di ag e SS. In assenza di

studi specifici la durata della parte pseudo-stazionaria deve essere almeno pari a 10 s.

• la parte pseudo-stazionaria deve essere preceduta e seguita da tratti di ampiezza

crescente da zero e decrescente a zero, di modo che la durata complessiva

dell’accelerogramma sia non inferiore a 25 s.

84

accelerogrammi



• Gli accelerogrammi artificiali devono avere uno spettro di risposta elastico coerente con lo

spettro di risposta adottato nella progettazione. La coerenza con lo spettro elastico è da

verificare in base alla media delle ordinate spettrali ottenute con i diversi accelerogrammi,

per un coefficiente di smorzamento viscoso equivalente x del 5%.

• L'ordinata spettrale media non deve presentare uno scarto in difetto superiore al 10%,

rispetto alla corrispondente componente dello spettro elastico, in alcun punto del maggiore

tra gli intervalli 0,15s ÷ 2,0s e 0,15s ÷ 2T, in cui T è il periodo fondamentale di vibrazione

della struttura in campo elastico, per le verifiche agli stati limite ultimi, e 0,15 s ÷ 1,5 T,

per le verifiche agli stati limite di esercizio.

85

accelerogrammi



• L’uso di accelerogrammi generati mediante simulazione meccanismo di sorgente e della

propagazione è ammesso a condizione che siano adeguatamente giustificate le ipotesi

relative alle caratteristiche sismogenetiche della sorgente e del mezzo di propagazione.

• L’uso di accelerogrammi registrati è ammesso, a condizione che la loro scelta sia

rappresentativa della sismicità del sito e adeguatamente giustificata in base alle

caratteristiche sismogenetiche della sorgente, alle condizioni del sito di registrazione, alla

magnitudo, alla distanza dalla sorgente e alla accelerazione orizz. di picco attesa al sito.

• Gli accelerogrammi registrati devono essere selezionati e scalati in modo da

approssimare spettri di risposta nel campo di periodi di interesse per problema in esame.

86

accelerogrammi

C3.2.3.6 Impiego di accelerogrammi Nel § 3.2.3.6 delle NTC08 “E’ specificato come gli accelerogrammi artificiali debbano rispettare vincoli di compatibilità media con lo spettro elastico di riferimento, mentre per quanto riguarda quelli simulati e naturali è prudentemente indicato che si qualifichi la scelta in base alle effettive caratteristiche della sorgente, della propagazione e/o dell’evento dominante.

Tuttavia, non sono sempre disponibili informazioni dettagliate sui meccanismi di sorgente nonché sulla magnitudo e la distanza determinanti lo spettro di sito nell’intervallo di periodi di interesse per la struttura in esame. E’ quindi possibile, in alternativa, utilizzare le condizioni di compatibilità spettrale media definite per i segnali artificiali anche per quelli naturali, avendo cura in ogni caso di rispettare le condizioni geologiche di sito e di scegliere accelerogrammi il cui spettro è, per quanto possibile, generalmente simile a quello di riferimento.”

Gli accelerogrammi possono essere scalati linearmente in ampiezza limitando il fattore di scala nel caso di segnali provenienti da eventi di piccola magnitudo.

87

accelerogrammi


Infine al § 7.3.5 le NTC 14/01/2008 recitano quanto segue:

• Se la risposta viene valutata mediante analisi dinamica con integrazione al passo, in campo

lineare o non lineare, le due componenti accelerometriche orizzontali (e quella verticale, ove

necessario) sono applicate simultaneamente a formare un gruppo di accelerogrammi.

• Gli effetti sulla struttura sono rappresentati dai valori medi degli effetti più sfavorevoli

ottenuti dalle analisi, se si utilizzano almeno 7 diversi gruppi di accelerogrammi, dai

valori più sfavorevoli degli effetti, in caso contrario.

• In nessun caso si possono adottare meno di tre gruppi di accelerogrammi.

88

accelerogrammi

• contenuto energetico e in frequenza (numero di cicli)

• durata in relazione ai parametri sismogenetici di scenario

• giusta correlazione temporale tra le componenti del moto H e V

• corrispondenza tra le fasi e non solo sulle ampiezze (spettrogrammi)

• corrispondenza con gli scenari (sismotettonica) di interesse al sito

Gli accelerogrammi REALI sono preferibili rispetto a quelli ARTIFICIALI in quanto

rappresentano in modo più realistico le caratteristiche dello scuotimento per quanto riguarda:

SCELTA TIPOLOGIA DEGLI ACCELEROGRAMMI

89

accelerogrammi


ESEMPIO: Selezione di accelerogrammi naturali al sito di Fivizzano

PGA475 = 0.191g

M = 5.5, d = 13 km

Criteri di selezione:

• Stazioni ubicate in siti rocciosi affioranti

• Magnitudo = 0.2 M = 5.3 – 5.7

• Distanza = 4 km d = 9-17 km

• Magnitudo = 0.5 M = 5.0 – 6.0

• Distanza = 7 km d = 6-20 km

Fivizzano

(da Dall’Ara et al., 2006)

90

DATI DISPONIBILI f (M,R) | roccia

European Strong Motion Database

PEER

DATI DISPONIBILI f (M,R) | roccia

European Strong Motion Database

PEER

accelerogrammi


• coppie (M, R) su siti “rigidi”

• stesso regime tettonico

(da D

all’

Ara

et al., 2006

)

