DOTT. DE NUZZO SILVIO GEOLOGO

Transcript

1 COMUNE DI CALDERARA DI RENO (C_B399) - Codice AOO: caldreno - Reg. nr /2016 del 17/11/2016 DOTT. DE NUZZO SILVIO GEOLOGO COMUNE DI CALDERARA DI RENO STUDIO GEOLOGICO E SISMICO DI III LIVELLO (ai sensi della DAL n del 2015)-RELATIVO AL PROGETTO DI AMPLIAMENTO E RISTRUTTURAZIONE DEL FABBRICATO INDUSTRIALE BONFIGLIOLI RIDUTTORI S.P.A. SITO IN VIA BAZZANE, A CALDERARA DI RENO (BO). PROPRIETA : Bonfiglioli Riduttori S.P.A. Via Giovanni XXXIII, 7/A 40012, CALDERARA DI RENO (BO) Bologna 27/10/2016 Via Santa Croce, 5/c Bologna Tel. & fax studio@denuzzosilvio.191.it --P.I

2 INDICE INDICE...1 PREMESSE...2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO...3 GEOLOGIA E MORFOLOGIA DELL AREA...4 INDAGINI SISMICHE...5 DEFINIZIONE DEL MODELLO SISMOSTRATIGRAFICO DI INPUT DEFINIZIONE DELL AZIONE SISMICA AL SUBSTRATO MODELLAZIONE 1D DELLA RISPOSTA SISMICA LOCALE VERIFICA A LIQUEFAZIONE E CEDIMENTI POST SISMA CONCLUSIONI

3 PREMESSE In funzione dell'inserimento nel Piano Operativo Comunale (POC) del Comune di Calderara di Reno del progetto di ampliamento e ristrutturazione del fabbricato industriale di proprietà della bonfiglioli riduttori s.p.a. sito in via bazzane, a Calderara di Reno (Bo), lo scrivente ha condotto il seguente studio geologico e sismico di III livello. L analisi è stata condotta secondo quanto riportato nell allegato A4 del DAL 2139/2015 procedure di riferimento per le analisi di terzo livello di approfondimento utilizzando come segnali di input sismico quelli forniti dalla regione (000046xa.xy, xa.xy, xa.xy) e come valore di ag di riferimento il valore del punto della griglia più vicino all area di studio (coordinate nodo LON 11,2456; LAT 44,5637, Aref(g) = 0,1658). Lo studio è stato condotto 1D implementato mediante il codice di calcolo EERA (J. P. Bardet, K. Ichii, and C. H. Lin). Per le curve di variazione del modulo di rigidezza a taglio G e del fattore di smorzamento D (damping ratio) in funzione della deformazione sono state utilizzate le curve riportate per i diversi materiali nel volume Indirizzi e criteri per la microzonazione sismica di F. Bramerini, G. Di Pasquale, G. Naso, M. Severino; Conferenza delle Regioni e delle Province autonome Presidenza del consiglio dei ministri. Per la realizzazione del modello stratigrafico del sito si è fatto riferimento a prove geognostiche e geofisiche eseguite in sito per la redazione della Relazione Geologica, a firma dello scrivente in data 30 Marzo In particolare: n 12 prove penetrometriche statiche meccaniche CPTU; n 5 sondaggi a carotaggio continuo; n 1 MASW; n 1 HVSR; Inoltre si è fatto riferimento a sondaggi e a sezioni messe a disposizione dalla regione Emilia Romagna (220040P687 e sezione T04). L area di intervento ricade tra gli elementi CTR scala 1:5000 n e

4 NORMATIVA DI RIFERIMENTO La stesura della seguente relazione è stata effettuata in ottemperanza alle disposizioni contenute nella normativa di riferimento elencata di seguito: DGR n.2193 del 2015 Gli indirizzi per gli studi di microzonazione sismica in Emilia Romagna per la pianificazione urbanistica e territoriale aggiornamento DAL n. 112/

5 GEOLOGIA E MORFOLOGIA DELL AREA L'area in oggetto si colloca ad una quota di circa 29 mt s.l.d.m. e i terreni che ne costituiscono il primo sottosuolo sono ascrivibili a sedimenti di origine continentale di deposizione fluviale denominati nella carta geologica regionale come Unità di Modena (AES8a). Si tratta infatti di limi, argille, sabbie e ghiaie. Queste litologie sono contraddistinte da una variabilità riscontrabile sia in senso planimetrico (variazioni di facies) che altimetrico (spessore degli orizzonti). L'aspetto morfologico generale è quello caratteristico di un ampia pianura alluvionale (zona di media-bassa pianura), colmata, in tempi recenti, da sedimenti continentali in facies fluviale e fluvio-lacustre. Nel caso specifico dell'area indagata, la tessitura è riconducibile essenzialmente a materiali fini quali argille limose e sabbie limose poggianti su ghiaie in matrice sabbiosa (per la consultazione delle prove si rimanda alla relazione geologica a firma dello scrivente in data 30 Marzo 2016). 4

