riduzione rischio sismico

UNIVERSITÀ DI FIRENZE

IL CONTRIBUTO DELLA GEOTECNICA ALLA RIDUZIONE DEI

RISCHI DEL TERRITORIO E DELL’AMBIENTE

Corso di Geotecnica II Anno Accademico 2003-2004

SCALA DI RIFERIMENTO E SETTORI PRESCELTI

Scala di indagine

Geotecnica ⇒ MANUFATTO

Geotecnica II ⇒ TERRITORIALE

Settori prescelti

Ingegneria Geotecnica Sismica Rischio “naturale”⇒Rischio “antropico”⇒Ingegneria Geotecnica Ambientale

Territorio Processi fisici⇒⇒Ambiente Processi fisici, chimici, biologici

PRINCIPALI SETTORIDI SVILUPPO DELLA GEOTECNICA

Geotecnica ambientale

Geotecnica classica

Geotecnica sismica

Geotecnica stradale

Meccanica delle rocce

Geotecnica per i centri storici

PRINCIPALI ARGOMENTIDI GEOTECNICA SISMICA

Comportamento dei terreni in presenza di carichi dinamici monotonici e ciclici (micro e macroscala)1

Misura dei parametri dinamici in sito e in laboratorio2

Misura della severità del terremoto e delle caratteristiche del moto sismico3

Comportamento dei terreni in sito (megascala)4

Strumenti di prevenzione5


Comportamento dei terreni in presenza di carichi dinamici monotonici e ciclici1

microelemento

macroelemento


Singolo ciclo di carico-scarico-ricarico

D =

τ

Curva dorsale

O

A

γτ

γτ⋅+

=

max

1oG

Go = modulo di taglio massimoG = modulo di taglio secanteD = rapporto di smorzamentoτmax = resistenza dinamica

∆W4πW= rapporto di smorzamento

γ


t

t

t

t

t

t

t

t

t

τ

τ

τ

τ1

τ1

τ2

τ3

γc

γc

τ

τ

τ

τ

γ

γ

γ

γ

γ

γ

γ

N

N

1

1

10

10

100

100

γc

γV

γ

γ

u

u

u

SFORZOCONTROLLATO

DEFORMAZIONECONTROLLATA

DO

MIN

IO E

LAS

TIC

OLI

NE

AR

ED

OM

INIO

IS

TER

ETI

CO

STA

BIL

ED

OM

INIO

IS

TER

ETI

CO

INS

TAB

ILE

G1

τ τ

γ γ

G11 G

n1

γc

Comportamento del terreno sotto più cicli di carico


Domini di comportamento del terreno al variare della deformazione di taglio

Piccole deformazioni

Mediedeformazioni

Grandideformazioni

Lineare Non lineare

Stabile Instabile

l v


Misura dei parametri dinamici in sito e in laboratorio2

G0 = ρVS2

SITO

IN FORO

LABORATORIORC

TSCTTC

CTX

IN SUPERFICIEDI ALTRO TIPO

VsVs

DHSLT CH SCPT RIFRSASW RIFL

Vp Vp Vs Vp Vs VpVs VpVs Vp

Misura direttaMisura indiretta

CTX = Triassiale CiclicaRC = Colonna RisonanteTSC= Taglio CiclicoTTS = Taglio Torsionale Ciclico

SLT = Suspension Logging TestDH = Down HoleCH = Cross HoleSCPT = Cono Sismico

ρ = densità

VS = velocità delle onde S

VP= velocità delle onde P

Misura di VS


Misura dei parametri dinamici in laboratorio2misuratore spostamenti verticali (LVDT)

cella in plexiglas

condotto idraulicopressioni interstiziali

condotto idraulicopressioni di cella

condotto di spurgo

cilindroportabobine

piatto di base


amplificatore di potenzadel segnale di ingressoamplificatore del segnale di uscita

multimetro (misura l’ampiezza del segnale di uscita)

frequenzimetro del segnale di uscita

oscilloscopio

generatore di funzioni

lettura degli spostamenti verticali


Schema della prova Cross Hole a tre fori

S 1 2PLANIMETRIA

Trigger Input

sorgente

Foro sorgente

LL

DrDf

SEZIONETRASVERSALE

Fori ricevitori

SISTEMA DI ACQUISIZIONE

rivestimento

cementazionericevitori(geofoni)