91

http://itaca.mi.ingv.it/ItacaNet/

banche dati accelerometriche

http://itaca.mi.ingv.it/ItacaNet/

92

accelerogrammi


CARATTERISTICHE DI UN GRUPPO DI ACCELEROGRAMMI da impiegare per le analisi, estratti da un insieme selezionato con criteri

soddisfacenti a vincoli sismologici (M, d) desunti dalla DEAGGREGAZIONE L’adattamento deve essere verificato per la MEDIA delle ordinate e non per il

singolo spettro. Ulteriori criteri:

• considerando lo spettro medio nel campo di periodi significativo (0.15 s ÷ 2 s) • lo scarto massimo in difetto non deve essere elevato (<10%) • lo scarto positivo massimo dei singoli spettri non deve essere eccessivo


93

accelerogrammi

SCELTA TIPOLOGIA DEGLI ACCELEROGRAMMI Selezione di accelerogrammi naturali spettro-compatibili ad uno spettro

isoprobabile (TR = 475 anni) al sito di Fivizzano (Lucca)


94

accelerogrammi



Selezione di accelerogrammi naturali spettro-compatibili ad uno spettro


Probabilistico (PR 475)

95

spettro mediospettro medio

accelerogrammi


Selezione di accelerogrammi naturali spettro-compatibili ad uno spettro


ANALISI DEI SINGOLI SPETTRI DI RISPOSTA

Contributi diversi con varietà di forme spettrali

96

accelerogrammi

http://www.reluis.it/

http://www.reluis.it/

97

accelerogrammi


kk

kkSlip, in m

kkTime, in s

kkObservationpoint

Ground motion at the

observation point (Green’sfunction) generated by aninstantaneous slip at the

point (A) on the fault

Accelerogrammi Sintetici

(da Spudich & Hartzell, 1985))

98

accelerogrammi


Spostamento

in direzione y

z

y

Spostamento

in direzione z

Accelerogrammi Sintetici: sismogrammi sintetici calcolati per la galleria Serro-

Montefalco sul raddoppio della linea ferroviaria Caserta-Foggia.

(da Corigliano et al., 2008)

99

Analisi specifiche di

risposta sismica locale

100

Approccio più accurato di quello semplificato proposto da NTC 2008; da

applicare necessariamente se l’azione sismica è descritta per mezzo di

accelerogrammi.

Sono effettuate con procedure di calcolo numerico in cui viene simulata la

propagazione delle onde sismiche entro gli strati di terreno compresi tra il

substrato rigido e il piano campagna.

In generale, queste analisi richiedono le seguenti operazioni:

- scelta della schematizzazione geometrica del problema;

- definizione del modello geotecnico di sottosuolo;

- definizione delle azioni sismiche al substrato rigido;

- scelta della procedura di analisi.

analisi specifiche di risposta sismica locale

101


Schematizzazione del problema di analisi dinamica di un terreno stratificato soggetto a

propagazione verticale di onde sismiche (analisi 1D):


102


1. Definizione di curve G=G() e D=D() per i diversi strati, essendo G il modulo di taglio del suolo e D il rapporto di smorzamento.

2. Inizializzazione dei valori del modulo di taglio e del fattore di smorzamento ai livelli di piccole deformazioni (G0 e D0).

3. Calcolo della risposta dinamica del suolo e valutazione della deformazione massima a taglio in ogni strato (1 in Figura 10).

4. Aggiornamento dei valori G1=G(1) e D1=D(1).

5. Iterazione dei passi 3 e 4 fino a convergenza (j+1~j).

G0 Modulo di taglio

G1

G2

Deformazione angolare

1

G3

2 3

D0

Rapporto di smorzamento

D3

D2

Deformazione angolare

1

D1

2 3

Schema del procedimento iterativo per il modello lineare equivalente (SHAKE/EERA):


103


Esempio: sito localizzato a Pontremoli.

Schematizzazione geometrica: strati piani paralleli, sito pieneggiante modello 1D, proprietà dei materiali variano solo in direzione verticale. Campo d’onda costituito da onde SH.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0.0001 0.001 0.01 0.1 1

Deformazione [%]

G/

Gm

ax [

-]

Sabbia molto addensata

Sabbia mediam. addensata

Roccia

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

Deformazione [%]Sm

orz

am

en

to [

%]

Sabbia molto addensata

Sabbia mediam. addensataRoccia

0.0

5.0

10.0

15.0

0 400 800 1200 1600

Vs [m/s]

Pro

fon

dit

à [

m]

Definizione del modello geotecnico:

prova downhole profilo VS

curve di degradazione dei materiali (da letteratura)

104


Definizione dell’azione sismica: 7 terne di accelerogrammi naturali numero minimo per usare risultati medi

Selezionati da banche dati (i.e. European Strong Motion Database) sulla base di:

- risultati disaggregazione M = 5.09, d = 6.37 km

- condizioni sito roccia

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Periodo [s]

Accele

razio

ne s

pett

rale

[g

]

acc1

acc2

acc3

acc4

acc5

acc6

acc7

medio

NTC08

- spettro-compatibilità con lo spettro delle NTC08 su roccia

105


Scelta della procedura di analisi: codice 1D - analisi lineare equivalente EERA (Equivalent-Linear Earthquake site Response Analysis – Bardet, 2000):

7 accelerogrammi applicati al substrato roccioso e propagati attraverso il profilo risultati:

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Periodo [s]

Accele

razio

ne [

g]

acc1

acc2

acc3

acc4

acc5

acc6

acc7

medio

Spettri di risposta in accelerazione in superficie dei 7 accelerogrammi e

spettro medio

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 1 2 3 4 5 6

Periodo [s]

Accele

razio

ne s

pett

rale

[g

]

Spettro medio

NTC08 suolo E

Confronto spettro medio in superficie e spettro NTC08 per suolo E, categoria del sito in esame

La Spezia, 1 Ottobre 2011 -...

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