LA LIQUEFAZIONE DEI TERRENI CEDIMENTI ED ALTRI EFFETTI INDOTTI DAL SISMA

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1 ESERCITAZIONI PRATICHE DI GEOTECNICA SISMICA LA LIQUEFAZIONE DEI TERRENI CEDIMENTI ED ALTRI EFFETTI INDOTTI DAL SISMA demo Riccardo Zoppellaro - Ingegnere Geotecnico riccardo.zoppellaro@virgilio.it

2 finalità del presente file demo è quella di fornire alcune indicazioni sui vari argomenti non contiene pertanto le slides del seminario che verranno fornite ai soli partecipanti

3 LIQUEFAZIONE - CRITERI DI VERIFICA RESISTENZA DEL TERRENO prova SPT (Standard Penetration Test) N60 = NSPT ER / 60 ER = rapporto di energia del dispositivo (N1)60 = N60 CR CN CR = correzione lunghezza aste CN = (pa / σ vo)n (n = 0,5) CQ = (pa / σ vo)n (n ~ 0,5) prova penetrometrica statica CPT qc1n = (qc / pa) CQ qc1n = [ (qc - σvo) / pa ] CQ velocità onde di taglio Vs Vs1 LA LIQUEFAZIONE DEI TERRENI =V C s CV = (pa / σ vo)n V demo (n = 0,25)

4 AZIONE CICLICA (CSR) CSR = 0,65 τmax / σ vo = τav / σ vo = 0,65 (amax/g) σvo rd / σ vo

5 prova SPT (Standard Penetration Test) RESISTENZA CICLICA (CRR) CRR = CRR7,5 MSF CRR7.5 magnitudo di riferimento: M W = 7,5 per M 7,5 Magnitude Scaling Factor 3 FRAZIONE FINE DETERMINA AUMENTO DI CRR MSF 2,5 2 1,5 1 0, ,5 6 6,5 7 7,5 8 Mw

6 prova penetrometrica statica CPTU RESISTENZA CICLICA (CRR) CRR = CRR7,5 MSF magnitudo di riferimento: M W = 7,5 per M 7,5 Magnitude Scaling Factor CRR ,5 2 MSF 1,5 FRAZIONE FINE DETERMINA AUMENTO DI CRR 1 0, ,5 6 6,5 7 7,5 8 Mw

7 velocità onde di taglio Vs RESISTENZA CICLICA (CRR) 0,7 0,65 CRR = CRR7,5 MSF 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 (CRR) PL(15%) 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, V s1 (m/s)

8 coefficiente di sicurezza (liquefazione) FSL = CRR / CSR = CRR7,5 MSF / CSR FSL 1 LIQUEFAZIONE!!! Eurocodice EC8 impone FSL 1,25 sulla verticale: potenziale di liquefazione LPI o IL Regione Emilia Romagna IL = LPI < 2 rischio liquefazione basso (DGR 2193/2015) altrimenti sottosuolo potenzialmente liquefacibile

9 METODI DI VERIFICA Robertson & Cabal (2015) prove CPTU (no punta Begemann) procedimento iterativo indiretto (frazione fine FC determinata indirettamente) variante Robertson & Cabal 2015 prove CPT no iterazione - criterio granulometrico (frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio) Boulanger & Idriss (2014) prove CPT - prove SPT procedimento iterativo - criterio granulometrico (frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio) Boulanger & Idriss (2014) prove CPTU (no punta Begemann) procedimento iterativo indiretto (frazione fine FC determinata indirettamente) Youd et Al. (2001) prove SPT (frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio)

10 Altri metodi Kayen et Al. (2013) Velocità onde di taglio Vs (non tiene conto della frazione fine FC) Andrus et Al. ( ) Velocità onde di taglio Vs sabbie Olocene ( Young sands ) (frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio) Hayati & Andrus (2009) Velocità onde di taglio Vs sabbie Pliocene ( Aged sands ) (frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio) Marchetti (2015) prove DMT (dilatometro Marchetti) (frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio)

11 svolgimento numerosi esempi applicativi fornitura fogli di calcolo Excel

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13 Robertson & Cabal (2015) (CPTU)

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16 variante Robertson & Cabal 2015 (CPT)

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20 Boulanger & Idriss (2014) (CPT)

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23 Boulanger & Idriss (2014) (CPTU)

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27 Boulanger & Idriss (2014) (SPT)

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30 Youd et Al. (2001) (SPT)

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33 Kayen et Al. (2013) (Vs)

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36 Andrus et Al. ( ) (Vs)

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39 ALTRO DISTANZA FRA DUE PUNTI