SL

Pr

I

Schema della prova Down Hole

PLANIMETRIA

SEZIONETRASVERSALE

RDrDf

TriggerInput

SISTEMA DI ACQUISIZIONE

sorgente

percorsodelle onde

ricevitori

rivestimentocementazione

(geofoni)


Alcune correlazioni per la determinazione di Go o Vs (sito)Autore Relazione

Tipodi

materialeOsservazioni

Ohta & Goto (1976) 0.5'0.3330 )()0000(N2 = G mSPT σ⋅ sabbie lb/ft2

Imai & Tonouchi (1982) 0.680 )(N 253 = G SPT sabbie kips/ft2

Rix & Stokoe (1991) )( )(q 6341 = G 0.375'0.25c0 vσ sabbie quarzose

kPaprove in sito e in camera dicalibrazione

Mayne & Rix (1993) )(q 064 = G 13.1-0.695c0 e⋅ argille kPa

Jamiolkowski & al. (1988) Dr1.84-0.08-

a

mac0 e)

p'

(p q30.1 = G ⋅⋅⋅σ

sabbiesabbie del PoDr = f (N60 ) (Skempton)pa = 98.1 Kpa

Imai & al. (1982) Vs = 75.4 0.351SPTN ghiaie m/s

Imai & al. (1982) Vs = 87.8 0.292SPTN sabbie m/s

Imai & al. (1982) Vs = 107.0 0.274SPTN argille m/s

Crespellani & al. (1989) Vs = 71.5 0.535SPTN argille m/s; argille di Firenze

Marcuson & al. (1978) Vs = α⋅ ΝSPT ; Vs = β ⋅qcincoerenti

m/s, Kg/cm2;α β tipo di terreno8.534 1.219 riporti granulari comp.6.096 1.829 sabbie - riemp. idraulici2.134 - terreni granulari

Variabilità del danno in un quartiere residenziale dovuto ad amplificazione della risposta sismica locale (Izmit, Turchia, 1999)

Arretramento della linea di costa dovuto alla liquefazione del terreno e a laterla spreading(Izmit, Turchia, 1999)

LARGE SAND VOLCANO, LOMA PRIETA, USA, 1989

SAND BLOWSAT NIIGATA,JAPAN, 1964

GROUND SETTLEMENT, KOCAELI, TURKEY, 1999

LAKE FORMATION, KOCAELI, TURKEY, 1999

LOSS OF BEARING CAPACITY, KOKAELI, TURKEY, 1999

LOSS OF BEARING CAPACITY, ANCHORAGE, 1964

LOSS OF BEARING CAPACITY, KOKAELI, TURKEY, 1999

LANSLIDESNigawa. The stratification of soil suggests that thisupper material is fill. Building is pile supported.Kobe, Japan earth. (1995) - M = 6.7

SLOPE FAILURE AT TURNAGAIN, ALASKA, 1964

SLOPE FAILURE AT ANCHORAGE, ALASKA, 1964


Misura della severità del terremoto e delle caratteristiche del moto sismico3

t

a (t)

t

t

a(t)

a(t)


Parametri di severità del terremotoMagnitudoIntensitàMomento sismico

Parametri del motoa) Parametri puntuali (picco di accelerazione, intensità di Arias b) Dominio del tempo (storia di accelerazione, velocità,

spostamento)c) Dominio della frequenza (spettro di Fourier, spettro di risposta)

Ipocentro

Sito 0 Sito 1 Sito 2 Sito 3Leggi di attenuazione


Spettro di risposta

E’ un grafico che descrive la massima risposta di un sistema ad un solo grado di libertà ad un moto di input in funzione della sua frequenza naturalefn (o del periodo T) e del rapporto di smorzamento ξ

Poiché il moto può essere rappresentato in termini di accelerazione, di velocità o di spostamento lo spettro di risposta può essere rappresentato dai seguenti grafici

t

fn, ξa(t)

Sa

fn

Sv

fn

Sd

fn


SPETTRO DI RISPOSTA E NORMATIVE SISMICHE• Lo spettro di risposta è di grande importanza in ingegneria sismica perchérappresenta uno strumento di caratterizzazione del moto sismico utile ai fini della progettazione delle strutture in zona sismica• E’ stato perciò assunto convenzionalmente nelle normative per descrivere l’azione sismica in un dato sito• Nelle normative per le costruzioni in zona sismica viene in genere assegnato per ogni categoria sismica del territorio:

