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2 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA Indice generale 1 Introduzione Metodo di lavoro Contesto geologico e idrogeologico preliminare Indagini geognostiche e geofisiche di riferimento Zonizzazione geotecnica preliminare Pericolosità sismica Gli elaborati cartografici di riferimento Le aree suscettibili di effetti locali (Tavola A e Tavola 1) Microzonazione sismica (tavola 2) Proposta normativa per gli ambiti inseriti nel POC Schede di sintesi per gli ambiti e sub ambiti di POC...17 AMBITO B...18 AMBITO

3 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA 1 Introduzione La relazione geologica del Piano Operativo Comunale ha il compito di precisare le caratteristiche fisiche che descrivono i singoli ambiti di futuro intervento, con riferimento alle possibilità e alle eventuali limitazioni edificatorie locali. Se per gli aspetti geomeccanici i compiti e le prestazioni di una relazione geologica preliminare appaiono chiari ed ormai consueti, per gli aspetti connessi alla pericolosità sismica occorre fare riferimento alla nuova normativa vigente, in particolare al DM 14/01/08 e alla Delibera Assemblea Legislativa (DAL) della Regione Emilia Romagna n.112/2007 ( Indirizzi per gli studi di Microzonazione sismica in Emilia-Romagna per la pianificazione territoriale ed urbanistica ). Con la DAL n.112/2007 la nostra Regione ha imposto l'elaborazione degli studi di pericolosità e di Microzonazione sismica nella pianificazione territoriale, definendo criteri di approfondimento differenziati (<<livelli>>) a seconda delle fasi di programmazione affrontate e del contesto di pericolosità locale riscontrato. Nel caso di Pieve di Cento, la Relazione geologica elaborata per il Quadro Conoscitivo (QC) del Piano Strutturale in forma associata, includeva le analisi geomorfologiche e idrogeologiche del territorio studiato e una caratterizzazione geotecnica preliminare delle principali aree urbane (capoluoghi). Il Qc del Piano Strutturale in forma associata ha inoltre elaborato un'analisi della pericolosità sismica equiparabile al primo livello richiesto dalla citata delibera regionale, all'epoca non ancora vigente. Da questa prima analisi, era emerso che i fusi granulometrici delle sabbie sepolte (paleoalvei) del Reno, recuperate da sondaggi di letteratura ed effettuati nel Comune di Bologna, Castel Maggiore e Argelato, ricadevano costantemente entro il fuso predisponente la liquefacibilità. Per questo motivo, gli studi geologici e sismici successivamente elaborati (dal 2007 al 2010) per i Piani Strutturali dei singoli Comuni dell'unione, hanno consentito ulteriori approfondimenti, anche in merito alle valutazioni quantitative della possibilità di liquefazione dei sedimenti granulari saturi in caso di sisma. In questo senso, nelle aree urbanizzate (capoluogo e principali frazioni) e urbanizzabili, sono state espletate verifiche che hanno richiesto indagini geognostiche (sondaggi a carotaggio continuo con prelievo di campioni; penetrometrie CPTE/CPTU), indagini geofisiche (MASW; Re.Mi.; SCPT; tomografie sismiche a rifrazione; acquisizioni HVSR), e prove di laboratorio anche molto raffinate e costose su campioni di sabbie (prove triassiali 2

4 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA cicliche) prelevati da terebrazioni (nei Comuni di Castel Maggiore e Argelato). Lo studio geologico e sismico elaborato per il PSC del Comune di Pieve di Cento (Viel & Sangiorgi, 2008) ha dunque permesso di zonizzare il territorio anche in termini di amplificazione ( secondo livello di approfondimento, ai sensi della DAL n.112/2007) e potenziale propensione alla liquefazione, partendo dagli esiti delle sopracitate analisi, dai documenti geologici e idrogeologici e stratigrafici già elaborati per il QC del PSC associato. Successivamente agli studi geologici e sismici elaborati per il PSC, la Provincia di Bologna ha adottato (delibera n.4 del CP del 14 gennaio 2013) la Variante al PTCP in materia di rischio sismico che, sulla base delle indicazioni della DAL n.112/2007 ha sviluppato il primo livello di approfondimento geologico sismico, dando disposizioni ai Comuni su come e dove effettuare i successivi livelli di approfondimento, che potranno integrare e meglio definire le informazioni elaborate alla scala provinciale. La Variante al PTCP ha prodotto una specifica cartografia della pericolosità sismica preliminare: la tavola 2C Rischio Sismico Carta degli Effetti Locali Attesi alla scala 1: per la pianura e 1: per la collina e montagna; ha inoltre elaborato una nuova normativa finalizzata alla riduzione del rischio sismico, che definisce e chiarisce i ruoli e gli approfondimenti richiesti nei vari strumenti urbanistici comunali, il loro rapporto con la pianificazione sovraordinata e i tempi richiesti per il loro adeguamento alla Variante stessa. Alla luce di questo ulteriore aggiornamento del PTCP, tutti i Comuni dell'unione Reno- Galliera (e pertanto anche Pieve di Cento) hanno manifestato l'interesse, già in sede di conferenza di pianificazione della citata Variante al PTCP di rivedere la propria cartografia e normativa in materia di rischio sismico, a recepimento dei contenuti riportati nella successiva Variante al PTCP in tema di rischio sismico (Tavola 2C e disposizioni normative). L'aggiornamento degli studi sismici, ha permesso di rivedere in modo non sostanziale la Microzonazione Sismica, ai fini di una migliore coerenza degli esiti tra tutti i Comuni dell'unione, che costituisce riferimento anche per questa ulteriore fase di pianificazione. Per quanto detto, lo Studio scrivente è stato incaricato dall'amministrazione, delle analisi di caratterizzazione edificatoria preliminari relative agli Ambiti inseriti nel POC (figura 1.1), necessarie per le successive scelte progettuali alla scala di PUA e per indirizzare le più dettagliate analisi geologiche che dovranno accompagnare le fasi progettuali di massima ed esecutive. 3

5 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA Figura 1.1 Stralcio della Tavola 1 elaborata per il POC di Pieve di Cento alla scala 1: In Tratteggiato rosso sono perimetrate le due aree inserite nel POC I successivi studi geologici da espletarsi nelle fasi attuative (PUA) o esecutive (solamente per gli interventi puntuali) dovranno approfondire anche lo studio di caratterizzazione sismica locale, ai sensi della citata DAL n.112/2007. Nelle successive pagine della relazione si esporranno le metodologie seguite e gli esiti del lavoro espletato. In conclusione, si è giunti a elaborare una proposta normativa nenerale per tutti gli ambiti inseriti nel POC, infine a elaborare per ogni Ambito una scheda di sintesi specifica scheda sintesi che descrive: - il contesto geologico ed idrogeologico; - la caratterizzazione geotecnica preliminare del sottosuolo desunta dagli esiti delle prove geognostiche e geofisiche di repertorio; - la caratterizzazione sismica di riferimento (estrapolata dagli studi di pericolosità e di Microzonazione sismica elaborati per il PSC); - l'approfondimento sismico da espletarsi nelle fasi di PUA e/o esecutive, in merito 4

6 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA all'analisi degli effetti locali potenziali (amplificazione del segnale sismico al suolo; potenziale di liquefacibilità dei sedimenti granulari saturi); - prescrizioni relative alle modalità tecniche e strumentali di indagine, al numero minimo di prove, ad eventuali maggiori profondità di prospezione, da effettuarsi nella fase di PUA, in relazione al contesto geologico, geotecnico e di Microzonazione sismica. 5

7 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA 2 Metodo di lavoro 2.1 Contesto geologico e idrogeologico preliminare Per la caratterizzazione geologica e idrogeologica dei singoli ambiti inseriti nel POC si sono assunte le analisi già elaborate per la redazione della Relazione Geologica allegata al Quadro Conoscitivo Sistema Naturale e Ambientale del PSC in forma associata (Comuni dell'unione Reno-Galliera. In particolare ci si è riferiti alle seguenti tavole: Tav. AC 1.1b Carta Litologica Morfologica (scala 1/25.000) Tav. AC 1.2b Carta Idrogeologica (scala 1/25.000) Tav. AC Carta Geologica (scala 1/25.000) 2.2 Indagini geognostiche e geofisiche di riferimento Per lo studio dei singoli Ambiti del POC si sono utilizzate informazioni di sottosuolo pregresse desunte: dalle indagini già di riferimento per il Quadro Conoscitivo del Piano Strutturale Comunale del 2008; dalla banca dati geognostica aggiornata della Regione Emilia Romagna (penetrometrie, sondaggi a catoraggio continuo o trivellazioni, stratigrafie di pozzi esplorativi per ricerche idrogeologiche). All interno delle indagini relative al PSC si rendono ovviamente disponibili sia le prove penetrometriche con punta elettrica CPTE/CPTU che le terebrazioni, oltre che alle numerose prove geofisiche, fra cui MASW (Multi-channel Analysis of Surface Waves) e misure HVSR (tromografie) eseguite dalla Studio scrivente. La figura 2.1 riporta un inquadramento delle prove geognostiche e geofisiche di riferimento per gli Ambiti inseriti nel POC. 2.3 Zonizzazione geotecnica preliminare Le conoscenze di sottosuolo acquisite con le prove penetrometriche consentono di estrapolare, per ogni Ambito studiato, le caratteristiche geotecniche necessarie per la 6

