GeoLOG SUBSOIL EXPLORATION

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1 RAPPORTO GEOLOGICO MODELLAZIONE SOTTOSUOLO SISMICA (D.M ) PROGETTO: PIANO ATTUATIVO IN VARIANTE AL PRG COMPARTO f ISTITUTO CANOSSIANE Loc.tà: Istituto Suore Canossiane Comune di PORTO SAN GIORGIO 1 PREMESSA Nel seguente rapporto vengono trascritte le risultanze e i responsi relativi ad un indagine sismica di superficie e diretta, eseguita nel sito d indagine. Con l entrata in vigore della nuova normativa sismica, che regola le norme in materia di costruzioni in c.a., viene definito un diverso scenario sismico a supporto della progettazione ed al dimensionamento degli elementi strutturali. Per la modellazione litostratigraficageotecnica ed idrogeologica del sottosuolo, si rimanda al Rapporto geologicogeotecnico febbraio 2005 a firma del dr. TESTAGUZZA Gianluca. Nel seguente rapporto geologico (modellazione sismica) viene prospettato il quadro simico locale, in riferimento alle seguenti situazioni: Zonazione sismica Categoria di suolo Categoria topografica Azione sismica di progetto I responsi derivano da un indagine sismica eseguita nel mese di ottobre 2010, con esplorazione del sottosuolo mediante tecnica di SISMICA A RIFRAZIONE; attraverso cioè l applicazione di geofoni orientati in superficie ed energizazzione, ortogonale alla direzione dello stendimento sismico, per simulazione, nel primo sottosuolo, di onde VS di taglio. In particolare, con la medesima tipologia d indagine, vengono direttamente registrati i treni di onde trasversali di taglio S. Il seguente quadro puntuale sismico rappresenta, pertanto, la risposta sismica locale, in seguito ad eventuale sollecitazione da stress sismico degli strati geologici; ovvero la risposta al treno di onde sismico in arrivo nei primi 30 metri di sottosuolo. 1

2 MODELLAZIONE SOTTOSUOLO 2 MODELLAZIONE SISMICA L approvazione della Legge n. 77 del 24 giugno 2009, di conversione del D.L. n. 39 del 28 aprile 2008, ha di fatto reso vigenti dal 31 luglio 2009 le norme del nuovo D.M. 14 gennaio 2008 per le costruzioni. Con lo scopo di conoscere l azione sismica di progetto in sede di studio si è provveduto, per il sito indagato, alla caratterizzazione delle diverse categorie di suolo o profili di suolo, a partire dalla superficie attuale. Questo determinando la velocità delle onde simiche di taglio Vs per ogni sismostrato individuato nel sottosuolo, tenendo conto, altresì, della struttura stratigrafica ricavata dai sondaggi reperiti e dalle pentrometrie dinamichecontinue già eseguite, nello stesso sito, in epoca precedente (Rapporto geologicogeotecnico febbraio 2005). Quindi dagli strati di copertura al bedrock (substrato roccioso), o bedrocklike (strato sciolto); lo strato di base dove la velocità delle onde Vs risulta molto maggiore della velocità di propagazione delle onde Vs nei livelli soprastanti. 2.1 Sismicità locale Il territorio comunale di Porto San Giorgio (FM) ricade in zona sismica 2. Si riporta la tabella ove ciascuna zona è individuata secondo valori di accelerazione di picco orizzontale del suolo ag, con probabilità di superamento del 10% in 50 anni. zona sismica Accelerazione orizzontale con probabilità di superamento pari al 10% in 50 anni [ag/g] Accelerazione orizzontale di ancoraggio dello spettro di risposta elastico [ag/g] 1 > < Indagine sismica Per la caratterizzazione del sottosuolo da un punto di vista sismico è opportuno conoscere la composizione stratigrafica del sottosuolo, dalla coltre di copertura al substrato o bedrocklike; quindi la definizione dei litotipi litologici. La caratterizzazione sismica le categorie di suolo quindi, conosciute le caratteristiche litostratigrafiche del sottosuolo, può essere determinata, ricorrendo: 2

