INTRODUZIONE ALL INGEGNERIA GEOTECNICA SISMICA AZIONE SISMICA E TERRENO

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Filippa Pavone
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1 1 INTRODUZIONE ALL INGEGNERIA GEOTECNICA SISMICA AZIONE SISMICA E TERRENO Diego Lo Presti e Nunziante Squeglia Dipartimento di Ingegneria Civile Università di Pisa

2 2 INDICE INTRODUZIONE ELEMENTI DI SISMOLOGIA PERICOLOSITA DI BASE ED EFFETTI LOCALI MODIFICA MOTO SISMICO RISPOSTA SISMICA NORMATIVA

3 3 GEOTECNICA SISMICA

4 4 GEOTECNICA SISMICA

5 5 GEOTECNICA SISMICA

6 6 TESTI CONSIGLIATI KRAMER S.K., GEOTECHNICAL EARTHQUAKE ENGINEERING, PRENTICE HALL AA.VV MANUAL FOR ZONATION ON SEISMIC GEOTECHNICAL HAZARDS. TC4 ISSMGE, JGS SILVESTRI E LANZO RISPOSTA SISMICA LAI ET AL. INPUT SISMICO E STABILITA GEOTECNICA DEI SITI DI COSTRUZIONE

7 7 ELEMENTI DI SISMOLOGIA

8 8 ELEMENTI DI SISMOLOGIA CAUSE REMOTE DEI SISMI MISURA DEI TERREMOTI PARAMETRI MACROSISMICI MISURE STRUMENTALI

9 9 CAUSE REMOTE ROTTURE (PROFONDE < 700 Km) DELLA CROSTA TERRESTRE; PROPAGAZIONE (DAL FUOCO) DI ONDE DI VOLUME E DI SUPERFICIE TEORIA DELLA TETTONICA A ZOLLE (LA PIU ACCREDITATA)

10 10 ONDE DI VOLUME (BOLT 1988)

11 11 ONDE DI SUPERFICIE (BOLT 1988)

12 12 STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA

13 13 SCHEMA: ATTIVITA TETTONICA

14 6 ZOLLE CONTINENTALI, 14 SUB- CONTINENTALI, NUMEROSE MICROZOLLE (FOWLER 1990) 14

15 ATTIVITA SISMICA NEL MONDO (BOLT 1988) 15

16 17 MISURA TERREMOTI

17 18 ISOSISME

18 19 PARAMETRI MACROSISMICI: INTENSITA

19 20 MAGNITUDO Locale (Richter 1935; d < 600 Km) M L =LOG(A max )-LOG(A o ) Onde Superficie (Gutemberg e Richter 1956, d > 1000 Km) M S = LOG(A max )+1.66 LOG(D)+2.0 Onde Volume (Gutemberg 1945 fuoco>70 Km) m b =LOG(A max )-LOG(T)+0.01 D+5.9 Locale (JMA, onde di lungo periodo) M JMA

20 MAGNITUDO DEL MOMENTO: M w =LogM o / (dyne-cm) 21

21 LOCALIZZAZIONE DI UN SISMA: TERMINOLOGIA 22

22 LOCALIZZAZIONE DI UN SISMA: d=dt p-s /(1/V s -1/V p ) 23

23 24 MISURE STRUMENTALI TRE COMPONENTI DI MOTO (EW, NS, UD) PARAMETRI DI SCUOTIBILITA AMPIEZZA FREQUENZA DURATA

24 25 MISURE STRUMENTALI mu cu ku mu g g / n n k / m c/ 2 km u u g 2 u u g 2

25 traccia/spostamento suolo 26 RAPPORTO SPOSTAMENTO TRACCIA SPOSTAMENTO AL SUOLO Rapporto di risposta (spostamento)

26 RAPPORTO SPOSTAMENTO TRACCIA ACCELERAZIONE AL SUOLO traccia/accelerazione suolo 27 Rapporto di risposta (accelerazione) n