- il valore dell’accelerazione nominale a periodo zero (PGA o ag )- la forma dello spettro per le principali classi di terreni

• In tal modo è possibile dimensionare (o verificare) le differenti strutture (in funzione della loro massa, della rigidezza, e delle loro capacità smorzanti e quindi del loro periodo fondamentale T)

Se(T)

Tag ·S

TA TB TC


Comportamento dei terreni in sito (megascala)4

t

σ′0

σ′v τD

Prima del terremoto

τcyc

t

σ0γ τD

σ0

τcycσvτcyc

τD

γ

Durante il terremoto

σv

∆uτmax

t


EFFETTI DEI TERREMOTI DOVUTI AL SITO

Amplificazione della risposta sismica

Movimenti franosiDensificazione

Liquefazione

Ipocentro

Crolli di roccia Subsidenza

Scorrimenti di faglia

1) Amplificazione della risposta sismica locale

2) Liquefazione3) Stabilità dei pendii


STRUMENTI DI PREVENZIONE51) Dai terremoti è possibile difendersi

2) La difesa dai terremoti si basa sulla prevenzione

3) La prevenzione si basa sul concetto di rischio accettabile

4) Gli strumenti di prevenzione sono:

a scala nazionale Classificazione del territorio

Pianificazione urbanistica

Progettazione antisismicaa scala locale

a scala di manufatto

RISULTATI

⇒SCALA NAZIONALE

Fa=1.5

Fa=1.3

Fa=1.0

Fa=1.3

Fa=1.0

CAGLI

Fa=1.0

Fa=1.3 ε = 1.3

ε = 1.0

ε = 1.3 ε = 1.5

ε = 1.0

ε = 1.3ε = 1.0

⇒⇒ ⇒⇒⇒⇒SCALA LOCALE

-

⇒SCALA MANUFATTO

OPERAZIONI TECNICO-SCIENTIFICHEPER LA PREVENZIONE

SCALA NAZIONALE ⇒Suddivisione del territorio nazionale in zone a diversa pericolosità sismica

ZONAZIONE SISMICAStato (criteri) e Regioni

MICROZONAZIONE SISMICA

⇒SCALA LOCALE

Enti locali (comuni e provincie) Suddivisione dell’area in sottozone a

diversa pericolosità sismica indicando le aree sismicamente critiche e fornendo spettri di risposta per ogni zona

PROGETTAZIONE ANTISISMICA

SCALA MANUFATTO ⇒

OPERAZIONI TECNICO-SCIENTIFICHEPER LA PREVENZIONE

agZONAZIONE SISMICA

0

1

2

3

4

5

6

0 0,5 1 1,5 2

periodo [s]

acce

lera

zion

e no

rmal

izza

ta

S3S4

MICROZONAZIONE SISMICA

a(T)

T

ag

PROGETTAZIONE ANTISISMICA

UNIVERSITÀ DI FIRENZE

ESEMPIAPPLICATIVI

Corso di Geotecnica II Anno Accademico 2003-2004

ESEMPI APPLICATIVI

Analisi della risposta sismica locale (Umbria)

Esempio n. 1

Rischio di liquefazione nella costa romagnola

Esempio n. 2

Esempio n. 3 Ricostruzione dei dannifinalizzata alla ricostruzione(scala manufatto)

ESEMPIO N. 1

ANALISI DELLA RISPOSTA SISMICA LOCALE IN DUE SITI NELLA

FRAZIONE DI ISOLA (COMUNE DI NOCERA UMBRA)

ANALISI DELLA RISPOSTA SISMICA AD ISOLA (COMUNE DI NOCERA UMBRA)

Oggetto della ricerca: valutazione della risposta sismica locale finalizzata alla ricostruzione post-terremoto

Promotore: Gruppo Nazionale per la Difesa dai terremoti (GNDT)

Convenzione tra il GNDT e il Dipartimento di Ingegneria Civile Università di Firenze

INFORMAZIONI SULLA SEQUENZA SISMICACHE NEL 1997 HA INTERESSATO

L’UMBRIA E LE MARCHE

• inizio della sequenza: 26 Settembre 1997• è stata particolarmente intensa:

