Valutazione dei fenomeni di amplificazione sismica in una valle alpina del Trentino: il caso studio di Canazei

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1 Valutazione dei fenomeni di amplificazione sismica in una valle alpina del Trentino: il caso studio di Canazei M. Compagnoni, F. Pergalani Politecnico di Milano - Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Milano G. Di Capua, G. Milana Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma A. Franceschini, A. Viganò Dipartimento di Protezione Civile, Provincia Autonoma di Trento Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, CRS, Udine GNGTS 33 CONVEGNO NAZIONALE Palazzo della Regione Bologna, novembre 2014

2 OBIETTIVO Analisi di microzonazione sismica di dettaglio (MS3) da utilizzarsi come studio pilota i cui risultati siano fruibili sia in ambito pianificatorio sia in ambito progettuale

3 ATTIVITA DELLO STUDIO ATTIVITA 1: Rilevamento geologico e geomorfologico dell area d indagine ATTIVITÀ 2: Definizione delle caratteristiche stratigrafiche, litologiche e geofisiche dei depositi presenti ATTIVITÀ 3: Registrazione del rumore sismico ATTIVITÀ 4: Definizione del terremoto di progetto ATTIVITÀ 5: Modellazione numerica ATTIVITÀ 6: Rappresentazione cartografica dei risultati

4 ATTIVITA 1 DATI DI BASE Carta geologica a scala 1:10000 Carta della Microzonazione Sismica Livello 1 (febbraio 2012)

5 ATTIVITA 1 DATI DI BASE Modello geologico della valle del Torrente Avisio Depositi di fondovalle (ALFL) di origine alluvionale e/o fluvioglaciale Conoidi di debris flow (CODF) Conoidi alluvionali e/o fluvioglaciali (COAL) Conoidi misti di debris flow e torrentizi alluvionali (COMI) Coni di detrito (CODE) Depositi di Frana (FRA) Depositi di versante (DEVE) Depositi colluviali (DECO) Per quanto riguarda i depositi prequaternari, costituenti il bedrock geologico dell area di studio, sono rappresentati principalmente dal Caotico eterogeneo (CAO) e dalle Pillow Brecce (VLAd). Individuazione di n. 6 sezioni trasversali di analisi

6 ATTIVITA 1 sezioni rappresentative

7 ATTIVITA 2 INDAGINI Per la caratterizzazione del sottosuolo si è scelto di impiegare tecniche indirette di indagine geofisica di tipo standard normalmente in uso in ambito professionale Sezione 1: n. 4 HVSR e n. 4 MASW Sezione 2: n. 3 HVSR e n. 3 MASW Sezione 3: n. 4 HVSR e n. 4 MASW SONDAGGIO A CAROTAGGIO CONTINUO Sezione 4: n. 4 HVSR e n. 4 MASW Sezione 5: n. 4 HVSR, n. 3 MASW e n. 1 ERT Sezione 6: n. 4 HVSR e n. 3 MASW

8 Profondità (m) Profondità (m) ATTIVITA 2 INDAGINI Vs (m/s) Vp (m/s)

9 ATTIVITA 2 INDAGINI SCHEMI RIASSUNTIVI S.R. U2 U3 U1?? U2 U3 U1 S.R. Destra orografica U1 U2 U3 S.R. Sinistra orografica

10 ATTIVITA 2 INDAGINI SCHEMI RIASSUNTIVI U1 U2 S.R.? U3? U3 U1 U2 S.R. U1 U2 Destra orografica S.R. Sinistra orografica

11 ATTIVITA 2 INDAGINI STRATIGRAFIA 0-20 m Tra 0-10 m Ghiaia da medio fine a medio grossolana con sabbia debolmente limosa e rari ciottoli alternata ad orizzonti decimetrici di sabbia limosa e limo argilloso (U1) Tra m Ghiaia medio grossolana con sabbia debolmente limosa e ciottoli con rari trovanti (U2)

12 ATTIVITA 2 INDAGINI STRATIGRAFIA m Tra m Alternanze di ghiaia medio fine con sabbia limosa e di ghiaia medio grossolana con sabbia debolmente limosa e ciottoli di diametro da 10 a 15 cm (U3) Tra m Alternanza di ghiaia media debolmente sabbiosa e ghiaia medio grossolana con sabbia debolmente limosa e ciottoli di diametro da 10 a 20 cm (U3)