27 28 ESEMPIO DI REGISTRAZIONE (DIGITALE) COMP : DU UNCORRECTED DATA AUTOMATIC DIG. FIX SAMPLING TIME : FT AND FC SUBTRACTED HZ AMAX : CM/SEC**2 TIME (AMAX) : SEC TOTAL DURATION : SEC RMS : CM/SEC**2 UNITS ARE : SEC CM/SEC**2 POINTS :

28 ESEMPIO DI REGISTRAZIONE (TIME HISTORY) 29

29 30 PARAMETRI DI SCUOTIBILITA : AMPIEZZA (PHA, PVA, PHV, PD) x( ) x( ) / 2 x( ) x( )/ x( )/ Accelerazione m/s Tempo (s)

30 Velocità m/s 31 PARAMETRI DI SCUOTIBILITA : AMPIEZZA (PHA, PVA, PHV, PD) x( ) x( ) / 2 x( ) x( )/ x( )/ Tempo (s)

31 Spostamento (cm) 32 PARAMETRI DI SCUOTIBILITA : AMPIEZZA (PHA, PVA, PHV, PD) x( ) x( ) / 2 x( ) x( )/ x( )/ Tempo (s)

32 PARAMETRI DI SCUOTIBILITA : FREQUENZA 33 SPETTRO DI FOURIER x(t) c o cnsen( nt n ) n1 SPETTRO DI POTENZA G( ) 2 cn T d SPETTRO DI RISPOSTA

33 Ampiezza g-sec 34 SPETTRO DI FOURIER (AMPIEZZA) suolo roccia Frequenza (Hz)

34 35 SPETTRO DI FOURIER (FORMA TIPICA)

35 36 SPETTRO DI RISPOSTA: DEFINIZIONE

36 RAPPRESENTAZIONE DELLO SPETTRO DI RISPOSTA PSA (g) Roccia Suolo Periodo (s)

37 RAPPRESENTAZIONE DELLO SPETTRO DI RISPOSTA PSV relativa cm/s Periodo (s)

38 RAPPRESENTAZIONE DELLO SPETTRO DI RISPOSTA Spostamento relativo (cm) Periodo (s)

39 42 PERICOLOSITA DI BASE

40 43 PERICOLOSITA (PROBABILISTICO)

41 44 INCERTEZZA SPAZIALE: FUNZIONE DENSITA DI PROBABILITA (1)

42 45 INCERTEZZA SPAZIALE: FUNZIONE DENSITA DI PROBABILITA (2) Sorgente puntiforme Sorgente lineare f L (l)dl=f R (r)dr f L (l)=1/l f ; l 2 =r 2 -r 2 min ; f R (r)=r/l f (r 2 -r 2 min ) 0.5 Sorgente areale Approccio numerico

43 48 m exp exp( LEGGI DI RICORRENZA (3) m m o exp mmax mo 1 exp m m m ) o m o max m o m max F M (m) 1 exp m 1 exp m max mo m o f M (m) 1 exp m exp m max mo m o

44 49 CORRELAZIONI PER LA STIMA DEI PARAMETRI DI SCUOTIBILITA RELAZIONI DI ATTENUAZIONE AMBRASEYS ET AL Log(y) b1 b2ms b4log(d) basa bsss P SABETTA E PUGLIESE 1996 Log(y) a bm clog(d) e1s1 e2s2

45 50 ZONAZIONE ZS9

46 PERICOLOSITA SISMICA: ZONE SISMOGENETICHE (MENSI 2003) 51

47 Numero cumulativo di eventi (#) PERICOLOSITA SISMICA: ANALISI DI COMPLETEZZA (MENSI 2003) Analisi di com pletezza Classe II (4<=M<4.5) Classe 4<=M< Tem po (anni)

48 Log N. eventi normalizzato PERICOLOSITA SISMICA: LEGGE DI RICORRENZA (MENSI 2003) eventi regressione lin eventi y = x Magnitudo locale (M L )