6 INDAGINI SISMICHE Ad integrazione delle prove penetrometriche è stata eseguita una campagna d indagine sismica formata da una indagine sismica attiva tipo MASW e da una indagine sismica passiva tipo HVSR. Di seguito viene riportata l ubicazione delle indagini e gli elaborati. 5

7 METODOLOGIA D INDAGINE INDAGINE SISMICA CON METODOLOGIA MASW MODALITÀ ESECUTIVE 6

8 7

9 INDAGINE SISMICA CON METODOLOGIA HVSR ELABORAZIONE DATI INDAGINE SISMICA CON METODOLOGIA MASW ANALISI DELLE IMMAGINI DI DISPERSIONE 8

10 INTERPRETAZIONE 9

11 10

12 INDAGINE SISMICA CON METODOLOGIA HVSR PRESENTAZIONE DEI RISULTATI PROVA SISMICA MASW 11

13 12

14 DETERMINAZIONE DELLA CATEGORIA DI SOTTOSUOLO I terreni di sito appartengono alla categoria C. PROPRIETA GEOFISICHE DEI TERRENI 13

15 PROVA SISMICA HVSR 14

16 Di seguito in allegato i grafici della prova MASW e HVSR. 15

17 16

18 17

19 DEFINIZIONE DEL MODELLO SISMOSTRATIGRAFICO DI INPUT I depositi del sito in esame possono essere considerati costituiti da una sequenza di strati piani e paralleli con superficie topografica orizzontale, per tale motivo è stato possibile affettuare le analisi assumendo un modello stratigrafico monodimensionale 1D. In tabella 1 sono riepilogate le unità sismostratigrafiche del modello preso come riferimento per l analisi di risposta sismica locale. Il modello geologico è basato sugli esiti delle prove penetrometriche CPTU, sondaggi a carotaggio continuo e sulle indagini geofisiche (una registrazione HVSR e una MASW) eseguite nell area e riportate sinteticamente nei paragrafi precedenti. Per il sottosuolo più profondo sono considerati i dati del pozzo P687 (archivio geognostica RER) e la sezione T04 pubblicata dal Servizio Geologico Sismico e dei Suoli regionale (figura 1). Tabella 1 Il modello risulta costituito da 3 sismostrati formati da sedimenti alluvionali prevalentemente argillosi (Soil material type 1 nel modello di input di EERA) e ghiaiosi (Soil material type 2) poggianti su substrato sempre di ghiaie alluvionali ad una profondità di circa 78 mt da p.c.. La profondità del substrato è stata desunta dalle indagini sismiche. Di seguito si riporta una parte della sezione T04 con l ubicazione del pozzo P687 dal quale sono state in parte prese le informazioni circa la stratigrafia. 18

20 Figura 1 19

21 Per le curve di decadimento, in assenza di prove specifiche, si è fatto riferimento come premesso alle curve di decadimento tratte dalla letteratura e riportate anche dagli Indirizzi di Microzonazione sismica. In particolare per gli orizzonti prevalentemente argillosi si è utilizzata la curva di decadimento di Vucetic (P:I:=50) riportata in fig.2. Figura 2 Per gli orizzonti prevalentemente ghiaiosi si è fatto riferimento alla curva di decadimento di Rollins et al 1998 fig3 20

22 Figura 3 21

23 DEFINIZIONE DELL AZIONE SISMICA AL SUBSTRATO L analisi è stata condotta attraverso l utilizzo dei tre accelerogrammi forniti dalla Regione Emilia Romagna identificati come xa; xa; xa e un valori di ag di riferimento che per l area di interessa vale (valore del nodo più vicino all area di studio). I tre accelerogrammi di input, opportunamente adeguati all accelerazione sismica del sito in esame, vengono mostrati di seguito xa xa xa 22

24 MODELLAZIONE 1D DELLA RISPOSTA SISMICA LOCALE L analisi di risposta sismica locale in 1D al p.d.c. in condizioni di free field è stata realizzata mediante il software EERA Equivalent-linear Earthquake site Response Analisys of Layered Soil Deposits, J. P. BARDET, K. ICHII, and C. H. LIN. La figura 4 illustra l interfaccia EERA relativa all inserimento dei dati secondo il modello di tabella 1. Figura 4- interfaccia grafica EERA relativa al modello sismostratigrafico considerato Le elaborazioni, svolte sui 3 accelerogrammi di riferimento, hanno consentito di valutare i coefficienti di amplificazione sismica espressi sia in termini di rapporto di accelerazione massima orizzonatale (PGA/PGA0) sia di rapporto di intensità di Housner (SI/SI0) per prefissati intervalli di tempo (tabella 2 e fig 6). Figura 5- spettri di risposta sismica locale 23

25 Il valore medio della PGA in superficie è risultato pari a 0,23 g, poiché il valore della PGA0 medio al bedrock è pari a 0,1658 ne consegue un fattore di amplificazione (PGA/PGA0) di 1,42. Il fattore di amplificazione locale in termini di rapporto di intensità di Housner (SI/SI0) negli intervalli di frequenza sec, sec e sec (tabella 2 e fig.6), è risultato pari a: Tabella 2 Figura 6 I grafici che seguiranno (fig 7-8-9) mostrano i risultati dell andamento in profondità dello sforzo di taglio massimo, del rapporto G/G 0 e dello smorzamento per i tre accelerogrammi considerati. 24