8 $# P C030 $# C0 $# P C036 $# P C029 $# $# P C _pdc/rep/ r 1_pdc/psc/TR P652 # P649 # 6 2_pdc/rep/CPT3 $ $ C050 2_pdc/rep/CPT2 1_pdc/psc/MASW2 Ñ $ C051 $ $ $ 2_pdc/rep/CPT C052 2_pdc/rep/CPT1 $ C049 $ C037 $# P037 Figura Localizzazione delle indagini geognostiche e geofisiche di riferimento per le due Ambiti di POC (il perimetro delle aree è indicativo)

9 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA definizione preliminare di edificabilità. Per questo lavoro si è voluto proporre una zonizzazione geotecnica preliminare di riferimento per tutti i comparti studiati, basata sugli esiti delle penetrometrie statiche (resistenze di punta) nei due intervalli più utili ai fini edificatori per costruzioni di normale impegno costruttivo: da -1 a -5 metri sotto il piano campagna (p.c.) è l intervallo entro cui si collocano le strutture di fondazione superficiali. La conoscenza della qualità meccanica di questo intervallo è quindi importante per le valutazioni di ammissibilità delle pressioni imposte ai terreni sia in termini di rottura dei sedimenti, sia in termini di interazione terreni-struttura; da -5 a -10 metri sotto il p.c. questo secondo spessore rappresenta l intervallo di sedimenti entro cui normalmente si esauriscono i cedimenti indotti da sovrappressioni distribuite da fondazioni superficiali. Per quanto detto, sono state distinte classi geotecniche caratterizzate da differenti qualità edificatorie, per fornire una guida preliminare alla campagna gnostica delle successive fasi (PUA e progettazione specifica), obbligatoria ai sensi del D.M. 11/03/1988 e rammentando che solamente prove geognostiche specifiche, effettuate con la dovuta densità, potranno definire correttamente le caratteristiche meccaniche dei terreni (noti i parametri strutturali degli interventi insediativi da definire nelle successive fasi progettuali). Occorre infine evidenziare che nella valutazione della qualità meccanica, i valori ricavati dalle penetrometrie (resistenze di punta) sono stati mediati in modo cautelativo, enfatizzando i valori bassi entro i due intervalli considerati. Per la zonizzazione, si sono dunque proposte le seguenti classi: SS = Zone caratterizzate da terreni di qualità scadente (rp < kpa) sia nel primo che nel secondo intervallo considerato. Possono essere considerate edificabili con le normali tecniche costruttive (fondazioni superficiali a "nastro" - trave rovescia continua legata -), per insediamenti di modesto impegno (pressioni di esercizio non superiori a 10 t/ml). Per edifici anche di normale impegno (pressioni di esercizio di t/ml), possono presentarsi limitazioni dovute sia all'interazione struttura-sedimenti (cedimenti assoluti e differenziali), sia all'entità della pressione di esercizio, tali da richiedere fondazioni particolari; SD = Zone caratterizzate da terreni di qualità scadente (rp <1.000 kpa) nel primo intervallo (fino a - 5 m dal p.c.), e da terreni di qualità da normale (1.000 < rp < kpa) a discreta (> kpa) nel secondo strato. Sono zone edificabili con normali tecniche costruttive, per insediamenti di modesto impegno; le caratteristiche meccaniche dei terreni benché complessivamente migliori della classe "SS" richiedono comunque cautela ed analisi geognostiche dettagliate. Per edifici di un certo impegno (pressioni di esercizio > 12 t/ml) 8

10 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA possono rivelarsi necessarie fondazioni che trasferiscano i carichi statici al secondo intervallo di qualità migliore. I comparti interessati da questa zona di edificabilità possono presentare limitazioni, all'impiego di fondazioni superficiali, legate all'entità della pressione di esercizio e dei cedimenti assoluti e differenziali; DS = Zone caratterizzate da terreni dotati di qualità meccaniche da normali (1.000 < rp < kpa) a discrete (> kpa) nel primo intervallo (fino a 5 m dal p.c.), e da qualità scadente (rp < kpa) nel secondo strato. Sono aree edificabili con normali tecniche costruttive (fondazioni superficiali a "nastriformi" continue e legate), per insediamenti di normale impegno (edifici residenziali fino a due piani, con pressioni fino a 12 t/ml di fondazione). In questa zona di edificabilità, per alcuni comparti, possono presentarsi limitazioni legate all'interazione sedimenti-struttura, cioè ai cedimenti assoluti o differenziali ed all entità delle pressioni di esercizio; DD = Zone dotate di terreni di qualità meccaniche da normali (1.000 < rp < kpa) a discrete (> kpa) per entrambi gli strati considerati. In questa zona di edificabilità, le possibili variazioni di caratteristiche tra il primo ed il secondo intervallo possono essere molto grandi, tali da richiedere ulteriori suddivisioni in sottoclassi. Le due sottoclassi DD1 e DD2, rappresentano rispettivamente un andamento del parametro meccanico (rp) vicino, rispettivamente, alle situazioni della classe SD, oppure della classe DS. L'edificabilità con normali tecniche costruttive è in genere assicurata, per questa classe. Nei casi in cui sono verificate caratteristiche meccaniche classificabili come classe DD1 o classe DD2, vi possono essere limitazioni anche per edifici di normale impegno o a causa dei cedimenti assoluti o differenziali, oppure alle pressioni di esercizio. 2.4 Pericolosità sismica Gli elaborati cartografici di riferimento Il panorama legislativo in materia di sismica, è stato profondamente trasformato dalle recenti normative nazionali (Ordinanza PCM. n. 3274/2003, D.M. 159/2005, Ordinanza PCM. n. 3519/2006, infine dalle Norme Tecniche per le costruzioni con D.M. Del 14/01/2008) che entrate in vigore il 1 luglio Per quanto attiene la normativa di programmazione territoriale, la Regione EmiliaRomagna ha approvato (con Delibera Regionale n. 112 del maggio 2007) gli <<Indirizzi per gli studi di microzonazione sismica in Emilia-Romagna per la pianificazione 9

11 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA territoriale e urbanistica>>, elaborati sulla scorta degli esiti delle indagini sismiche che la Regione Emilia-Romagna ha effettuato nel territorio regionale. La delibera fornisce tabelle e formule propedeutiche alla valutazione semplificata dell amplificazione locale e definisce criteri di approfondimento differenziati (per <<livelli>>) a seconda delle fasi di programmazione affrontate e del contesto di pericolosità locale riscontrato. Sulla base dei contenuti della delibera regionale n.112/2007 lo studio sismico elaborato per il PSC di Pieve di Cento e il suo recente adeguamento (si rimanda all'introduzione) hanno prodotto gli specifici elaborati cartografici e le normative di riferimento per il POC. In sintesi, l'adeguamento espletato dal Comune di Pieve di Cento, è consistito: nella stesura della Tavola A Pericolosità sismica Tavola sovracomunale delle aree suscettibili di effetti locali, alla scala 1/25.000, che rappresenta un'ulteriore rielaborazione degli esiti del primo livello di approfondimento per i Comuni dell'unione Reno-Galliera e per il Comune di Malalbergo e assumendo gli esiti dello studio sismico preliminare contenuti nella Variante al PTCP in materia sismica, con particolare riferimento alla già citata Tavola 2C. Questo nuovo elaborato sostituisce, pertanto, la corrispondente cartografia alla scala 1/25.000, elaborata nel 2006, in sede di PSC associato ( Tavola 3 Carta Macro-zone Sismiche ); nella stesura della Tavola 1a Pericolosità Sismica Tavola comunale delle aree suscettibili di effetti locali, alla scala 1/5.000 che riporta gli esiti di tale approfondimento alla scala cartografica di maggior dettaglio, così come richiesto dalla DAL n.112/2007. Questa cartografia riporta gli esiti degli ulteriori approfondimenti di pericolosità sismica per quanto riguarda la propensione alla liquefazione, espletati nel territorio urbanizzato e urbanizzabile. Questo nuovo elaborato sostituisce la corrispondente cartografia alla scala 1/5.000, elaborata nel 2008, in sede di PSC ( Tavola 1 Microzonazione Sismica ); nella stesura della Tavola 2 Microzonazione Sismica semplificata, alla scala 1/5.000 che riporta gli esiti dell'approfondimento della risposta sismica semplificata (secondo livello) alla scala cartografica di maggior dettaglio, così come richiesto dalla DAL n.112/2007. Questo nuovo elaborato sostituisce la corrispondente cartografia alla scala 1/5.000, elaborata nel 2008, in sede di PSC ( Tavola 1 Microzonazione Sismica ); nella stesura di una nuova specifica normativa di PSC e di indirizzi operativi in materia sismica nella stesura di una ulteriore appendice da allegare al RUE comunale che riporta i 10

