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IL MODELLO GEOLOGICO E GEOFISICO

NTC 2008 e RSL UNA RIVOLUZIONE COPERNICANA

Da questo A questo?3.2.2 CATEGORIE DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHECategorie di sottosuoloAi fini della definizione dell’azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l’effetto della risposta sismicalocale mediante specifiche analisi, come indicato nel § 7.11.3. In assenza di tali analisi, per la definizione dell’azionesismica si può fare riferimento a un approccio semplificato, che si basa sull’individuazione di categorie di sottosuolo diriferimento (Tab. 3.2.II e 3.2.III)7.11.3.1 Risposta sismica localeIl moto generato da un terremoto in un sito dipende dalle particolari condizioni locali, cioè dalle caratteristiche topografiche e stratigrafiche dei depositi di terreno e degli ammassi rocciosi e dalle proprietà fisiche e meccaniche dei materiali che li costituiscono. Alla scala della singola opera o del singolo sistema geotecnico, la risposta sismica locale consente di definire le modifiche che un segnale sismico subisce, a causa dei fattori anzidetti, rispetto a quello di un sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (sottosuolo di categoria A, definito al § 3.2.2)

Preparazione all’Esame di Stato - Roma, 26 maggio 2015


CAMBIA L’APPROCCIO PROGETTUALE

Le NTC2008 criticate da subito e per certi versi giustamente

• Cambia l’approccio progettuale, si va dal concetto del coefficiente di sicurezza al concetto di «prestazione del manufatto»

• Per le azioni sismiche si passa da valori generali di accelerazione a parametri basati su studi approfonditi di pericolosità sismica di base

• La Vs30, seppur non sufficiente e di limitato interesse per gli studi di RSL, ha il merito di introdurre l’idea di «amplificazione stratigrafica»

• Viene inoltre introdotto il concetto di «amplificazione topografica»


INDAGINI SISMICHE PROPEDEUTICHE ALLO STUDIO DI Risposta Sismica Locale

• SISMICA IN FORO TIPO DOWN-HOLE• SISMICA IN FORO TIPO CROSS-HOLE• PROSPEZIONI MASW• PROSPEZIONI ReMi• MISURE HVSR (Nakamura)


METODI DI MISURA INDIRETTA(Energizzazione e registrazione in superficie)

MASW (Multychannel Analysis of Superficial Waves)ReMi (Refraction Microtremors)HVSR (Horizontal Vertical Spectral Ratio)

METODI DI MISURA “DIRETTA”

DOWN HOLE (Energizzazione in superficie – Misura in foro)CROSS HOLE (Energizzazione e registrazione in foro)


STRUMENTAZIONE MASW – ReMi - Sismica a Rifrazione

Sismografo multicanale Geofoni Cavi

Massa battente Fucile sismico

SISTEMI DI ENERGIZZAZIONE IL SOGNO PROIBITO


GEOMETRIA E DIFFERENTI “AMBIENTAZIONI”

Configurazione profilo sismico per rilievo MASW6.0 m 6.0 m

2.0 m

PAVIMENTAZIONE TERRENO


INTERPRETAZIONE DEI DATI MASWDataset “grezzo” e relativo spettro di dispersione(Roma - Castro Pretorio)

Individuazione modo fondamentale La Vostra migliore risposta ad unaModellazione diretta richiesta di chiarimenti da parte diPicking automatico o manuale? un collega o un cliente sarà: Minimi quadrati o algoritmi genetici? «Lo ha detto il computer?»Modellazione congiunta? Ricordare il dogma:Siamo geologi o caporali? «garbage in garbage out»


INTERPRETAZIONE CONGIUNTA MASW - HVSRModello del sottosuolo Modello interpretativo – Curva HV


GEOMETRIA RILIEVO ReMi

5.0 m


SONO UTILI MASW E ReMi?

• Determinazione Vs30• Profondità di indagine• Buona precisione specialmente con analisi congiunte• Possibilità di mettere in luce situazioni sismostratigrafiche

potenzialmente critiche• Valutazione della opportunità di approfondimenti in merito

alla risposta sismica locale


CATEGORIA DI SUOLO: SITUAZIONI CRITICHE

INVERSIONE DI VELOCITA’

INVERSIONE?