- numero di eventi (più di 2.000 dal 26 Settembre all’11 Ottobre)- contenuto energetico elevato(19 scosse con Ms > 4)

• i due principali eventi ( Ms=5.5 and Ms=5.9)

LOCALIZZAZIONE DEI SITI

• Sono stati effettuati tre sondaggi:- il sondaggio S1 è stato realizzato a pochi metri di distanza dalla stazione accelerometrica- i sondaggi S3 e S4 sui depositi alluvionaliStazione

accelerometrica

ISOLA

Nocera UmbraS1

S4

S3

• La frazione di Isola ha avuto un elevato grado di danneggiamento

• In vista della ricostruzione, è stato deciso di effettuare un’analisi della risposta sismica locale

• E’ costruita su depositi alluvionali

•La stazione accelerometrica più vicina è situata su un versante ad una altitudine di 490 m s.l.m. su una copertura detritica di c.a. 4 metri a circa 2 km da Nocera Umbra

• I fori sono stati attrezzati per le prove DH che sono state eseguite dal DIC• Sui campioni indisturbati sono state eseguite dal DIC prove di caratterizzazione e prove dinamiche

ACCELEROGRAMMI (registrati a Nocera Umbra)

WE-2.33

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45time (s)

acce

lera

tion

(g)

WE-2.33

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30frequency (Hz)

ampl

itude

(cm

/s)

NS -2.33

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30frequency (Hz)

ampl

itude

(cm

/s)

NS -2.33

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45time (s)

acce

lera

tion

(g)

NS -11.40

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45time (s)

acce

lera

tion

(g)

WE-11.40

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45time (s)

acce

lera

tion

(g)

NS -11.40

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30frequency (Hz)

ampl

itude

(cm

/s)

WE-11.40

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30frequency (Hz)

ampl

itude

(cm

/s)

Componente NS Componente NSSpettro di Fourier Spettro di Fourier

Spettro di Fourier Spettro di FourierComponente WE Componente WE

SCOSSA DELLE 2.33 SCOSSA DELLE 11.40

Principali caratteristiche delle componenti orizzontali degli eventi sismici registrati a

Nocera Umbra il 26 Settembre 1997

Ora dell’evento 2.33 11.40

Componente N-S W-E N-S W-E

Bracketed [s] Durata di 9.31 5.21 13.36 11.72

Trifunac [s]Durata di 4.72 4.14 4.83 4.24

Picco di Accelerazione, PGA [g] 0.54 0.31 0.53 0.50

Frequenza fondamentale f0 [Hz] 7.27 6.49 6.30 2.64

⋅Intensità di Arias, Ia [cm/ s] 150.33 105.98 314.25 369.72

SONDAGGIO S1 - Stazione accelerometrica

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 200 400 600 800 1000 1200

Velocità delle onde di taglio (m/s)

Prof

ondi

tà (m

)

inversione

intervallo

diretto

Riporto

Limo argilloso marronegiallastro con lenti sabbiose

Limo sabbioso-argilloso con pezzi integri di marna

Marna argillosa stratificata di colore grigio scuro

Marna limoso-sabbiosa stratificata con inclusi arenacei

Marne calcareedi colore grigio chiaro

SONDAGGIO S3 - Isola (centro abitato)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 200 400 600 800 1000 1200


Prof

ondi

tà (m

)

inversione

intervallo

diretto

Riporto

Argilla limosa con rari ciottoli

Marna grigio scuro stratificata con livelli limo-sabbiosi

Marna grigio scuro con sottililivelli limoso-sabbiosi

Ghiaia sciolta eterometrica

Ghiaia con elementi arenaceiC1

SONDAGGIO S4 - Isola (fuori dal centro abitato)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 200 400 600 800 1000 1200


Prof

ondi

tà (m

)

inversione

intervallo

diretto

Riporto

Ghiaia limoso-sabbiosa grigia

Marna grigio scuro

Argilla limosaC1

Limo sabbioso-argilloso scuro

Limi argillosi di colore marrone giallastro

Parametri statici e dinamici

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1γ [%]

G/G

o

Dati sperimentali

Modello di Hardin & Drnevich

G/Go = 1/(1+ 43.3 γ 1.198 )r2 = 0.99

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0.0001 0.001 0.01 0.1 1

γ [%]