12 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA criteri applicativi per gli ulteriori approfondimenti sismici ( terzo livello ) richiesti nel territorio comunale. Resta bene inteso che, per gli approfondimenti geologici e sismici, si rimanda anche alla Relazione Geologica e alle cartografie elaborate per il QC del PSC associato (2004; 2006) e alla Relazione Geologia e Sismica redatta per il PSC di Pieve di Cento (2008) Le aree suscettibili di effetti locali (Tavola A e Tavola 1) L analisi della pericolosità di liquefazione affrontata negli studi per i PSC dei Comuni dell Unione Reno Galliera ha consentito di proporre una classificazione di pericolosità ancora generale e preliminare, fondata sulla ricostruzione paleogeografica del sottosuolo e sugli esiti delle analisi quantitative della liquefacibilità. Questo ulteriore approfondimento, rispetto a quanto evidenziato nel QC del PSC associato, ha interessato la porzione di territorio comunale urbanizzato e urbanizzabile, cioè dove si concentrano maggiormente le informazioni di sottosuolo pregresse; nelle nuove aree di previsione si sono maggiormente concentrate le nuove indagini geognostiche e geofisiche eseguite per il PSC. In particolare, la tavola 1 Pericolosità sismica rielaborata in occasione della Variante al PSC in materia di rischio sismico individua le aree omogenee suscettibili di effetti locali nel territorio comunale studiato e cioè: II possibilità di liquefazione con cedimenti, tessiture e spessore da controllare corrispondono alle situazioni in cui risultano segnalate sabbie pulite e/o sabbie con abbondante matrice fine nei primi 15 metri di sottosuolo, con spessori generalmente compresi tra 1 4 metri. Queste aree risultano equivalenti dal punto di vista normativo alle aree L2 definite dal PTCP ( art.6.14 delle NTA); III liquefazione poco probabile corrispondono alle situazioni in cui la presenza di tessiture granulari è verificata, almeno nei primi metri, spesso con abbondante matrice fine o con potenze degli strati molto inferiori al metro. Queste aree risultano equivalenti dal punto di vista normativo alle aree L2 definite dal PTCP ( art.6.14 delle NTA); L1 Area soggetta ad amplificazione per caratteristiche litologiche e potenziale presenza di terreni predisponenti la liquefazione corrispondono a situazioni in cui vi può essere una potenziale presenza di sabbie prevalenti, sulla base di esiti diretti ricavati da prove geognostiche eseguite in aree limitrofe a quelle di interesse; queste aree risultano equivalenti dal punto di vista normativo alle aree L1 definite dal PTCP ( art.6.14 delle NTA) 11

13 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA C area con propensione alla liquefazione non riscontrata, soggette ad amplificazione per caratteristiche litologiche e a potenziali cedimenti queste aree risultano equivalenti dal punto di vista normativo alle aree C definite dal PTCP ( art.6.14 delle NTA). La tavola 1a distingue quali aree suscettibili di effetti locali in caso di sisma necessitino di un analisi semplificata (secondo livello) e quali di esse necessitino di analisi più approfondite (terzo livello). È dunque possibile attribuire a ogni ambito inserito nel POC la relativa pericolosità locale e individuare quali di essi necessitino di indagini più approfondite, da espletarsi in ossequio alla specifica normativa vigente (DAL n.112/2007; art del PTCP; Norme e indirizzi operativi in materia sismica elaborati per il PSC in forma associata; Norme del PS comunale e Appendice al RUE con i criteri applicativi per gli approfondimenti). La Tavola 1 sostituisce la corrispondente cartografia alla scala 1/5.000 precedentemente elaborata in sede di Piano Strutturale Comunale (Tav. 1 Microzonazione sismica) Microzonazione sismica (tavola 2) La Tavola 2 Microzonazione Sismica semplificata del Comune di Pieve di Cento, riporta gli esiti della Microzonazione Sismica di secondo livello di approfondimento, così come richiesto dalla DAL n.112/2007. Quest'ultima revisione, rispetto a quanto già elaborato in sede di studi per il PSC, ha permesso di: omogeneizzare le zone di eguale risposta sismica; rivedere le sigle delle zone, in quanto non si è più tenuto conto della categoria di sottosuolo desunta dalle NTC 2008, che era stata implementata nella Microzonazione per meglio evidenziare le porzioni di territorio in cui le Vs equivalenti (Vs30) risultavano <180 m/s o al limite con la categoria D; rivedere i limiti dello studio di Microzonazione, sulla base della cartografia e dei perimetri aggiornati delle aree urbanizzate e urbanizzabili. La Microzonazione Sismica semplificata è stata elaborata sulla base: 1. del macro contesto geologico per Pieve di Cento: Pianura 2 (Pianura caratterizzata da profilo stratigrafico costituito da alternanze di sabbie e peliti, con spessori anche decametrici talora con intercalazioni di orizzonti di ghiaie di spessore anche decine di metri - con substrato profondo di 100 metri da piano campagna); 12

14 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA 2. della risposta sismica locale semplificata secondo la stima di coefficienti di amplificazione (PGA/PGA0 e SI/SI0 per gli intervalli 0,1-0,5 s e 0,5-1 s), fondata sulla distribuzione delle velocità delle onde di taglio nei primi 30 metri di sottosuolo (Vs 30) e sugli esiti definiti dagli abachi riportati nella DAL n 112/2007(allegato 2). Per il territorio studiato di Pieve di Cento si sono distinti con numero arabo i seguenti esiti di risposta sismica locale semplificata: 3 FA (PGA) =1,5; FA SI (0,1-0,5 s) =1,8; FA SI (0,5-1 s) =2,5 In conclusione, la tavola 2 individua cartograficamente, nel territorio studiato di Pieve di Cento, le seguenti microzone con caratteristiche omogenee dal punto di vista sismico (amplificazione e classi di propensione alla liquefazione derivate dagli approfondimenti già riportati nella Tavola 1), indicando per ognuna di esse se risultano subordinate o meno allo svolgimento di ulteriori indagini di terzo livello : ZONA 3 Liquefazione: non si riscontrano sedimenti liquefacibili nei primi 15 metri di sottosuolo. Fattori di amplificazione locale semplificata: FA(Pga) =1,5 FA SI (0,1s 0,5s) =1,8 FA SI (0,5s 1,0s) =2,5. Analisi e approfondimenti: non sono richiesti particolari approfondimenti di carattere sismico; non si richiedono prove penetrometriche CPTU preventive. Se le indagini puntuali riscontrassero sedimenti potenzialmente liquefacibili lo studio dovrà prevedere ulteriori verifiche quantitative seguendo le procedure indicate nell Appendice del RUE e in coerenza con i contenuti della DAL n 112/2007 (allegato 3). ZONA L1-3 Liquefazione: liquefazione potenziale da verificare. Corrisponde a situazioni in cui vi può essere una potenziale presenza di sabbie prevalenti, sulla base di esiti diretti ricavati da prove geognostiche eseguite in aree limitrofe a quelle di interesse. Queste aree risultano equivalenti dal punto di vista normativo alle aree L1 definite dal PTCP ( art.6.14 delle NTA) Fattori di amplificazione locale semplificata: FA(Pga) = 1,5 FA SI (0,1s 0,5s) = 1,8 FA SI (0,5s 1,0s) = 2,5. Analisi e approfondimenti: sono richiesti approfondimenti quantitativi della liquefacibilità e dei cedimenti post sisma (III livello conoscitivo) seguendo le procedure indicate nell Appendice del RUE e in coerenza con i contenuti della DAL 112/2007 (allegato 3). A tal fine è opportuno espletare anche un approfondimento relativamente al contesto idrogeologico locale (stima delle soggiacenze minime). 13

15 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA ZONA III-3 Liquefazione: possibilità di liquefazione poco probabile. A questa Zona corrispondono situazioni in cui la presenza di tessiture granulari è verificata, almeno nei primi10 12 metri, spesso con abbondante matrice fine o con potenze degli strati molto inferiori al metro. Si tratta comunque di sedimenti in cui occorre verificare la propensione effettiva alla liquefazione, sotto impulsi ciclici dotati di magnitudo 5,5. Fattori di amplificazione locale semplificata: (Pga) =1,5 FA SI (0,1s 0,5s) =1,8 FA SI (0,5s 1,0s) =2,5. Analisi e approfondimenti: sono richiesti approfondimenti quantitativi della liquefacibilità e dei cedimenti post sisma (III livello conoscitivo) seguendo le procedure indicate nell Appendice del RUE e in coerenza con i contenuti della DAL n 112/2007 (allegato 3). A tal fine è opportuno espletare anche un approfondimento relativamente al contesto idrogeologico locale (stima delle soggiacenze minime). ZONA II-3 Liquefazione: possibilità di liquefazione con cedimenti, tessiture e spessori da controllare. A questa Zona corrispondono situazioni in cui risultano presenti sabbie e/o sabbie con abbondante matrice fine nei primi metri di sottosuolo, con spessori generalmente compresi tra 1 4 metri. Si tratta di sedimenti in cui è possibile che avvenga liquefazione, sotto impulsi ciclici dotati di magnitudo 5,5. Fattori di amplificazione locale semplificata: FA(Pga) =1,5 FA SI (0,1s 0,5s) =1,8 FA SI (0,5s 1,0s) =2,5. Analisi e approfondimenti: sono richiesti approfondimenti quantitativi della liquefacibilità e dei cedimenti post sisma (III livello conoscitivo) seguendo le procedure indicate nell Appendice del RUE e in coerenza con i contenuti della DAL n 112/2007 (allegato 3). A tal fine è opportuno espletare anche un approfondimento relativamente al contesto idrogeologico locale (stima delle soggiacenze minime). È dunque possibile identificare in quale microzona sismica ricade ogni ambito inserito nel POC e individuare per quali di essi siano necessarie indagini più approfondite, da espletarsi in ossequio alla specifica normativa vigente (DAL n.112/2007; art del PTCP; Norme e indirizzi operativi in materia sismica elaborati per il PSC in forma associata; Norme del PS comunale e Appendice al RUE con i criteri applicativi per gli approfondimenti). La Tavola 2 sostituisce la cartografia alla scala 1/5.000 precedentemente elaborata in sede di Piano Strutturale Comunale (Tav. 1 Microzonazione sismica). 14