13 ATTIVITA 2 INDAGINI STRATIGRAFIA m Tra m Ghiaia medio grossolana con sabbia da limosa a debolmente limosa con ciottoli di diametro da 10 a 15 cm e trovanti (U3) Tra m Ghiaia limoso sabbiosa debolmente limosa con ciottoli di diametro da 5 a 10 cm molto addensata (SUBSTRATO RIGIDO)

14 ATTIVITA 2 INDAGINI STRATIGRAFIA m Tra m Ghiaia medio grossolana con sabbia limosa debolmente argillosa e ciottoli di diametro da 5 a 10 cm molto addensata (SUBSTRATO RIGIDO)

15 ATTIVITA 3 RUMORE

16 ATTIVITA 3 RUMORE Stazione Lat. (N) Long. (E) f0 (Hz) A Stazione Lat. (N) Long. (E) f0 (Hz) A CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN

17 ATTIVITA 3 RUMORE 4 tipologie principali di risposta del sito stazione singola HVSR U2-U3 U1-U2 U2-U3 U2-U3 U3-S.R. U3-S.R. U1b-U2 U1a-U1b

18 ATTIVITA 3 RUMORE I risultati ottenuti nell ambito dell attività 3 sono in linea con quelli ottenuti nell ambito dell attività 2: situazione litostratigrafica all interno della Valle del T. Avisio caratterizzata dalla presenza di 3 contrasti di impedenza: modello sismo-stratigrafico del sottosuolo costituito da 3 strati, a differente impedenza sismica, all interno del deposito di copertura posto al di sopra del substrato rigido progressivo spostamento dei picchi di amplificazione verso frequenze minori, passando dai siti posti più a monte rispetto a quelli posti più a valle: progressivo aumento di spessore del pacco di depositi posti al di sopra del substrato rigido, muovendosi in direzione longitudinale alla valle verso quote inferiori.

19 ATTIVITA 4 INPUT SISMICO Valori di a max (g) Comune di Canazei ID 7857 ID 7858 ID 8079 ID 8080 Media Ponderata Coerenza in termini di: - sismicità storica di Canazei - caratteristiche sismogenetiche della sorgente (inverso trascorrente) - coppia magnitudo-distanza dalla sorgente (da disaggregazione, 2004 magnitudo e distanza epicentrale km) - massima accelerazione orizzontale attesa (0.066 g) - registrazioni effettuate su substrato rigido - spettro-compatibilità Le registrazioni scelte sono state oggetto di scalatura.

20 ATTIVITA 4 INPUT SISMICO Evento Data Ora Lat ( ) Lon ( ) Prof. (km) Mw ML Regime tettonico FRIULI 2 shock :35: Faglia inversa FRIULI 4 shock :21: Faglia inversa GOLFO DI PATTI :33: Faglia trascorrente MASSICCIO ORTLES :06: Faglia trascorrente Sigla Lat ( ) Long ( ) Distanza epicentrale (km) Evento Stazione Comp. Litologia pga (g) SRC FRIULI 2 shock S. Rocco W-E Roccia SRC FRIULI 4 shock S. Rocco N-S Roccia 31 GRR GOLFO DI PATTI Giarre N-S Roccia GRR GOLFO DI PATTI Giarre W-E Roccia SLP MASSICCIO ORTLES S. Leonardo Val Passiria W-E Roccia 0.062

21 PSA (g) ATTIVITA 4 INPUT SISMICO SRC0_WE - SF 0.5 SRC0_NS - SF 0.8 GRR_NS - SF 3.5 GRR_WE - SF 3.5 SLP_WE - SF 1.0 MEDIA NTC_Categoria A_Canazei Periodo (s)

22 Accelerazione (g) Ampiezza (g*s) Accelerazione (g) Accelerazione (g) Ampiezza (g*s) Ampiezza (g*s) Accelerazione (g) Accelerazione (g) Ampiezza (g*s) Ampiezza (g*s) ATTIVITA 4 INPUT SISMICO 2 SRC0_WE - SF Tempo (s) 2 SRC0_NS - SF Tempo (s) SRC0_WE - SF Frequenza (Hz) SRC0_NE - SF Frequenza (Hz) 2 GRR_NS - SF Tempo (s) 2 GRR_WE - SF Tempo (s) GRR_NS - SF Frequenza (Hz) GRR_WE - SF Frequenza (Hz) 2 SLP_WE - SF Tempo (s) SLP_WE - SF Frequenza (Hz)