40 ZONE SISMOGENETICHE

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42 BIBLIOGRAFIA A.G.I. Associazione Geotecnica Italiana (2005), Aspetti Geotecnici della Progettazione in Zona Sismica Linee Guida (Edizione Provvisoria, Patron Editore Ahmadi M.M., Robertson P.K. (2005), Thin-layer effects on the CPT qc measurement, Canadian Geotech. J. 42: (2005) Andrus R.D., Stokoe K.H. (2000), Liquefaction resistance of soils from shear-wave velocity, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 126 (11), Andrus R.D., Piratheepan P., Ellis B.S., Zhang J., Juang C.H. (2004), Comparing liquefaction evaluation methods using penetration-vs relationships, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 4 (2004), Elsevier Ltd. Andrus R.D., Hayati H., Mohanan N.P. (2009), "Correcting Liquefaction Resistance for Aged Sands Using Measured to Estimated Velocity Ratio, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 135 (6), , June 2009 Boulanger R.W., Idriss I.M. (2014), CPT and SPT Based Liquefaction Triggering Procedures, Department of Civil and Environmental Engineering University of California, Davis, California, April 2014

43 Erdemgil M. et al. (2007), Utilization of Highly Expansive Polymer Injecnion to Mitigate Seismic Foundation Failure of Existing Structures, 8th Pacific Conference on Earthquake Engineering, 5-7 December 2007, Singapore Hayati H., Andrus R.D. (2009), Updated Liquefaction Resistance Correction Factors for Aged Sands, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE , , November 2009 INGV - Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (2004) Redazione della Mappa di Pericolosità Sismica, Aprile 2004 Kayen R., Moss R.E.S., Thompson E.M., Seed R.B., Cetin K.O., Der Kiureghian A., Y. Tanaka Y., Tokimatsu K. (2013) Shear-Wave Velocity Based Probabilistic and Deterministic Assessment of Seismic Soil Liquefaction Potential, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 139 3, , March 2013 Marchetti S. (2015), Incorporating the Stress History Parameter KD of DMT into the Liquefaction Correlations in Clean Uncemented Sands, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE Presidenza del Consiglio dei Ministri, Dipartimento Protezione Civile (2008) Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica, parti I e II, Roma, Settembre 2008 Regione Emilia Romagna (2015), Allegati D.G.R. n. 2193/2015

44 Robertson P.K., Cabal (Robertson) K.L., (2015) Guide to Cone Penetration Testing for Geotechnical Engineering, Gregg Drilling & Testing, Inc., 6th Edition, 2015 Robertson P.K, Wride C.E. L. (1997) Evaluation of cyclic liquefaction potential based on the CPT, Seismic Behaviour of Ground and Geotechnical Structures, Seco e Pinto (ed.) 1997 Balkema Rotterdam Robertson P.K, Wride C.E. L. (1998) Evaluation cyclic liquefaction potential based using the cone penetration test, Canadian Geotech. J. 35: (1998) Youd T L. Et Al (2001), Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils, JGGE, ASCE, October 2001

45 CEDIMENTI DEL TERRENO ED ALTRI EFFETTI INDOTTI DAL SISMA demo

46 EFFETTI INDOTTI DAL SISMA INCREMENTO PRESSIONE INTERSTIZIALE DECADIMENTO CARATTERISTICHE DI RESISTENZA CEDIMENTI POST-SISMICI

47 svolgimento numerosi esempi applicativi fornitura fogli di calcolo Excel

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49 INCREMENTO PRESSIONE INTERSTIZIALE SABBIE SATURE TOKIMATSU & SEED 1987 LINEE GUIDA A.G.I FARDIS ET AL DOBRY 1989 ARGILLE LINEE GUIDA A.G.I. 2005

50 LINEE GUIDA A.G.I. 2005

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52 DECADIMENTO CARATTERISTICHE DI RESISTENZA IN CONDIZIONI SISMICHE SABBIE SATURE FARDIS ET AL ARGILLE LINEE GUIDA A.G.I. 2005

53 LINEE GUIDA A.G.I. 2005

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56 CEDIMENTI INDOTTI DAL SISMA

57 CEDIMENTI INDOTTI DAL SISMA SABBIE SATURE ZHANG, ROBERTSON, BRACHMAN 2002 CPT ISHIHARA & YOSHIMINE 1992 CPT SPT IDRISS & BOULANGER 2008 CPT SPT WU & SEED 2004 SPT YI 2010 Vs

58 ZHANG, ROBERTSON, BRACHMAN 2002 (CPT)

59 ISHIHARA & YOSHIMINE 1992 (CPT SPT)

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61 IDRISS & BOULANGER 2008 (CPT)