16 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA 3 Proposta normativa per gli ambiti inseriti nel POC Per le aree inserite nel POC di Pieve di Cento, sono state elaborate norme e prescrizioni, in particolare per definire gli approfondimenti geotecnici, idrogeologici e sismici da espletare nella successiva fase attuativa PUA e/o esecutiva. Queste indicazioni sono riportate nelle schede relative ad ogni singolo ambito. Di seguito, si riportano le norme di carattere generale, valide per tutti gli areali inseriti nel POC: Lo studio geologico e sismico da espletarsi in fase di POC/PUA (ai sensi del par.4 delle <<Norme ed Indirizzi operativi in materia sismica>> del PSC), dovrà risultare coerente con i contenuti richiesti dalla legge n. 64 del 02/02/1974, dal DM dell'11/03/1988 e DM 14/01/2008 e DAL 112/2007 della Regione Emilia-Romagna. Lo studio dovrà risultare inoltre coerente con la normativa sismica elaborata per il PSC e con quanto indicato nell'appendice al RUE (<<Indirizzi e Criteri operativi per le indagini e gli approfondimenti in materia sismica nel territorio comunale>>). Le schede di POC riportano il numero minimo di indagini geognostiche e geofisiche da eseguirsi in ogni areale del POC; il numero delle verticali d'indagine e la loro profondità, dovranno essere congrui all'importanza delle opere di progetto e dovranno essere spinte in profondità fino a garantire un intervallo di conoscenza proporzionato alle strutture, ma comunque al minimo di 20 metri dal piano campagna. Per gli ambiti specificati nelle schede, sono richiesti approfondimenti sismici di terzo livello per quanto riguarda gli aspetti quantitativi di propensione alla liquefazione, di cedimenti post sisma dei sedimenti e di risposta sismica locale. Gli ulteriori approfondimenti, se richiesti nella relativa scheda, dovranno prevedere, ineludibilmente, prove penetrometriche elettriche con piezocono (CPTU) da spingersi fino a 20 metri di profondità. Le indagini geognostiche e geofisiche da realizzare dovranno confermare o rettificare gli esiti dello studio di MZS comunale semplificata che dovrà essere riferimento per le analisi del POC e del PUA. Le analisi più speditive di quantificazione della liquefacibilità e dei cedimenti post sisma elaborate sulla base degli esiti delle prove CPTU potranno basarsi sulla stima del rapporto CRR/CSR e dovranno utilizzare i seguenti parametri sismici di riferimento: accelerazione massima orizzontale al suolo ag definita per Pieve di Cento dalla DAL 15

17 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA 112/2007 (a =0,158g) moltiplicata per il fattore di amplificazione FA(Pga) attribuito alla Zona sismica omogenea della MZS (FA =1,5) terremoto di progetto con M 5.9 (come definito nella banca dati DISS - Database of Potential Souces for Earthquake Larger than M 5.5 in Italy ) Nel caso gli esiti speditivi ricavati dalle prove CPTU riscontrassero intervalli liquefacibili e/o cedimenti post sisma significativi, con effetti non trascurabili in superficie o alle quote di incastro delle possibili fondazioni di progetto, si dovrà procedere ineludibilmente alle seguenti verifiche più approfondite: modellazione numerica della risposta sismica locale, da espletarsi con programma di calcolo, in grado di fornire anche i parametri necessari per la valutazione del CSR (Cyclic Stress Ratio) prelievo di campioni di sedimenti negli intervalli più critici interessati da potenziale liquefazione, per effettuare specifiche prove geotecniche di laboratorio (es. prove triassiali cicliche), e finalizzate alla valutazione delle resistenze alla liquefazione (CRR) dello strato/intervallo in questione prelievo di campioni di sedimenti fini a bassa coesione, negli intervalli interessati da potenziale perdite di resistenza ( ciclyc softening ) e cedimenti, per effettuare specifiche analisi di laboratorio (contenuto d'acqua; limiti di Atterberg; prove edometriche, ecc.). Le indagini dovranno essere finalizzate alla definizione del livello statico della falda locale (fondamentale anche per gli aspetti sismici liquefazione e cedimenti), alla determinazione dei parametri meccanici di massima e alla definizione tessiturale del sottosuolo indagato. 16

18 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA 4 Schede di sintesi per gli ambiti e sub ambiti di POC Si riportano le schede delle singole aree inserite nel POC. Le schede forniscono una sintesi del contesto geologico e idrogeologico, della caratterizzazione geotecnica preliminare, della pericolosità sismica locale (aree suscettibili di effetti locali e Microzonazione Sismica elaborate per il PSC). Le schede indicano le principali prove geognostiche e geofisiche di riferimento per le analisi relative agli Ambiti di POC (figura 2.1, capitolo 2). Infine, le schede riportano le prescrizioni e gli ulteriori approfondimenti da espletarsi nella successiva fase attuativa e/o esecutiva. 17

19 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA AMBITO B (Capoluogo; figura 2.1) Prove geognostiche/geofisiche di riferimento Prove geognostiche P036; C036; C029; P652 Prove geofisiche 1_pdc/psc/TR1 I diagrammi delle prove di repertorio comunale ("psc e rep ) sono riportati nell'<<archivio prove geognostiche e geofisiche di riferimento>> allegato alla variante specifica al PSC 1/2012), mentre le prove d'archivio della B/D geognostica regionale sono consultabili nel sito del Servizio Geologico Sismico e dei Suoli della Regione Emilia-Romagna. Inquadramento geologico e idrogeologico Tessiture superficiali e ambiente deposizionale (Tav AC 1.1b e Tav. AC del QC PSC in forma associata) sabbie di piana alluvionale - depositi di canale del Reno e di argine prossimale. Idrogeologia (Tav AC 1.2b del QC PSC in forma associata) prima falda con soggiacenza media di circa 4 m. Deflusso sotterraneo verso NNE. Caratterizzazione geotecnica preliminare Zonizzazione geotecnica SD zone caratterizzate da terreni di qualità scadente (rp <1.000 kpa) nel primo intervallo (fino a - 5 m dal p.c.), e da terreni di qualità da normale (1.000 < rp < kpa) a discreta (> kpa) nel secondo strato. Sono zone edificabili con normali tecniche costruttive, per insediamenti di modesto impegno; le caratteristiche meccaniche dei terreni richiedono comunque cautela ed analisi geognostiche dettagliate. Per edifici di un certo impegno (pressioni di esercizio > 12 t/ml) possono rivelarsi necessarie fondazioni che trasferiscano i carichi statici al secondo intervallo di qualità migliore. I comparti interessati da questa zona di edificabilità possono presentare limitazioni, all'impiego di fondazioni superficiali, legate all'entità della pressione di esercizio e dei cedimenti assoluti e differenziali. Pericolosità e Microzonazione sismica semplificata (DAL n.112/2007) Aree suscettibili di effetti locali (Tav. 1 Variante PSC) Area L1 liquefazione potenziale da verificare. Queste aree risultano equivalenti dal punto di vista normativo alle aree L1 definite dal PTCP ( art.6.14 delle NTA) ovvero area <<soggetta ad amplificazione e a potenziale presenza di terreni predisponenti la liquefazione sabbie prevalenti potenziali>>. Microzonazione sismica (Tav. 2 Variante PSC) Zona L1-3 contesto Pianura 2 ; amplificazione FA(Pga) =1,5, FA SI (0,1s 0,5s) =1,8, FA SI (0,5s 1,0s) =2,5; liquefazione potenziale da verificare (richiesti approfondimenti di terzo livello). Prescrizioni e approfondimenti richiesti per la fase di PUA Lo studio geologico e sismico da espletarsi in fase di POC/PUA (ai sensi del par.4 delle citate <<Norme ed Indirizzi operativi in materia sismica>> del PSC), dovrà risultare coerente con i contenuti richiesti dalla legge n. 64 del 02/02/1974, dal DM dell'11/03/1988 e DM 14/01/2008 e DAL 112/2007 della Regione Emilia-Romagna. Lo studio dovrà risultare inoltre coerente con la normativa sismica elaborata per il PSC e con quanto indicato nell'appendice al RUE (<<indirizzi e criteri operativi per le indagini e gli approfondimenti in materia sismica nel territorio comunale>>). Il numero delle verticali d'indagine e la loro profondità dovranno essere congrui all'importanza 18