23 HH/HI ATTIVITA 4 INPUT SISMICO SRC0_WE - SF 0.5 SRC0_NS - SF 0.8 GRR_NS - SF 3.5 GRR_WE - SF 3.5 SLP_WE - SF Tempo (s) Accelerogramma Fattore scala pga pgv pgd si si05 si15 a.i. d90 Pd90 dt Pdf SF g cm/s cm cm cm cm cm/s s cms s cms SRC0_WE SRC0_NS GRR_NS GRR_WE SLP_WE

24 G/G0 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE D % UNITA GEOFISICA g (kn/m 3 ) n (-) D 0 (%) Vs (m/s) Sezione 1 Sezione 2 Sezione 3 Sezione 4 Sezione 5 Sezione 6 U1a U1b U U Bedrock U1a - U1b - U2 _Alluvioni ghiaiose (SSN) U3 _ Ghiaie (Rollins K.M. et alii, 1998) U1a - U1b - U2 _Alluvioni ghiaiose (SSN) U3 _ Ghiaie (Rollins K.M. et alii, 1998) g % g %

25 D % G/G0 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE Principali curve di decadimento del modulo di taglio e del rapporto di smorzamento in funzione della deformazione tangenziale presenti in letteratura per litologie ghiaiose CRITERI DI SCELTA Ghiaie (Rollins K.M. et alii, 1998) Alluvioni ghiaiose (Servizio Sismico Nazionale) Ghiaie USA (Heuze F.E. et alii, 1996) Ghiaie Garfagnana (Lo Presti D.C.F. et alii, 2000) Ghiaie (Seed, 1991) Ghiaie Messina (Lo Presti D.C.F., 1989) Alluvioni terrazzate umbria (Crespellani, 2001) g Affidabilità e robustezza del dato Compatibilità litologica con le litologie presenti nell area Correlazione con le caratteristiche elastiche e geotecniche dei materiali presenti nell area Ghiaie (Rollins K.M. et alii, 1998) Alluvioni ghiaiose (Servizio Sismico Nazionale) Ghiaie USA (Heuze F.E. et alii, 1996) Ghiaie Garfagnana (Lo Presti D.C.F. et alii, 2000) Ghiaie (Seed, 1991) Ghiaie Messina (Lo Presti D.C.F., 1989) Alluvioni terrazzate umbria (Crespellani, 2001) g %

26 Quota (m s.l.m.) ATTIVITA 5 MODELLAZIONE SEZIONE n. 1 A topografia U1a U1b U2 U3 Punti di analisi A B 1600 P11_ P1_90 P2_150 P3_240 P5_390 P4_300 P6_450 P7_480 P9_600 P8_570 P10_ B Distanza (m)

27 Quota (m s.l.m.) ATTIVITA 5 MODELLAZIONE SEZIONE n. 2 C C topografia U1a U1b U2 U3 Punti di analisi D P12_90 P14_150 P13_120 P15_210 P16_270 P17_360 P18_450 P19_510 P20_570 P21_660 P22_ D Distanza (m)

28 Quota (m s.l.m.) ATTIVITA 5 MODELLAZIONE SEZIONE n. 3 E E topografia U1a U1b U2 U3 Punti di analisi P23_70 P25_115 P31_380 P24_80 P26_150 P27_200 P28_240 P29_300 P30_360 F 1400 F Distanza (m)

29 Quota (m s.l.m.) ATTIVITA 5 MODELLAZIONE SEZIONE n. 4 G topografia U1a U1b U2 U3 Punti di analisi P32_90 P33_120 P34_150 P35_210 P36_270 P37_330 P38_420 P39_510 P41_690 P40_660 P42_720 H G H Distanza (m)

30 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE Quota (m s.l.m.) SEZIONE n. 5 I topografia U1b U1a U2 U3 Punti di analisi L I P43_80 P44_110 P45_140 P46_170 P48_290 P50_410 P47_200 P49_340 P51_ Distanza (m) P53_620 P52_530 L

31 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE Quota (m s.l.m.) SEZIONE n. 6 M topografia U1a U1b U2 Punti di analisi M P54_150 P56_200 P55_175 P57_225 P60_375 P58_300 P59_350 P61_425 P62_450 N 1500 N Distanza (m)