D [%

]

dati sperimentali

D = 50.94 exp(-1.06 G/Go)

r2 = 0.99

γn

kN/m 3

e

-

w

%

wL

%

Ip

%

Ic

-

FC

%

%S

20.36 0.575 22.3 38 18 0.87 68 32

Soglie di deformazione: elastica γl = 0.002% volumetrica γv = 0.02%

ACCELEROGRAMMA DI INPUT

• È stato ottenuto mediante la deconvoluzione delle due principali scosse della sequenza sismica (registrate alle 2:33 ed alle 11:40 del 26 settembre 1997)

• L’evento delle 2.33 fece registrare il massimo picco di accelerazione dell’intera sequenza sismica

• L’evento delle 11.40 ha avuto un contenuto energetico maggiore dell’evento delle 2.33, sebbene con PGA leggermente inferiori

Principali caratteristiche delle componenti orizzontali degli accelerogrammi ottenuti su

roccia dalle analisi di deconvoluzione

Ora dell’evento: 2.33 11.40

Componente N-S W-E N-S W-E

Picco di Accelerazione, PGA [g] 0.36 0.25 0.36 0.39

Frequenza fondamentale, f 0 [Hz] 7.45 6.70 4.54 2.64

Intensità di Arias, Ia [cm/ ⋅s] 88.3 78.5 274.6 323.6

0,8 0,9 1

G/Go

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0,3 0,45 0,6

am ax (g)

z (m

)

γ m ax (% )

0 0,01 0,02 0,00 0,04 0,08

τ m ax (MPa)

-0,60

-0,30

0,00

0,30

0,60

0 5 10 15 20 25

tempo (s)

acc.

(g)

02468

101214

0 10 20 30frequenza [Hz ]

amp

lific

azio

ne

-0,60

-0,30

0,00

0,30

0,60

0 5 10 15 20 25

tempo (s)

acc.

(g)

S3 - Risposta Sismica Locale (SHAKE)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

0 ,3 0 ,5 0 ,7

a m ax (g )

z (m

)

γ m a x (% )

0 0 ,1 0 ,2

τ m a x (M P a)

0 ,00 0 ,05 0 ,10 0 0 ,5 1

G /G o

-0,70

-0,35

0,00

0,35

0,70

0 5 10 15 20 25tem po (s)

acc.

(g)

-0,70

-0,35

0,00

0,35

0,70

0 5 10 15 20 25

tem po (s)

acc.

(g)

0

1

2

3

4

0 10 20 30

frequ enz a (H z )

amp

lific

azio

ne

S4 - Risposta Sismica Locale (SHAKE)

Confronto tra le funzioni di amplificazione (accelerogramma di input NS-11:40)

0

2

4

6

8

10

12

14

0 5 10 15 20 25 30frequenza (Hz)

ampl

ifica

zion

e S4S3

Confronto tra gli spettri di risposta normalizzati(accelerogramma di input NS-11:40)

0

1

2

3

4

5

6

0 0,5 1 1,5 2

periodo [s]

acce

lera

zion

e no

rmal

izza

ta

S3S4

CONCLUSIONISondaggio S3 (centro abitato di Isola):• il livello medio raggiunto dalle deformazioni

di taglio (γ < 0.02%) indicano che il deposito è presumibilmente rimasto nel dominio isteretico stabile (γ<γv)

• L’alto valore raggiunto dal fattore di amplificazione (circa 12 per la frequenza di 11 Hz) è imputabile al basso spessore ed alla elevata rigidezza del deposito alluvionale di copertura

• Gli spettri di risposta elastici normalizzati, determinati con uno smorzamento del 5%, sono piuttosto irregolari, hanno i valori massimi (circa pari a 4) per periodi inclusi tra 0.1÷0.25s e suggeriscono che presumibilmente si sono verificati fenomeni di doppia risonanza (nelle strutture con uno o due piani fuori terra)

Sondaggio S4 (fuori dal centro abitato di Isola):• gli alti valori raggiunti dalle deformazioni di

taglio (γ > 0.1%) indicano che il terreno ha raggiunto il dominio isteretico instabile

• così, il comportamento non lineare del terreno sarebbe potuto essere responsabile di grandi assestamenti con il conseguente collasso delle strutture

• il picco di accelerazione passa da valori di circa 0.3g al bedrock a valori superiori a 0.6g sulla superficie libera del deposito