20 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA delle opere di progetto e dovranno essere spinte in profondità fino a garantire un intervallo di conoscenza proporzionato alle strutture, ma comunque al minimo di 20 metri dal piano campagna. Sono richiesti approfondimenti sismici di terzo livello per quanto riguarda gli aspetti quantitativi di propensione alla liquefazione, di cedimenti post sisma dei sedimenti e di risposta sismica locale. Gli ulteriori approfondimenti, nei casi sopra indicati, dovranno prevedere, ineludibilmente, prove penetrometriche elettriche con piezocono (CPTU) da spingersi fino a 20 metri di profondità. Le indagini geognostiche e geofisiche da realizzare dovranno confermare o rettificare gli esiti dello studio di MZS comunale semplificata che dovrà essere riferimento per le analisi del PUA. Per l'ambito si richiedono le seguenti indagini minime da espletarsi in fase di PUA: TIPO INDAGINI N MINIMO PROF. MINIMA Penetrometrie statiche elettriche con piezocono (CPTU) 3 20m Indagine geofisica per la stima della Vs30 (MASW; Re.Mi; HVSR; ecc.) 1 30m Le analisi più speditive di quantificazione della liquefacibilità e dei cedimenti post sisma elaborate sulla base degli esiti delle prove CPTU potranno basarsi sulla stima del rapporto CRR/CSR e dovranno utilizzare i seguenti parametri sismici di riferimento: accelerazione massima orizzontale al suolo ag definita per Pieve di Cento dalla DAL 112/2007 (a =0,158g) moltiplicata per il fattore di amplificazione FA(Pga) attribuito alla Zona sismica omogenea della MZS (FA =1,5) terremoto di progetto con M 5.9 (come definito nella banca dati DISS - Database of Potential Souces for Earthquake Larger than M 5.5 in Italy ) Nel caso gli esiti speditivi ricavati dalle prove CPTU riscontrassero intervalli liquefacibili e/o cedimenti post sisma significativi, con effetti non trascurabili in superficie o alle quote di incastro delle possibili fondazioni di progetto, si dovrà procedere ineludibilmente alle seguenti verifiche più approfondite: modellazione numerica della risposta sismica locale, da espletarsi con programma di calcolo, in grado di fornire anche i parametri necessari per la valutazione del CSR (Cyclic Stress Ratio) prelievo di campioni di sedimenti negli intervalli più critici interessati da potenziale liquefazione, per effettuare specifiche prove geotecniche di laboratorio (es. prove triassiali cicliche), e finalizzate alla valutazione delle resistenze alla liquefazione (CRR) dello strato/intervallo in questione prelievo di campioni di sedimenti fini a bassa coesione, negli intervalli interessati da potenziale perdite di resistenza ( ciclyc softening ) e cedimenti, per effettuare specifiche analisi di laboratorio (contenuto d'acqua; limiti di Atterberg; prove edometriche, ecc.). Le indagini dovranno essere finalizzate alla definizione del livello statico della falda locale (fondamentale anche per gli aspetti sismici liquefazione e cedimenti), alla determinazione dei parametri meccanici di massima e alla definizione tessiturale del sottosuolo indagato. 19

21 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA AMBITO 3 (Capoluogo; figura 2.1) Prove geognostiche/geofisiche di riferimento Prove geognostiche 2_pdc/rep/CPT1-CPT2-CPT3-CPT4; C05O; C052 Prove geofisiche 1_pdc/psc/MASW2; I diagrammi delle prove di repertorio comunale ( psc e rep ) sono riportati nell'<<archivio prove geognostiche e geofisiche di riferimento>> allegato alla variante specifica al PSC 1/2012), mentre le prove d'archivio della B/D geognostica regionale sono consultabili nel sito del Servizio Geologico Sismico e dei Suoli della Regione Emilia-Romagna. Inquadramento geologico e idrogeologico Tessiture superficiali e ambiente deposizionale (Tav AC 1.1b e Tav. AC del QC PSC in forma associata) sabbie e sabbie fini di piana alluvionale - depositi di canale del Reno e di argine prossimale. Idrogeologia (Tav AC 1.2b del QC PSC in forma associata) prima falda con soggiacenza media di circa 2,5 m. Deflusso sotterraneo verso NE. Caratterizzazione geotecnica preliminare Zonizzazione geotecnica l'area viene attribuita cautelativamente alla zona SS = caratterizzata da terreni di qualità scadente (rp < kpa) sia nel primo che nel secondo intervallo considerato. Possono essere considerate edificabili con le normali tecniche costruttive (fondazioni superficiali a "nastro" - trave rovescia continua legata -), per insediamenti di modesto impegno (pressioni di esercizio non superiori a 10 t/ml). Per edifici anche di normale impegno (pressioni di esercizio di t/ml), possono presentarsi limitazioni dovute sia all'interazione struttura-sedimenti (cedimenti assoluti e differenziali), sia all'entità della pressione di esercizio, tali da richiedere fondazioni particolari. Pericolosità e Microzonazione sismica semplificata (DAL n.112/2007) Aree suscettibili di effetti locali (Tav. 1 Variante PSC) Area II e L1 (porzione est dell'ambito). In particolare per area II possibilità di liquefazione con cedimenti, tessiture e spessore da controllare. Corrispondono alle situazioni in cui risultano segnalate sabbie pulite e/o sabbie con abbondante matrice fine nei primi 15 metri di sottosuolo, con spessori generalmente compresi tra 1 4 metri. Si tratta di sedimenti in cui è possibile che avvenga liquefazione, sotto impulsi ciclici dotati di magnitudo 5,5 (richiede analisi approfondite di terzo livello). Queste aree risultano equivalenti dal punto di vista normativo alle aree L2 definite dal PTCP ( art.6.14 delle NTA). Alla porzione di Ambito ricadente nell'area L1 si attribuisce invece liquefazione potenziale da verificare; risultano equivalenti dal punto di vista normativo alle aree L1 definite dal PTCP ( art.6.14 delle NTA) ovvero area <<soggetta ad amplificazione e a potenziale presenza di terreni predisponenti la liquefazione sabbie prevalenti potenziali>> Microzonazione sismica (Tav. 2 Variante PSC) Zona II-3 e L1-3 (porzione est dell'ambito). Contesto Pianura 2 ; amplificazione FA(Pga) =1,5, FA SI (0,1s 0,5s) =1,8, FA SI (0,5s 1,0s) =2,5; liquefazione: (per zona II-3 possibilità di liquefazione con cedimenti, tessiture e spessori da controllare, mentre per zona L1-3 da verificare; in ogni caso, per l'intero Ambito sono richiesti approfondimenti di terzo livello. 20

22 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA Prescrizioni e approfondimenti richiesti per la fase di PUA Lo studio geologico e sismico da espletarsi in fase di POC/PUA (ai sensi del par.4 delle citate <<Norme ed Indirizzi operativi in materia sismica>> del PSC), dovrà risultare coerente con i contenuti richiesti dalla legge n. 64 del 02/02/1974, dal DM dell'11/03/1988 e DM 14/01/2008 e DAL 112/2007 della Regione Emilia-Romagna. Lo studio dovrà risultare inoltre coerente con la normativa sismica elaborata per il PSC e con quanto indicato nell'appendice al RUE (<<indirizzi e criteri operativi per le indagini e gli approfondimenti in materia sismica nel territorio comunale>>). Il numero delle verticali d'indagine e la loro profondità dovranno essere congrui all'importanza delle opere di progetto e dovranno essere spinte in profondità fino a garantire un intervallo di conoscenza proporzionato alle strutture, ma comunque al minimo di 20 metri dal piano campagna. Sono richiesti approfondimenti sismici di terzo livello per quanto riguarda gli aspetti quantitativi di propensione alla liquefazione, di cedimenti post sisma dei sedimenti e di risposta sismica locale. Gli ulteriori approfondimenti, nei casi sopra indicati, dovranno prevedere, ineludibilmente, prove penetrometriche elettriche con piezocono (CPTU) da spingersi fino a 20 metri di profondità. Le indagini geognostiche e geofisiche da realizzare dovranno confermare o rettificare gli esiti dello studio di MZS comunale semplificata che dovrà essere riferimento per le analisi del PUA. Per l'ambito si richiedono le seguenti indagini minime da espletarsi in fase di PUA: TIPO INDAGINI N MINIMO PROF. MINIMA Penetrometrie statiche elettriche con piezocono (CPTU) 4 20m Indagine geofisica per la stima della Vs30 (MASW; Re.Mi; HVSR; ecc.) 1 30m Le analisi più speditive di quantificazione della liquefacibilità e dei cedimenti post sisma elaborate sulla base degli esiti delle prove CPTU potranno basarsi sulla stima del rapporto CRR/CSR e dovranno utilizzare i seguenti parametri sismici di riferimento: accelerazione massima orizzontale al suolo ag definita per Pieve di Cento dalla DAL 112/2007 (a =0,158g) moltiplicata per il fattore di amplificazione FA(Pga) attribuito alla Zona sismica omogenea della MZS (FA =1,5) terremoto di progetto con M 5.9 (come definito nella banca dati DISS - Database of Potential Souces for Earthquake Larger than M 5.5 in Italy ) Nel caso gli esiti speditivi ricavati dalle prove CPTU riscontrassero intervalli liquefacibili e/o cedimenti post sisma significativi, con effetti non trascurabili in superficie o alle quote di incastro delle possibili fondazioni di progetto, si dovrà procedere ineludibilmente alle seguenti verifiche più approfondite: modellazione numerica della risposta sismica locale, da espletarsi con programma di calcolo, in grado di fornire anche i parametri necessari per la valutazione del CSR (Cyclic Stress Ratio) prelievo di campioni di sedimenti negli intervalli più critici interessati da potenziale liquefazione, per effettuare specifiche prove geotecniche di laboratorio (es. prove triassiali cicliche), e finalizzate alla valutazione delle resistenze alla liquefazione (CRR) dello strato/intervallo in questione prelievo di campioni di sedimenti fini a bassa coesione, negli intervalli interessati da potenziale perdite di resistenza ( ciclyc softening ) e cedimenti, per effettuare specifiche analisi di laboratorio (contenuto d'acqua; limiti di Atterberg; prove edometriche, ecc.). 21