3 Indagini penetrometriche dinamichecontinue e statiche conformabili e correlabili alla prova o test SPT; Indagini con sismica a rifrazione o stendimenti MASW. Per la caratterizzazione sismica locale, puntualmente, nel lotto oggetto di intervento urbanistico è stata eseguita una esplorazione sismica attiva e di superficie, mediante SISMICA A RIFRAZIONE con uno stendimento AB (lunghezza metri), in direzione obliqua nordestsudovest ai punti di estremi di scoppio per l energizzazione della propagazione delle onde di taglio Vs; su cui è stata distribuita, successivamente, una batteria di geofoni orientati con distanza intergeofonica di 5.00 metri. Il log sismico, o verticale simica, è stato realizzato alla mezzeria della lunghezza dello stendimento totale. Verticali utilizzate per la taratura stratigraficasismica si riferiscono a penetrometrie dinamichecontinue DPM ed alla stratigrafia di un sondaggio reperito nelle vicinanze (elaborato Planimetria generale ). Tra i vantaggi delle seguente metodologia: Indagine non invasiva Più veloce esecuzione della prova Prevede stendimenti più corti e basse sorgenti di energizzazione Profondità d indagine compresa tra i 30 e i 60 metri Possibilità di individuare inversioni di velocità (strati con Vs più basse rispetto agli strati soprastanti) Possibilità di ricavare un profilo sismico di dettaglio, con individuazione dei sismostrati, sia in senso areale che verticale E un metodo efficace e completo perché considerato di superficie attivo e con registrazione diretta del treno di onde sismiche trasversali S. 2.3 Condizioni topografiche Per le categorie topografiche complesse è necessario predisporre a specifiche analisi di risposta sismica locale. Per configurazioni superficiali semplici si può adottare la seguente classificazione. Peraltro da considerare solo se H risulta maggiore di 30 metri. Nel caso specifico locale, considerata la morfologia piatta di sedimentologia di litorale, la categoria topografia individuata è T1. CATEGORIA CARATTERISTICHE DELLA SUPERFICIE TOPOGRAFICA T1 Superficie pianeggiante pendii e rilievi isolati con inclinazione media < 15 T2 Pendii con inclinazione media > 15 3

4 T3 T4 Rilievo con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media 15 < i < 30 Rilievo con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media i > 30 E quindi l amplificazione topografica, in base alla configurazione morfologica sopra elencata, è definita da un fattore di amplificazione topografica: St = e ( 0.70x tan gα ) 2.4 Log sismico Il quadro di risposta sismica locale è definito dalle seguenti componenti: Valore Vs30 determinato dall indagine sismica A RIFRAZIONE in corrispondenza del log sismico più cautelativo 180 <Vs30 >360 Vs30 = 263 m/sec Condizione topografica riferibile, morfologicamente, a Superficie pianeggiante, pendi e rilievi isolati con inclinazione media i < 15. Di seguito, sinteticamente, si riassume il quadro sismico locale definito mediante indagine sismica di tipo A RIFRAZIONE: ZONA SISMICA: ZONA SISMICA 2 CATEGORIA DI SOTTOSUOLO: C Depositi di terreni a grana grossa (sabbie e ghiaie) mediamente addensati o terreni a grana fine (argille) mediamente consistenti Con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT30 > 50 nei terreni a grana grossa e 70 < Cu30 > 250 kpa nei terreni a grana fine). CONDIZIONI TOPOGRAFICHE: CATEGORIA T1 AZIONE SISMICA DI PROGETTO 3 VALUTAZIONE PERIODO RIFERIMENTO AZIONE SISMICA Le azioni sismiche per ogni tipo di costruzione vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento. Il periodo di riferimento corrisponde alle seguente relazione: VR= VN x CU 4