Paragrafo 2.5.2.1 delle LINEE GUIDA degli INDIRIZZI ECRITERI PER LA MICROZONAZIONE SISMICA

(Protezione Civile Nazionale, Presidenza del Consigliodei Ministri, Conferenza delle Regioni e delle ProvinceAutonome – Settembre 2008)

• La Vs dello strato rigido superiore deve essere > 500m/s

• Il rapporto di Vs tra il terreno rigido sovrastante e ilterreno meno rigido (soffice) deve essere > 2


CATEGORIE DI SUOLO (NTC 2008)Classificazione del tipo di suolo secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni - NTC 14/01/2008

Suolo Descrizione geotecnica Vs30(m/s)

AAmmassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di Vs30superiori, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, conspessore massimo pari a 3m

>800

BRocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni agrana fina molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da ungraduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità

360÷800

CDepositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana finamediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da ungraduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità

180÷360

DDepositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o terreni a grana finascarsamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da ungraduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità

<180

E Terreni dei sottosuoli tipo C e D per spessore non superiore a 20 m, posti sulsubstrato di riferimento (con Vs>800 m/s)

S1Depositi di terreni caratterizzati da valori di Vs30 inferiori a 100 m/s che includonouno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure cheincludono almeno 3 m di torba o di argille altamente organiche

<100

S2 Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive, o qualsiasi altracategoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti


SISMICA IN FORO TIPO DOWN-HOLE - CROSS-HOLE

•Più affidabili per la determinazione del parametro Vs 30 e delprofilo di velocità delle onde S

•Costi maggiori rispetto alle prospezioni di superficie (MASW, ReMi)•Sono commissionate soprattutto dalle amministrazioni pubbliche edai privati nell’ambito della progettazione di opere importanti

•Necessaria strumentazione allo stato dell’arte


PREPARAZIONE DEL CANTIEREPER LE MISURE DOWN-HOLE


Dromocrone Onde P

Dromocrone Onde S


Grafico E/G ProfonditàGrafici Vp/Vs - Profondità

Vs30= 367 m/s

Categoria di suolo B

Vs30=30/1,N hi/Vi


STRUMENTAZIONE E PREPARAZIONE CANTIERE CrossHole

•Distanza massima tra i fori 5÷7 metri

•Energizzazione meccanica, con fucile sismico o con sparker

•Necessità di orientazione precisa tra energizzatoree sensori S

•Possibilità di prospezioni in modalità tomografica

•Determinazione qualità consolidamenti


CANTIERE CROSS - HOLE

Stoico

Epicurei dello U.S.G.S.


MISURE HVSRSTRUMENTAZIONE

• Terna di geofoni 2.0 Hz• Terna accelerometrica• Scheda di acquisizione• Software di acquisizione• Software di interpretazione

Gorilla nella nebbia


Visualizzazione dei dati con media zero e rimozione derive strumentali


Spettri delle tre componenti e rapporto H/V

3.2 Hz

Frequenze ingegneristicheFrequenze ingegneristichePersistenza nel tempo del segnale HVSR

POTENZIALITÀ DELLE MISURE HVSR

• Determinazione della frequenza di sito in superficie• Determinazione della profondità bedrock in sequenza terreni soffici su

terreni rigidi• Eventuale utilizzo per interpretazione congiunta con altri metodi• Talora determinanti per il posizionamento del bedrock sismico profondo

PROBLEMI RELATIVI ALLE MISURE HVSR

• Fortemente condizionate dalle condizioni atmosferiche• Non ripetibilità delle misure (anche giorno/notte)• Interferenze con sorgenti di vibrazione non casuali (direttività del segnale – onde

guidate)• NO Vs30 (a meno dell’utilizzo dei dati HVSR congiuntamente ad altri metodi di

indagine)• Criteri SESAME talvolta troppo restrittivi



ALTRI IMPIEGHI DELLE MISURE HVSR IN AMBITO RSL

Misura dei periodi propri di vibrazione dei manufatti da confrontare con iperiodi di max accelerazione dello spettro di RSL

Flessionale

Torsionale

Flessionale II modo


ESEMPIO DI MODELLAZIONE CONGIUNTA DH-MASW-HVSR


MODELLO GEOFISICO Vs RSL – GARBAGE IN GARBAGE OUT?SIAMO STATI BRAVI GEOLOGI?

I picchi della matrice di trasferimento

dell’accelerazione

COINCIDONO

con quelli della prova HVSR?

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