23 COMUNE DI PIEVE DI CENTO POC 2013/2018 RELAZIONE GEOLOGICA E SISMICA Le indagini dovranno essere finalizzate alla definizione del livello statico della falda locale (fondamentale anche per gli aspetti sismici liquefazione e cedimenti), alla determinazione dei parametri meccanici di massima e alla definizione tessiturale del sottosuolo indagato. 22

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25 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO Indice generale 1 Premessa Metodo di lavoro Studi di riferimento Piano delle indagini integrative Caratterizzazione geologica dell'area di studio Inquadramento geomorfologico e geologico Contesto idrogeologico Pericolosità sismica generale Pericolosità sismica di riferimento nazionale Microzonazione sismica semplificata (DAL 112/2007) Gli approfondimenti sismici di terzo livello Modellazione numerica della risposta sismica locale Liquefazione e cedimenti post sisma Conclusioni: fattibilità dell'intervento

26 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 1 Premessa Lo Studio scrivente è stato incaricato dall'unione Reno-Galliera di espletare lo studio geologico e sismico integrativo a corredo della Variante al primo Piano Operativo Comunale di Pieve di Cento. In particolare, lo studio consiste nell'elaborazione delle analisi sismiche di terzo livello, ai sensi della DAL regionale n.112/2007, per la porzione di Ambito B destinata a beneficio dell'amministrazione comunale e con previsione di edificazione pubblica diretta. La tavola 3 allegata al POC (figura 1.1) indica per questa porzione d'ambito B una prevista Su pari a 600 mq e la costruzione di edifici fino a 4 piani. Figura Stralcio della Tavola 3 elaborata per il POC di Pieve di Cento. L'area di studio è riportata con un colore pieno rosa scuro. La Regione Emilia-Romagna, attraverso uno specifico apparato normativo (LR 20/2000 e delibera Regionale n.112/2007 ( Indirizzi per gli studi di microzonazione 2

27 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO sismica in Emilia-Romagna per la pianificazione territoriale ed urbanistica ) ha imposto l'elaborazione di studi di pericolosità e di microzonazione sismica nella pianificazione territoriale, definendo criteri di approfondimento differenziati (<<livelli>>) a seconda delle fasi di programmazione affrontate e del contesto di pericolosità locale riscontrato. Nel caso in questione, il Comune di Pieve di Cento è dotato dello studio di Microzonazione Sismica (MS) del territorio urbanizzato e di previsione: l'area in oggetto ricade completamente nella zona L1 (vedi: tavola 1 Pericolosità sismica: tavola comunale delle aree suscettibili di effetti locali 1 ), ossia caratterizzata da <<liquefazione potenziale da verificare>> per la possibile presenza di intervalli granulari saturi e di potenza significativa (figure 1.2 e 1.3). Per questo motivo, l'approvazione di questa porzione di Ambito B, destinato alla diretta edificazione pubblica, è subordinata alla elaborazione di un ulteriore approfondimento delle caratteristiche di pericolosità sismica locali ai sensi della DAL n.112/2007. Figura Stralcio della Tavola 1 Pericolosità sismica: tavola comunale delle aree suscettibili di effetti locali (scala 1:5.000) elaborata a corredo della Variante al PSC di Pieve di Cento in materia di rischio sismico (2013). L'area di studio, oggetto degli approfondimenti, è compresa nel cerchiato rosso. 1 Cartografia a corredo della Variante in materia di Rischio Sismico del Comune di Pieve di Cento (2013), elaborata a seguito della proposta di intesa alla variante sl PTCP di Bologna e al PSC e in corso di approvazione. 3

28 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO Figura Stralcio della legenda della Tavola 1 Pericolosità sismica: tavola comunale delle aree suscettibili di effetti locali (scala 1:5.000) elaborata a corredo della Variante al PSC di Pieve di Cento in materia di rischio sismico (2013). Per quanto detto, nelle successive pagine della Relazione si descriveranno le metodologie seguite per espletare gli approfondimenti sismici di terzo livello e i relativi esiti. In particolare, si propone una specifica sintesi che descrive: - il piano delle indagini geognostiche e geofisiche espletate; - il metodo e gli esiti della modellazione numerica monodimensionale di risposta sismica locale, effettuata con il noto software SHAKE 2000; - il metodo e gli esiti delle verifiche quantitative della propensione alla liquefazione e dei cedimenti post sisma nei sedimenti granulari e poco coesivi; - la fattibilità dell'intervento di pianificazione. 4

29 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 2 Metodo di lavoro Il lavoro analitico svolto è impostato riferendosi a studi di repertorio e a prove geognostiche e geofisiche integrative, eseguite nella porzione di Ambito B oggetto degli approfondimenti sismici. 2.1 Studi di riferimento Per il contesto geologico, geomorfologico e idrogeologico locale ci si è riferiti alle informazioni contenute nel Quadro Conoscitivo al PSC in forma associata (Comuni delle associazioni Reno-Galliera e Terre di Pianura ), ed in particolare alla <<Tavola AC 1.1b - Carta litologico-morfologica>> (scala 1:25000), alla <<Tavola AC.1.2b Carta idrogeologica (scala 1:25000), elaborate dallo Studio Viel nel 2003 e alla <<Tavola AC Carta Geologica (scala 1:25.000). Per il contesto di sottosuolo profondo ci si è riferiti ai dati disponibili e pubblicati dal Servizio geologico Sismico e dei Suoli (SGSS) della nostra Regione e in particolare alla B/D geognostica e alle sezioni geologiche e sondaggi della pianura emiliano-romagnola. Per il contesto sismico locale il riferimento analitico è rappresentato dallo studio sismico elaborato per il PSC e dal suo recente adeguamento. In sintesi, l'adeguamento espletato dal Comune di Pieve di Cento, è consistito nella elaborazione della Tavola 1a Pericolosità Sismica Tavola comunale delle aree suscettibili di effetti locali, alla scala 1/5.000 che riporta gli esiti di tale approfondimento alla scala cartografica di maggior dettaglio, così come richiesto dalla DAL n.112/2007 e dalla normativa del PTCP. Questa cartografia riporta gli esiti degli ulteriori approfondimenti di pericolosità sismica per quanto riguarda la propensione alla liquefazione, espletati nel territorio urbanizzato e urbanizzabile; elaborazione della Tavola 2 Microzonazione Sismica semplificata, alla scala 1/5.000 che riporta gli esiti dell'approfondimento della risposta sismica semplificata (secondo livello) alla scala cartografica di maggior dettaglio, così come richiesto dalla DAL n.112/2007 e dalla normativa del PTCP (aree urbanizzate e urbanizzabili). Si sono considerati, inoltre, i dati di pericolosità sismica forniti dall INGV e pubblicati anche nel sito basati sulla più recente revisione della macrozonazione sismogenica del territorio nazionale; 5

30 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 2.2 Piano delle indagini integrative Prove penetrometriche statiche con punta elettrica e dotata di piezocono (CPTU) sono state eseguite due prove CPTU, spinte fino a rifiuto strumentale : CPTU1-15 metri dal piano campagna (p.c.) CPTU2-13 metri dal p.c. Le terebrazioni sono state realizzate con un penetrometro dotato di spinta da 200 kn, montato su mezzo semovente cingolato con ancoraggi laterali per incrementare il contrasto durante la penetrazione profonda (foto 3.1). La punta elettrica utilizzata, dotata anche di cella piezometrica presenta caratteristiche standard e la speciale attrezzatura utilizzata permette l acquisizione dei dati ogni cm di avanzamento attraverso lettura diretta delle resistenze. I dati di penetrazione (Qc, fs) sono stati elaborati per la stima automatica dei principali parametri meccanici fondamentali (vedi grafica in appendice): quota di falda locale, resistenza alla punta normalizzata (Qc1n), Ic, D.R., φ, cu, OCR, Modulo Edometrico. Indagine sismica attiva MASW si è eseguito uno stendimento MASW al fine di poter ricavare i valori delle velocità di propagazione delle onde di taglio Vs nel sottosuolo investigato. La prova consiste nel produrre una sollecitazione sulla superficie del terreno e nel registrare le vibrazioni prodotte a distanze note e prefissate. Nel sito si sono disposti 24 geofoni a 4.5 Hz con spaziatura regolare di 1 m, si eseguono diversi scoppi in linea (come riportato nello schema esemplificativo di figura 2.1) con lo stendimento alle seguenti distanze dal primo geofono: 2m 4m 6m - 8m - 10m 12m. Figura 2.1 Schema di stendimento MASW Le acquisizioni avvengono a 7642 Hz per 1s. Su questa acquisizione è eseguita un analisi ω-p (trasformata τ-p & trasformata di Fourier) al fine di discriminare l energia associata alle onde di Rayleigh (R). Al fine di ottenere l andamento delle Vs con la profondità, la curva ottenuta dal picking è invertita mediante una procedura automatica ai minimi quadrati (metodo Levenberg-Marquardt). Successivamente viene creato il profilo delle onde S associato alla curva teorica ottenuta. Si ricava infine il miglior modello individuato dall inversione ai minimi quadrati e quindi viene calcolato Il valore di Vs30 con la seguente formulazione: 6