26 Figura xa Figura xa 25

27 Figura xa 26

28 VERIFICA A LIQUEFAZIONE E CEDIMENTI POST SISMA Si definisce liquefazione una diminuzione di resistenza al taglio e/o di rigidezza causata dall aumento di pressione interstiziale in un terreno saturo non coesivo durante uno scuotimento sismico, tale da generare deformazioni permanenti significative e persino l annullamento degli sforzi efficaci nel terreno. Possono essere coinvolti dal fenomeno della liquefazione i terreni granulari non coesivi che si trovano in falda. Il rischio di liquefazione può rivestire notevole importanza in occasione di eventi sismici. Il manifestarsi di un evento sismico di entità considerevole, quali terremoti contraddistinti da magnitudo superore a 6 gradi, di durata maggiore di secondi e caratterizzati da accelerazioni massime al sito maggiori di 0.10 g. può causare un addensamento delle particelle solide che compongono il terreno con una rapidità che non consente il drenaggio del liquido interstiziale. Tale situazione genera un incremento della pressione dell acqua, la quale arriva ad eguagliare la pressione di confinamento, rendendo nulle le pressioni efficaci trasmesse attraverso le particelle solide, le quali, di conseguenza, perdono il contatto tra di loro e il deposito si comporta come un liquido. I terreni maggiormente suscettibili di liquefazione sono le sabbie ben cernite costituite da grani medio-piccoli. La probabilità che si manifestino fenomeni di liquefazione è bassa o nulla se è verificata almeno una delle seguenti condizioni: 1. Magnitudo attesa inferiore a 5; 2. Accelerazione massima attesa in superficie in condizioni free-field minore di 0.1g; 3. Terreni con caratteristiche ricadenti in una delle tre seguenti categorie: - frazione di fine1, FC, superiore al 20%, con indice di plasticità IP>10%; - FC 35% e resistenza (N1)60>20 oppure qc1n>95 oppure VS1>200 m/s; - FC 5% e resistenza (N1)60>25 oppure qc1n>160 oppure VS1>220 m/s 27

29 (N1)60, qc1n, VS1 sono i valori normalizzati dell indice NSPT della Standard Penetration Test, della resistenza di punta qc della prova CPT e della velocità di propagazione delle onde di taglio da prove geofisiche. In prima approssimazione tali valori possono essere calcolati con le seguenti equazioni: essendo pa la pressione atmosferica e σ v0 la pressione efficace litostatica verticale. 4. Distribuzione granulometrica esterna per oltre il 50% al fuso indicato in Figura 1a nel caso di materiale con coefficiente di uniformità Uc<3.5 ed in Figura 1b per coefficienti di uniformità Uc> Profondità media stagionale della falda superiore ai 15 m dal piano campagna. 1 La frazione fine è definita come la frazione passante al setaccio 200 ASTM (0.074 mm) e può essere determinata con misure dirette in laboratorio o mediante relazioni empiriche. 28

30 <<Fasce granulometriche per la valutazione preliminare della suscettibilità alla liquefazione di terreni a granulometria uniforme (a) ed estesa (b) (AGI, 2005)>> Per la verifica alla liquefazione si deve fare riferimento alla relazione geologica citata in precedenza. Per la stima dei cedimenti post sismici in terreni coesivi, non avendo a disposizione tutti i dati relativi al calcolo, si è proceduto come segue: - è stato determinato il valore medio della deformazione di taglio massima max. alla profondità massima di 7 mt da pc. (spessore dell orizzonte argilloso) dalla risposta sismica locale per i tre accelerogrammi ed è risultato pari a circa 0.04% (Maximum Shear strain % in fig 7-8-9); - successivamente è stato ricavato il valore del rapporto di pressione interstiziale attraverso la tabella di figura

31 Figura 10 Per il valore di 0.04% l ru risulta essere di circa 0.2. Poiché il valore di ru determinato è <0.3, indicato come limite dalla norma, non risulta necessario procedere al calcolo dei cedimenti post sismici. 30

32 CONCLUSIONI All'interno dell'area indagata, è stato condotto uno studio geologico e sismico di III livello (ai sensi del DGR. n. 2139/2015) Il valore medio della PGA in superficie è risultato pari a 0,23 g, poiché il valore della PGA0 medio al bedrock è pari a 0,1658 ne consegue un fattore di amplificazione (PGA/PGA0) di 1,42. Il fattore di amplificazione locale in termini di rapporto di intensità di Housner (SI/SI 0 ), negli intervalli di frequenza sec, sec e sec, è risultato pari a: Si escudono inoltre fenomeni di liquefazione del terreno (vedi verifica a liquefazione relazione geologica a firma dello scrivente in data 30 Marzo 2016) e valori dei cedimenti post sismici significativi. Bologna, 27 Ottobre