• il valore massimo assunto dagli spettri di risposta elastici normalizzati varia tra 4 e 5 per periodi compresi tra 0.15 e 0.25 s

• comunque, occorre sottolineare che i problemi in cui vengono raggiunti alti livelli deformativi devono essere analizzati con modelli numerici che prevedono approcci non lineari

ESEMPIO N. 2

RISCHIO DI LIQUEFAZIONE NELLA COSTA ROMAGNOLA

RISCHIO DI LIQUEFAZIONE NELLA COSTA ROMAGNOLA

Oggetto della ricerca: valutazione del rischio di liquefazione nell’area del territorio riminese e forlivese

Promotore: Ufficio Geologico della Regione Emilia Romagna

Convenzione tra la RER e il Dipartimento di Ingegneria Civile Universitàdi Firenze

L’Ufficio Geologico ha fornito:le carte geologiche di superficie, i dati delle stratigrafie e i profili in forma digitalizzata di 1009 prove penetrometriche statiche con punta meccanica (CPT). L’Istituto di Ricerca sul Rischio Sismico (CNR) ha fornito i dati sismici di input indispensabili per lo studio della liquefazione

CARTA DEL RISCHIO DI

LIQUEFAZIONEIN ITALIA

LIQUEFAZIONE DEI TERRENI

La liquefazione di un deposito è il risultato dell’effetto combinato di due principali categorie di fattori:

-fattore scatenante: sismicità (IMCS > VIII)

-fattore predisponente: le condizioni del terreno (sabbie fini sature sciolte)

Nella costa romagnola sussistono entrambe le condizioni e in passato sono stati documentati fenomeni di liquefazione

a)

c)

b)

d)

Cervia

Cesenatico

Rimini

PESARO

Fano

Cesenatico

Rimini

PESARO

Fano

Cervia

Cesenatico

Rimini

PESARO

Fano

Cervia

PESARO

Fano

ANCONA

Isoseismal mapsof 1672 (a), 1786 (b), 1875 (c), 1916 (d)Rimini earthquakes (after Guidoboni & Ferrari, 1986)

DATI DISPONIBILI

DATI SISMICI : mappa delle accelerazioni massime (PGA)

DATI GEOLOGICI: carta geologica e geomorfologica

DATI GEOTECNICI : 1009 Prove CPT

Seismogenetic Zonation of northern and central Italy and spatial distribution of historical earthquakes from year

1000 to 2000

Source Zone N48

4 < Io< 6

6 < Io< 8

8 < Io< 10

10 < Io< 12

Io epicentral Intensity (MCS)

EXPECTED PGA VALUES (IN GAL) IN CENTRAL ITALY AND AREA UNDER STUDY (in grey)

Rimini

Figure 5 – Geological map and location of available CPT

Adriatic sea

LITHOLOGICAL UNITS AND CPT LOCATION

OPERAZIONI PRELIMINARI

• CAMPIONE ESAMINATO: 200 CPT:

- controllo della base dati

•- confronto fra procedure- Robertson e Fear (1990)- Shibata e Teparaska (1988)- Stark e Olson (1995),- Robertson e Wride (1997a),- Suzuki et al. (1997),- Robertson e Wride (1997b),- Olsen (1997)

• METODO SCELTO:

Procedura di Robertson e Wride (1997b)

PROCEDURA DI ROBERTSON E WRIDE (1997B)

Per ogni verticale si determina:

dai DATI CPT:

• il profilo di resistenza ciclica CRR (Cyclic Resistance Ratio)

dai DATI SISMICI:

• il profilo del rapporto di taglio ciclico CSR (Cyclic Stress Ratio)

Si calcola quindi:• il profilo del fattore di resistenza alla liquefazione FS = CRR/CSR

• l’indice del potenziale di liquefazione PL :

∫ ⋅⋅=critz

L dzzwzFP0

)()(dove :F(z)= 0 per FSL>1F(z)= 1- FSL per FSL<1 è una funzione linearmente decrescente della profondità

Indice di liquefazione e

livello associato di rischio

Valore di PL Rischio di liquefazione PL = 0 molto basso 0 < PL ≤ 5 basso 5 < PL ≤ 15 alto 15 < PL molto alto