31 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO Registrazione del rumore sismico (microtremori) del sottosuolo con tecnica HVSR Si è eseguita una registrazione sismica passiva con strumentazione tromografica portatile in dotazione dello Studio scrivente. Lo strumento dispone di tre canali di acquisizione connessi a tre velocimetri elettrodinamici ad alta risoluzione, in grado di misurare le componenti della velocità (moto) di ogni strato lungo le direzioni N-S; E-W; H-V. L elaborazione del microtremore misurato, fornisce i rapporti spettrali HVSR o H/V (Nogoshi & Igarashi, 1970), risultando efficace per la stima delle frequenze fondamentali di risonanza fr del sottosuolo: f r = Vs/4*H (con H = spessore dello strato). In questo modo, gli esiti delle misure tromografiche, opportunamente calibrati con la stratigrafia direttamente desunta dalle penetrometrie e dai dati di sottosuolo pregressi forniscono un ulteriore e utile supporto alla ricostruzione di sottosuolo ed alla stima della velocità media delle onde di taglio nel volume di sottosuolo investigato; la stima delle frequenze amplificanti del terreno consente anche una preliminare valutazione delle eventuali doppie risonanze con le tipologie di manufatti di progetto. La figura 2.2 localizza le prove geognostiche e geofisiche di riferimento per questo lavoro. Figura 2.2 Localizzazione delle prove geognostiche e geofisiche eseguite per questo lavoro. 7

32 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 3 Caratterizzazione geologica dell'area di studio 3.1 Inquadramento geomorfologico e geologico L'area di studio ricade in un contesto paleogeografico più recente di <<canale e argine prossimale>> attribuibile al Fiume Reno. Si tratta di una struttura sedimentaria molto ampia ed articolata, in cui si alternano canali sabbiosi e zone di intercanale limose. La complessiva morfologia ha andamento circa subparallelo all'attuale alveo del Reno e i depositi sabbiosi più superficiali hanno matrice per lo più limosa. La figura 3.1 propone uno stralcio della <<Carta Litologica-Morfologica>> (G. Viel, 2003) in scala 1: che costituisce elaborato cartografico del Quadro Conoscitivo del PSC in forma Associata e l'area di studio è dunque interessata da depositi più superficiali sabbiosi di piana alluvionale. Figura 3.1 Stralcio della Cartografia litologica-morfologica in scala 1: , elaborato del QC del PSC associato (G. Viel, 2003). Gli elementi puntuali rappresentano punti di controllo geognostico. La figura 3.2 riporta invece un estratto della Carta Geologica interattiva alla scala 1:10.000, pubblicata nel sito del Servizio Geologico Sismico e dei Suoli 2 regionale. La cartografia classifica i sedimenti alluvionali affioranti al subsintema di Ravenna (AES8) e in particolare al suo ordine più recente dell'unità di Modena (AES8a) caratterizzato da depositi superficiali con tessiture limoso sabbiose

33 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO Figura 3.2 Stralcio della Carta Geologica della Regione Emilia-Romagna, scala 1: In cerchiato rosso l'area studiata. Le indagini di repertorio e le ulteriori indagini penetrometriche eseguite internamente all'area di studio consentono di elaborare lo schema tessiturale del sottosuolo che caratterizza l'area di studio. Le prove CPTU hanno dimostrato una buona correlabilità degli esiti a dimostrazione che l'area studiata risulta omogenea dal punto di vista stratigrafico. In particolare le penetrometrie hanno attraversato fino a circa 5 metri sedimenti granulari (sabbie fini e limi), più o meno intercalati a sedimenti limosi. Si tratta, di depositi di rotta e di crevasse attribuiti al Fiume Reno. In calce alla relazione, si riportano i diagrammi tessiturali delle prove espletate. Per quanto riguarda il sottosuolo più profondo, le informazioni desunte dal sito del SGSS verranno descritte nel successivo capitolo, riguardo la procedura di valutazione della risposta sismica locale. 3.2 Contesto idrogeologico L'analisi del contesto idrogeologico locale meno profondo, più utile ai fini del presente studio, è estrapolabile dalla Carta Idrogeologica del PSC Associato (G. Viel, 2003); la figura 3.3 ne riporta lo stracio della zona di interesse. Tale cartografia riscontra una prima debole falda, ospitata nell'intervallo limoso sabbioso meno profondo, la cui ricarica appare principalmente legata all'alimentazione di subalveo del Fiume Reno e dei principali canali di scolo e bonifica. La ricostruzione della tavola d'acqua evidenzia una soggiacenza apparente (dislivello tra quota del p.c. e quota media piezometrica della falda) di circa 2,0 1,5 metri. Il campo di modo è invece caratterizzato da un deflusso sotterraneo diretto verso NNE. 9

34 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO Figura 3.3 Stralcio della <<Tavola AC.1.2b Carta Idrogeologica>>, scala 1: elaborata per il Quadro Conoscitivo del PSC elaborato in forma associata Reno-Galliera Terre di Pianura (G.Viel, 2004). L'area di studio è individuata con cerchio rosso Nelle due prove CPTU eseguite, il livello statico registrato dopo l'estrazione delle aste, è risultato a -2,0 metri dal p.c., confermando il contesto idrogeologico sopra descritto. 10

35 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 4 Pericolosità sismica generale 4.1 Pericolosità sismica di riferimento nazionale L ultima zonazione sismogenica del territorio nazionale è nota con la semplice sigla ZS9 (2004), prodotta dall Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). Questa zonazione rappresenta il più recente riferimento per gli studi di pericolosità sismica del territorio italiano, elaborata riferendosi anche ai più recenti background informativi sui terremoti ed in particolare alle ultime banche dati relative alle sorgenti sismogeniche italiane DISS e al catalogo CPTI 4. Figura istribuzione delle sorgenti sismogenetiche contenute in DISS 3.1 (foto aerea: Google Earth). Le sigle ITCS corrispondono alle zone mentre le sigle ITIS corrispondono alle sorgenti sismogeniche note. La figura 4.1 propone la sovrapposizione del territorio dei Comuni dell'unione Reno- Galliera con la distribuzione delle sorgenti sismogenetiche contenute nel database più aggiornato e disponibile DISS 3.1. Si evince che l area studiata ricade nel più ampio contesto sismico rappresentato dalla fascia più esterna dell'arco appenninico 3 <<Database of Potential Sources for Earthquake Larger than M5.5 in Italy >> (Valensise e Pantosti, 2001) 4 <<Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani, Gruppo di lavoro CPTI, >> 11

36 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO settentrionale. La sismicità è correlabile alla tettonica attiva del fronte compressivo del margine appenninnico sepolto più avanzato che giunge fino all'attuale Po. Più nel dettaglio, la banca dati DISS 3.1 indica che la porzione settentrionale del territorio di Pieve di Cento è compresa nella fascia sismogenetica ITCS051 Novi- Poggio Renatico. A questa zona sismogenica viene attribuita una magnitudo massima Mw = 5,9 e caratterizzata da terremoti storici che raramente hanno raggiunto elevate intensità. 4.2 Microzonazione sismica semplificata (DAL 112/2007) Nelle situazioni di approfondimento sismico di terzo livello, la DAL n.112/2007 impone la definizione delle amplificazioni locali sulla base dei seguenti parametri: F.A. P.G.A. rapporto tra la massima ampiezza dell accelerazione su affioramento rigido (amax,r) e la massima ampiezza dell accelerazione alla superficie del deposito (amax,s) alla frequenza f. Il fattore di amplificazione dipende dalla frequenza di eccitazione armonica, dal fattore di smorzamento D e dal rapporto tra l impedenza sismica, prodotto tra densità-velocità, della roccia base e quella del deposito; F.A. S.I. - Intensità spettrale di Housner indicatore della pericolosità sismica, è definito come l area sottesa dello spettro di risposta di pseudovelocità, nel nostro caso per i due intervalli di frequenze, rispettivamente da 0.1<T0<0.5 s e da 0.5<T0<1s; Per le analisi di risposta sismica locale, la delibera regionale fornisce anche i dati di riferimento per valutazioni più accurate della risposta sismica: lo spettro di risposta normalizzato (per Tr =475 anni e smorzamento del 5%) per l Emilia-Romagna, i valori di a gref di ogni Comune, ed i segnali di riferimento (accelerogrammi), anch essi già scalati per ogni singolo Comune. In questo senso, al Comune di Pieve di Cento viene attribuita una a gref pari a 0,158g. 12