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63 (CSR)7,5

64 IDRISS & BOULANGER 2008 (SPT)

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66 (CSR)7,5

67 WU & SEED 2004 (SPT)

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71 YI 2010 (Vs)

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74 CEDIMENTI INDOTTI DAL SISMA SABBIE ASCIUTTE TOKIMATSU & SEED 1992 SPT (CPT?) PRADEL 1998 SPT

75 TOKIMATSU & SEED 1992 (SPT)

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80 PRADEL 1998 (SPT)

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83 CEDIMENTI INDOTTI DAL SISMA ARGILLE TENERE ROBERTSON 2009 (CPTU) YASUHARA & ANDERSEN 1991 (prove laboratorio correlazioni) (vedi inoltre allegati D.G.R. N. 2193/2015 REGIONE EMILIA-ROMAGNA)

84 ROBERTSON 2009 (CPTU)

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87 YASUHARA & ANDERSEN 1991 (prove laboratorio correlazioni)

88 BIBLIOGRAFIA A.G.I. Associazione Geotecnica Italiana (2005), Aspetti Geotecnici della Progettazione in Zona Sismica Linee Guida (Edizione Provvisoria, Patron Editore Boulanger R.W., Idriss I.M. (2014), CPT and SPT Based Liquefaction Triggering Procedures, Department of Civil and Environmental Engineering University of California, Davis, California, April 2014 Cetin K.O., Seed H.B. et Al. (2004), Standard Penetration Test-Based Probabilistic and Deterministic Assessment of Seismic Soil Liquefaction Potential, ASCE JGGE, December 2004 Crespellani T., Facciorusso J. (2010), Dinamica dei terreni per le applicazioni sismiche, Flaccovio Editore Dobry R. (1989), Some Basic Aspects of Soil Liquefaction during Earthquakes, NCEER Research Project No Faccioli E., Paolucci R. (2005) Elementi di sismologia applicata all ingegneria Pitagora Fardis M.N. et Al. (2005) Designer s Guide to Eurocode 8: Designof Structures for Earthquake Resistance, Thomas Telford Idriss I.M., Boulanger R.W. (2008), Soil Liquefaction During Earthquakes, Department of Civil and Environmental Engineering University of California, Davis, California, 2008

89 Ishihara K., Yoshimine M. (1992), Evaluation of Settlements in Sand Deposits Following Liquefaction During Earthquakes, Soil and Foundations, March 1992 Pradel D. (1998), Procedure to Evaluate Earthquake-Induced Settlements in Dry Sandy Soils, ASCE JGGE, April 1998 Regione Emilia Romagna (2015), Allegati D.G.R. n. 2193/2015 Robertson P.K., (2009) Performance-Based earthquake design using the CPT, Performance-Based Design in Earthquake Geotechnical Engineering - Kokusho, Tsukamoto & Yoshimine (eds), 2009, Taylor & Francis Group, London, ISBN Robertson P.K., Cabal (Robertson) K.L., (2014) Guide to Cone Penetration Testing for Geotechnical Engineering, Gregg Drilling & Testing, Inc., 6th Edition, December 2014 Robertson P.K, Wride C.E. L. (1997) Evaluation of cyclic liquefaction potential based on the CPT, Seismic Behaviour of Ground and Geotechnical Structures, Seco e Pinto (ed.) 1997 Balkema Rotterdam Seed H.B., Cetin K.O., Moss et Al (2001), Recent Advances in Soil Liquefaction Engineering and Seismic Site Response Evaluation, Symposium in Honor of Professor W.D. Liam Finn, San Diego, March 2001 Tokimatsu K., Seed H.B. (1987), Evaluation of Settlements in Sands due to Earthquake Shaking, ASCE JGE, August 1987

90 Wu J., Seed H.B. (2004), Estimation Of Liquefaction-Induced Ground Settlement (Case Studies), Fifth International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, April 2004 Yasuhara K., Andersen K.H. (1991), Recompression of Normally Consolidated Clay after Cyclic Loading, Soils and Foundations, March 1991 Yi F. (2010), Procedure to Evaluate Liquefaction-Induced Settlement based on Shear Wave Velocity, 9th US National and 10th Canadian Conference on Earthquake Engineering, Toronto, July 2010 Youd T.L. et Al. (2001), Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils, JGGE, ASCE, October 2001 Zhang G., Robertson P.K., Brachman R.W.I. Estimating Liquefaction-Induced Ground Settlements from CPT for Level Ground, Can. Geotech. J., September 2002