5 - s

ilty

sand

to s

andy

4 - c

laye

y si

lt to

silt

y cl

ay3

- silty

cla

y to

cla

y

2 -

orga

nic

soils

0

5

10

15

20

0 2.5 5 7.5 10

F R (%)

z (m

)

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5Ic

z (m

)

6 - c

lean

san

d to

silt

y

7 -

grav

elly

san

d to

den

se

0

5

10

15

20

0 20 40 60 80

qc /pa

z (m

)

0

5

10

15

20

0 0.1 0.2 0.3 0.4

C SR x M WF ( ), CRR7 .5 ( )

z (m

)

0

5

10

15

20

0.4 0.6 0.8 1 1.2

FSL

z (m

)

0

5

10

15

20

0 20 40 60 80 100

F C (%)

z (m

)

0

5

10

15

20

0 20 40 60 80 100

qc1N ( ), (qc1 N)cs ( )

z (m

)

PL0

5

10

15

20

0 5 10 15 20ΣpL X ∆ z

z (m

)

high

liqu

efac

tion

risk

very

hig

h liq

uefa

ctio

n ris

k

low

liqu

efac

tion

risk

0

5

10

15

20

0 0.6 1.2 1.8

fs/pa

z (m

)a) b) c )

d) e) f)

g) h) i)

dzpL∫z

20Σp

L⋅∆z

Robertson & Wride

Procedure

ESEMPIO N. 3

ANALISI DEL DANNOINDOTTO DAL TERREMOTO DEL 26

SETTEMBRE 1997 NELLA CHIESA DI S: FILIPPO (NOCERA UMBRA)

ANALISI DEL DANNO DELLA CHIESA DI S.FILIPPO (COMUNE DI NOCERA UMBRA)

Oggetto della ricerca: valutazione del danno finalizzato alla ricostruzione post-terremoto

Promotore: Ricerca di interesse nazionale del Ministero della ricerca scientifica e tecnologica (MURST)

Finanziamento MURST

Unità di ricerca: Dipartimento di Ingegneria Civile Università di Firenze

CHIESA DI S.FILIPPO (NOCERA UMBRA)

IL SITO DOVE È SITUATA LA CHIESA DI S.FILIPPO CHE COLLASSÒ NEL 1626

The town of Nocera Umbra in a print of 1626 by Luigi Bertelli, with a shaded area indicating the buildings and walls which collapsed as a result of the XVIII century earthquakes.

RICOSTRUZIONE STORICA DEGLI

EVENTI SISMICI E DEGLI INTERVENTI

SULLA CHIESA

RICOSTRUZIONE STORICA DELLE MURA SU CUI INSISTE PARTE DELLA FONDAZIONE

DELLA CHIESA

PIANTA DELLA CHIESA

RICOSTRUZIONE DELLO STATO FESSURATIVO

FENOMENOLOGIA DEL DANNO

RICOSTRUZIONE DELLO STATO FESSURATIVO NELL’AREA CIRCOSTANTE LA CHIESA

MODELLO DEL SOTTOSUOLOE PUNTI DI INTERESSE PER LA VALUTAZIONE DELLA RISPOSTA SISMICA LOCALE

MESH PER L’APPLICAZIONE DEL PROGRAMMA FLUSH PER IL CALCOLO DELL’INTERAZIONE TERRENO-

STRUTTURA

PROPRIETÀ DEI TERRENI E DELLA MURATURA

Soil γ (kN/m3) φ′ (°) DR (%) Bedrock 21.6 35-45 - Detritus 18.6 28-30 60 Fill 17.7 25-28 20

PROPRIETÀ DEI TERRENI E DELLA MURATURA

γ0G 0D ν

(kN/m3) (MPa) (%) Soils TR1 Rock substrate 21.6 5400 0.50 0.25 TR2 Detritus 18.6 139 1.00 0.35 TR3 Fill 17.7 46 2.50 0.40 Masonry MR1 Brick masonry 18.0 1750 0.50 0.25 MR2 Stone masonry of good quality 22.0 1170 0.50 0.25 MR3 Degraded stone masonry 22.0 290 0.50 0.25

γ

A BRISULTATI DELL’ANALISI

A – FREE FIELD

B – INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA

RISULTATI DELL’ANALISI

CONCLUSIONILe analisi numeriche hanno pienamente confermato le ipotesi sui cinematismi desumibili dalla fenomenologia del danno

riduzione rischio sismico

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