32 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE CODICE DI CALCOLO UTILIZZATO: BIDIMENSIONALE FEM Nato dalla revisione di QUAD4M (Hudson, Idriss, Beikae, 1993) RISULTATI IN TERMINI DI FATTORE DI AMPLIFICAZIONE (3 intervalli di periodo) SPETTRI DI RISPOSTA IN ACCELERAZIONE AL 5% DELLO SMORZAMENTO CRITICO SI ) ( PSV ) PSV ( T, dt Fa -0.5 SI SI ( output) ( input) SI ) 0.5 ( PSV ) PSV ( T, dt Fa SI SI ( output) ( input) SI ) ( PSV ) PSV ( T, dt Fa -2.5 SI SI ( output) ( input)

33 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE SEZIONI E PUNTI DI ANALISI

34 PSA (g) PSA (g) PSA (g) ATTIVITA 5 MODELLAZIONE fa fa fa P1_90 P2_150 P3_240 P4_300 P5_390 P6_450 P7_480 P8_570 P9_600 P10_720 P11_840 SEZIONE n P2_150 P3_240 P4_300 P5_390 P6_450 P7_480 CAT. B T (s) P9_600 P10_720 P11_840 CAT. B P1_90 P8_570 CAT. C T (s) T (s)

35 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE PSA (g) PSA (g) fa fa fa P12_90 P13_120 P14_150 P15_210 P16_270 P17_360 P18_450 P19_510 P20_570 P21_660 P22_720 SEZIONE n P12_90 P13_120 P14_150 P15_210 P16_270 P17_360 CAT. B T (s) P18_450 P19_510 P20_570 P21_660 P22_720 CAT. B T (s)

36 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE PSA (g) PSA (g) SEZIONE n fa fa fa P23_70 P24_80 P25_115 P26_150 P27_200 P28_240 P29_300 P30_360 P31_ P23_70 P24_80 P25_115 P26_150 CAT. B T (s) P27_200 P28_240 P29_300 P30_360 P31_380 CAT. B T (s)

37 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE PSA (g) PSA (g) PSA (g) SEZIONE n fa fa fa P32_90 P33_120 P34_150 P35_210 P36_270 P37_330 P38_420 P39_510 P40_660 P41_690 P42_ P32_90 P33_120 P34_150 P35_210 CAT. B T (s) P37_330 P38_420 P39_510 P40_660 P41_690 P42_720 CAT. B P36_270 CAT. C T (s) T (s)

38 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE PSA (g) PSA (g) SEZIONE n fa fa fa P43_80 P44_110 P45_140 P46_170 P47_200 P48_290 P49_340 P50_410 P51_470 P52_530 P53_ P43_80 P44_110 P45_140 P46_170 P47_200 P48_290 CAT. B T (s) P49_340 P50_410 P51_470 P52_530 P53_620 CAT. B T (s)

39 ATTIVITA 5 MODELLAZIONE PSA (g) PSA (g) SEZIONE n fa fa fa P54_150 P55_175 P56_200 P57_225 P58_300 P59_350 P60_375 P61_425 P62_ P54_150 P55_175 P61_425 P62_450 CAT. B T (s) P56_200 P57_225 P58_300 P59_350 P60_375 CAT. E T (s)

40 ATTIVITA 6 RISULTATI MAPPA FA -0.5 s

41 ATTIVITA 6 RISULTATI MAPPA FA s

42 PSA (g) ATTIVITA 6 RISULTATI MAPPA MICROZONAZIONE SISMICA LIVELLO ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 ZONA 5 ZONA 6 ZONA 7 ZONA T (s)

43 UTILIZZO DEI RISULTATI - MAPPA DEI FATTORI DI AMPLIFICAZIONE: utilizzo in ambito urbanistico al fine di definire possibili graduatorie in termini di pericolosità sismica locale; - SPETTRI DI RISPOSTA ELASTICA: in corrispondenza dei 62 punti di analisi utilizzo diretto dello spettro di risposta elastico calcolato (RSL) in ambito progettuale; - MAPPA MS3: utilizzo indiretto dello spettro di risposta elastico assegnato all intera area MS3 attraverso estrapolazione, previa verifica della corrispondenza in termini di caratteristiche geologiche e geofisiche. I risultati sono stati recepiti nella carta di Pericolosità Sismica Locale Provinciale secondo quanto disposto dalla: DELIBERAZIONE GIUNTA PROVINCIALE del 6 ottobre 2014 «Disposizioni tecniche e organizzative per la redazione e l aggiornamento delle carte della pericolosità di cui all art. 10 comma 5 della legge provinciale 1 luglio 2011 n. 9»