5 Dove: VN = Vita nominale di un opera intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purchè soggetta alla manutenzione ordinaria, deve poter essere utilizzata per lo scopo alla quale è destinata. La vita nominale di diversi tipi di opera è di seguito riassunta nella seguente tabella: TIPI DI COSTRUZIONI VITA NOMINALE VN (in anni) 1 Opere provvisorie Opere provvisionali strutture in fase costruttiva < Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica > 50 > 100 CU = Valore del coefficiente d uso definito al variare delle classi di uso di una costruzione, come nella seguente tabella: CLASSE D USO I II III IV COEFFICIENTE CU Classe d uso: In presenza di azioni sismiche, con riferimento alle conseguenze di una interruzione di operatività o di eventuale collasso, le costruzioni sono suddivise in 4 classi d uso: CLASSE D USO I CLASSE D USO II CLASSE D USO III CLASSE D USO IV Costruzioni con presenza occasionale di persone Costruzioni con normale affollamento Costruzioni con affollamento significativo Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti Per l intervento urbanistico previsto e di progetto, costruzione di n. 4 edifici con destinazione residenziale, si ritiene valido adottare una classe d uso di costruzioni con affollamento normale, quindi classe d uso II. Pertanto VR= VN x CU = 50 x 1.0 = 50 anni 4 CONCLUSIONI INDICAZIONI GENERALI ERALI Il seguente rapporto geologico modellazione sottosuolo sismica è di supporto a valutare e decifrare lo scenario sismico locale e la sequenza dei sismostrati, in relazione all assetto litostratigrafico/idrogeologico e geotecnico 5

6 rilevato in fase d indagine nel sottosuolo (Rapporto geologicogeotecnico febbraio 2006). Anche in riferimento all individuazione del tetto della formazione del substrato di base (Argille stratificate marine integre) che, in sede d indagine geologica febbraio 2005, non è stata localizzato in quanto le penetrometrie dinamiche sono state interrotte a circa metri profondità. Inoltre la tecnica d indagine sismica adottata, SISMICA A RIFRAZIONE, ha permesso di individuare il profilo sismico di dettaglio, sia in senso areale, sia in senso verticale con l elaborazione completa di una sezione sismica dell area indagata. Dall indagine geologicasismica del sottosuolo è emerso: Lo scenario sismico indagato, attraverso esplorazione dl sottosuolo con tecnica di SISMICA A RIFRAZIONE, evidenzia valori delle onde di taglio trasversali VS che aumentano, gradatamente, con la profondità. Un primo sismostrato è stato identificato da 0.00 a 8.20 metri di profondità; si tratta di uno strato riconducibile ai depositi di litorale e colluviali mediamente sciolti e saturi (sismostrato 1 velocità delle onde di taglio Vs con range di intervallo m/s). In sequenza, verosimilmente, fino a 20.00/28.00 metri di profondità si rilevano depositi di litorale a composizione tessiturale sabbiosa, probabilmente talora con interposizioni di livelli ghiaiosi possibile miscuglio di sabbie e ghiaie, med. compatti e/o materiali fini med. consistenti limi argillosi e argille limose (sismostrato 2 velocità delle onde di taglio Vs con range di intervallo m/s). Oltre i metri di profondità, verosimilmente, è stato individuato il tetto della formazione in posto, o substrato marino molto consistente e sovraconsolidato, composta da argille stratificate molto consistenti e sovraconsolidate (sismostrato 3 velocità delle onde di taglio Vs con range di intervallo ). Substrato la cui consistenza e le cui proprietà fisicomeccaniche aumentano con la profondità e quindi con registrazione di incremento della velocità delle onde sismiche Vs. L individuazione dei sismostrati, al variare della profondità, è individuata dalla compilazione della sezione sismostratigrafica (vedi allegato elaborazione indagini sismiche ); Localmente, si suppone, ed è probabile, ipotizzare il passaggio della formazione argillosa in posto (substrato marino), alla quota di metri di profondità dalla superficie attuale. Tale formazione 6