49 54 ESEMPIO E CURVE DI PERICOLOSITA Probabilità che si verifichi un terremoto (M) Probabilità che si verifichi ad una data distanza (R) Probabilità che l accelerazione al suolo (M-R) sia superiore ad un valore di target (distribuzione normale) P(PHA a * M,R) Tasso annuale di superamento 1 F (z*) z z* lna * ln(pha) ( ) ln y Probabilità che un certo livello di accelerazione sia superato in un certo intervallo di tempo (Modello Poisson) y* ln( 1 P Y T T y * )

50 Tr[anni] 55 PERICOLOSITA SISMICA: PHGA (Mensi 2003) Castelnuovo G.na Analisi di pericolosità sismica sigma = sigma = PGA [g]

51 56 DE AGGREGAZIONE

52 57 DE-AGGREGAZIONE PERICOLOSITA (LAI ET AL: 2005)

53 58 VECCHIA E NUOVA ZONAZIONE

54 59 ANALISI DI RISPOSTA SISMICA

55 60 EFFETTI DI SITO: STRATIGRAFIA

56 61 EFFETTI DI SITO: TOPOGRAFIA

57 62 Amplificazioni PGA osservate e calcolate

58 PSA (g) SPETTRO DI RISPOSTA: TERRENO SOFFICE Roccia Suolo Periodo (s)

59 64 GEOMETRIA E CINEMATICA 1D

60 65 CODICI DI CALCOLO DISPONIBILI 1D: GEOMETRIA E CINEMATICA LINEARI EQUIVALENTI TENSIONI TOTALI (SHAKE, EERA) NON-LINEARI TENSIONI TOTALI (CHARSOIL, MASH, NONLI3, TESS1, NERA, ONDA); TENSIONI EFFICACI (DESRA-2C, DESRAMOD); NON-LINEARI AVANZATI (DYNA 1-D, CYCLIC 1-D, CYBERQUAKE) 2D 3D: (QUAD4M, GEFDYN)

61 66

62 67

63 68

64 69

65 70

66 71

67 72 APPROCCIO SEMPLIFICATO E NORMATIVA

68 73 STATI LIMITE AZIONE SISMICA V R = V N * C U ( ) ( ) (V R > 35) SLO (81%) SLD (63 %) SLU (10 %) SLC (5 %)

69 74 NORMATIVA: FORMA SPETTRO (H 1,H 2 ) 0<T<T B S e (T) a S F T/ T F (1 T/ T )/ g o B o B T B <T<T C S e (T) a g S F o T C <T<T D S e (T) a g S F o (T C / T) T>T D S e (T) a g S F o (T C T D / T 2 ) S * S S S T C CCTC T T T / 3 B C T D 4(a / g) /(5 ) g

70 75 AZIONE SISMICA a gr (Tr) ( (CSLP - allegato norma) S s (V s30, F o ) S T ( ) Fo agr / g F a / g 1.50 o gr F a / g 1.80 o gr F a / g 1.60 o gr

71 76 CATEGORIE DI SUOLO SUOLO V s,30 N spt C u (kpa) A: (Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi) B: Granulari molto addensati, fini molto consistenti C: Granulari mediamente addensati, fini mediamente consistenti D: Granulari poco addensati, coesivi poco consistenti E: Depositi alluvionali tipo C, D con spessore 5-20 m su suolo tipo A > >50 > < 180 < 15 < 70

72 77 ALTRE CATEGORIE S1 V s,30 < 100 m/s ; 10 < C u,30 < 20 kpa, strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza,, oppure almeno 3 m di torba o argille altamente organiche. S2: depositi liquefacibili o argille sensitive o altre categorie di suolo diverse dalle precedenti

73 78 PERICOLOSITA DI BASE NTC XLS SPALLAROSSA E BARANI REXEL

74 De aggregazione (Spallarossa Barani): MAGNITUDO 1) MEDIA, 2) MODA 79

75 80 De aggregazione (Spallarossa Barani): DISTANZA 1) MEDIA, 2) MODA

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