7 appare verosimilmente compatta, sovraconsolidata e molto consistente substrato integro e inalterato. Peraltro non si esclude la presenza, nel sottosuolo indagato, di strati nascosti o fantasma, la cui velocità delle onde S sia inferiore alla velocità dello strato soprastante od anche il cui spessore sia inferiore alla distanza intergeofonica; Il profilo sismico verticale ha trovato discreta attendibilità e riscontro alla correlazione litostratigrafica delle penetrometria DPM e della stratigrafia del sondaggio reperito, almeno fino alle profondità investigate di circa metri, verticali d indagine peraltro prese come riferimento e taratura litostratigrafica per una migliore e più realistica modellazione sismicalitologica del sottosuolo. il valore Vs30 determinato dall indagine geofisica di superfice a RIFRAZIONE è risultato il seguente Vs30 = 263 m/sec, con intervallo compreso 180<Vs30<360 nella definizione di categoria di suolo C. Tale risultato è stato determinato per quantificare l amplificazione stratigrafica del sito. La categoria di suolo rilevata e quindi la velocità media Vs30, comunque, va considerata dal piano di fondazione di progetto; morfologicamente l area rientra nelle condizioni topografiche assimilabili alle condizioni semplificate, sempre sussistendo un dislivello minimo di H > 30 metri. Nello specifico la categoria topografica determinata T1, risulta necessaria a quantificare l amplificazione morfologica del sito; Il moto sismico al suolo è definito dalla conoscenza dell accelerazione max., quindi della pericolosità sismica di base locale. Quindi dall amplificazione stratigrafica (categoria di suolo) e dall amplificazione morfologica (condizione topografica) e tutti i parametri sismici che compongono il quadro locale della pericolosità geologica nella situazione specifica di SLU, nelle condizioni sismiche SLV e SLC (vedi allegato Reporter parametri sismici ); il valore di riferimento dell azione sismica di progetto, considerato il tipo di costruzione da realizzare quindi la vita nominale e la classe d uso dell edificio è riferito a VR= 50 anni; 7

8 5 IPOTESI PROGETTUALI E PRESCRIZIONI In questa fase urbanistica Piano attuativo in variante al PRG per ciò che concerne più specificatamente gli aspetti qualitativi litostratigrafici, geotecnici e idrogeologici, si rimanda a quanto già sottolineato nel paragrafo Conclusioni alle pagine 6, 7 e 8 del Rapporto geologicogeotecnico febbraio 2005 a firma del Dr. TESTAGUZZA Gianluca. Inoltre, alla luce delle indagini sismiche ad oggi eseguite, in ottemperanza al D.M , si segnalano le seguenti indicazioni: Esecuzione di indagini geologichegeotecniche puntuali eseguite, localmente, in corrispondenza di ogni singolo lotto da edificare come previsto dalla normativa D.M , indagini approfondite necessarie a valutare l esatta interazione terreno di fondazionefondazione e spiccato in elevazione in relazione, soprattutto, alla tipologia e geometria di fondazione da adottare; L analisi specifica, per ogni lotto oggetto di edificazione, del fenomeno della liquefazione, circostanza ricorrente nel sito per la presenza di strati sabbiosi sottofalda, saturi a luoghi sciolti e con falda freatica sub affiorante. Condizioni e verifiche da eseguire mediante comparazione dei dati storici di stress da sisma con magnitudo di progetto verosimilmente di M=6. Le verifiche, peraltro, dovranno tenere conto del valore dell accelerazione max di picco al suolo, delle tensioni litostatiche totali ed efficaci e dei risultati delle prove in sito corretti e normalizzati. La verifica, considerando l effetto potenziale di liquefazione, deve essere condotta nelle condizioni di SLU, nella situazione SLC (stato limite collasso); Approfondimenti geofisici mirati, soprattutto, a rilevare il range di vibrazione del sistema suolosottosuolo che potenzialmente potrebbe mettere in risonanza, con amplificazione dell accellerazione sismica di picco, il complesso operasottosuolo, qualora si allinei alla sollecitazione di progetto da stress sismico (range di vibrazioni) cui è sottoposta l edificazione. Fermo, Dr. Geologo Enrico SALOMONI 8

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