37 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 5 Gli approfondimenti sismici di terzo livello 5.1 Modellazione numerica della risposta sismica locale La necessità di elaborare approfondimenti sismici di terzo livello come specificato nel capitolo di premessa, ha comportato l'elaborazione di una modellazione numerica della risposta sismica locale (RSL), utilizzando lo specifico codice di calcolo monodimensionale SHAKE2000. L elaborazione permette di valutare l amplificazione dell impulso sismico al suolo e di quantificare gli spettri di risposta sulla base di terremoti di riferimento (TR 475 anni con smorzamento pari al 5%) forniti dalla Regione Emilia-Romagna per le analisi di "terzo livello". Le informazioni di sottosuolo necessari per l'elaborazione della RSL sono desunti dagli esiti delle prove geognostiche e geofisiche eseguite per questo lavoro (penetrometrie CPTU; stendimento sismico MASW e registrazioni sismiche passive HVSR); i dati geognostici più profondi sono desunti invece dalla B/D della Regione Emilia-Romagna e in particolare sintetizzati nella sezione geologica n.32 (la figura 5.1 riporta la localizzazione planimetrica mentre la figura 5.2 ne riporta uno stralcio). Figura Localizzazione delle terebrazioni profonde di riferimento e sezione geologica n.32 (Banca Dati RER Servizio Geologico Sismico e dei Suoli) Lo Studio scrivente dispone del software SHAKE 2000, un programma di calcolo realizzato per verifiche monodimensionali, in grado di raggiungere, tramite una sequenza di analisi lineari complete, valori di rigidezza G e di smorzamento D compatibili con le caratteristiche delle colonne litologiche oggetto di studio. 13

38 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO Figura Sezione geologica n.32 e terebrazioni di riferimento (Banca Dati RER Servizio Geologico Sismico e dei Suoli) 14

39 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO La seguente figura 5.3 propone invece il grafico esplicativo dell'entità delle velocità di propagazione delle onde sismiche di taglio (Vs) nei sedimenti meno profondi, generalmente soggetti alla massima amplificazione. Figura Stima delle velocità di propagazione delle onde sismiche tangenziali (Vs) nel sottosuolo investigato. La verifica monodimensionale dell amplificazione locale, tramite l utilizzo di Shake si compone di due fasi: elaborazione del modello e simulazione degli effetti indotti dal sisma di progetto. La prima fase consiste nel costruire la colonna di sottosuolo di riferimento, rappresentata da strati (layer) a differente tessitura e da diversi valori delle onde di taglio S (Vs). All'interno del modello geologico utilizzato per l'analisi di RSL si sono quindi implementati i seguenti sismostrati (layer), caratterizzati da contrasti d'impedenza coerenti anche con gli esiti dell'acquisizione tromografica eseguita nell'area di studio. il bedrock sismico è stato impostato a -150 metri dal p.c., cioè al tetto dei depositi 15

40 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO alluvionali del Sintema Emiliano-romagnolo inferiore del Pleistocene medio costituiti da alternanze cicliche di spessore pluridecamentrico di depositi prevalentemente ghiaioso sabbiosi. Tale limite, possiede le fondamentali caratteristiche (geometria; età deposizionale; grado di addensamento; rigidezza, ecc.) per essere assunto come pseudobedrock sismico, sebbene le velocità di taglio che caratterizzano gli spessori alluvionali siano inferiori a 800 m/s. La seguente figura 5.4 riassume graficamente i parametri implementati nel modello di sottosuolo. Figura 5.4 Stratigrafia di riferimento schematica utilizzata per la modellazione sismica con SHAKE2000. Occorre poi l inserimento degli input sismici, desunti dai segnali di riferimento selezionati dalla banca dati accelerometrica European Strong Motion database e forniti dal Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli regionale. Si tratta di tre tipologie di segnali, già scalati per il territorio comunale a cui si riferiscono e sono rappresentati dai tre differenti accelerogrammi di progetto riprodotti della figura 5.5: 1) impulsivo 2) con ampio contenuto in frequenze 3) con componente predominante alle alte frequenze. 16

41 Input046_Pieve_di_ Cento.xy Input126_ Pieve_di_Cento.xy Input354_ Pieve_di_Cento.xy Figura 5.5 Accelerogrammi di progetto

42 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO La seconda fase di elaborazione consente di ottenere tre differenti "spettri di risposta", ognuno dei quali descrive il diverso comportamento relativo ad ogni singolo strato della colonna litologica tipo, rispetto all input sismico utilizzato. Questi spettri sono utilizzati nell ambito della progettazione per la verifica sismica delle strutture. Dall implementazione del modello all interno del codice di calcolo, si ottengono diverse informazioni relative ad alcuni parametri fondamentali quali: pseudoaccelerazione spettrale (PSA), pseudovelocità spettrale (PSV), spostamento spettrale (SD). Il primo spettro (figura 5.6) ottenuto riguarda la PSA. Nel grafico viene mostrato il comportamento dell accelerazione spettrale attraverso i diversi strati che compongono la colonna litologica tipo, utilizzata nella modellazione per diversi valori di periodo, da 0 a 4 secondi (valori equiparabili ad edifici di altezza variabile da un piano fino a torri molto alte). Il secondo spettro ottenuto (figura 5.6) riguarda la PSV, ossia la pseudovelocità. Questo grafico mostra il comportamento della velocità spettrale, in funzione del periodo compreso tra 0 e 4 secondi, nei diversi layers della colonna litologica, in base all input sismico applicato. I risultati di questa analisi sono utilizzabili per il calcolo del fattore SI, Intensità spettrale di Housner. L intensità di Housner-SI è un indicatore della pericolosità sismica ed è definito come l area sottesa dello spettro di risposta di pseudovelocità in un intervallo prefissato di frequenze. Questa grandezza è direttamente correlabile all energia che viene dissipata nelle strutture durante un terremoto, e quindi espressione del possibile grado di danneggiamento subito dagli edifici. Il terzo spettro ottenuto (figura 5.6) è relativo al parametro SD. Nelle figure si evidenzia il comportamento dello spostamento spettrale in funzione del periodo compreso fino a 10 secondi. Lo spostamento spettrale SD è un parametro utilizzato per la valutazione del danno strutturale a cui è soggetta una costruzione dopo il sisma. La modellazione consente la valutazione dell amplificazione locale intesa come rapporto PGA/PGA 0 ossia come rapporto dell agmax al suolo (calcolata con SHAKE 2000) rispetto all a gmax al suolo rigido. Si rammenta che per il Comune di Pieve di Cento la DAL 112/2007 riporta una a gmax al suolo rigido pari a 0,158 Gli esiti dimostrano le discrepanze fra le risposte del modello di sottosuolo in relazione ai diversi input sismici assegnati: il rapporto PGA/PGA 0 più cautelativo al suolo (cioè il più elevato) è ricavato dall'input 126 (figura 5.7): input 046 (FA PGA = 1,2) input 126 (FA PGA = 1,3) input 354 (FA PGA = 1,0) 18

43 Spettro di risposta PSA smorzamento 5% Input 046 Spettro di risposta PSV smorzamento 5% Input 046 Spettro di risposta SD smorzamento 5% Input 046 Spettro di risposta PSA smorzamento 5% Input 126 Spettro di risposta PSV smorzamento 5% Input 126 Spettro di risposta SD smorzamento 5% Input 126

44 Spettro di risposta PSA smorzamento 5% Input 354 Spettro di risposta PSV smorzamento 5% Input 354 Spettro di risposta SD smorzamento 5% Input 354 Figura 5.6 Spettri di risposta sismica locale

45 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO Figura 5.7 Distribuzione delle accelerazioni orizzontali di picco per i tre input sismici di riferimento (B/D RER) elaborate dal programma SHAKE La risposta sismica locale deve essere anche valutata in funzione delle amplificazioni del moto di vibrazione in termini frequenze dell'impulso sismico, considerando i fattori di smorzamento D e i rapporti tra le impedenze sismiche dei sismostrati. La variazione del fattore di amplificazione con la frequenza definisce la funzione di amplificazione A(f) della colonna sismo stratigrafica. Il moto sismico può dunque essere amplificato in corrispondenza di determinate frequenze, corrispondenti alle frequenze naturali f n di vibrazione della colonna strigrafica. In questo senso, molto importante risulta la prima frequenza naturale di vibrazione f 1 denominata frequenza fondamentale, in corrispondenza della quale la funzione di amplificazione assume un valore massimo. Dalle funzioni di amplificazione ricavate dalle elaborazioni risulta che la frequenza fondamentale assume un valore locale pari a circa 1,5 Hz. Le frequenze naturali di possibile risonanza sono (figura 5.8): 21

46 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO F1 = 0,65 Hz amplificazione = 2,3 F2 = 1,45 1,50 Hz amplificazione = 2,4 F3 = 3,20 Hz amplificazione = 1,4 F4 = 4,15 Hz amplificazione = 1,3 Figura 5.8 Funzione di trasferimento del moto oscillatorio del sisma lungo tutta la colonna litologica tipo per ogni input sismico di riferimento Figura 5.9 Confronto degli spettri H/V ottenuti dalle registrazioni sismiche passive HVSR 22

47 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO Si precisa che la modellazione numerica elaborata dal software SHAKE2000 è stata limitata alla stima dell amplificazione entro i 10 Hz, limite più utile ai fini ingegneristici (analisi delle interazioni sottosuolo/strutture). La figura 5.9 mostra invece il dettaglio dello spettro di amplificazione H/V ricavato dalla traccia TR1. Si evince una buona correlazione tra l'esito numerico della modellazione e l'esito strumentale della registrazione passiva, sebbene lo spettro H/V non consente valutazioni quantitative di amplificazione. In particolare anche la registrazione riscontra una chiara amplificazione del segnale sismico in un range di basse frequenze compreso da 0,7 Hz fino a circa 1,5 Hz, coerenti con l'esito numerico ricavato da SHAKE Si tratta, con probabilità, di picchi di amplificazione coalescenti. La modellazione numerica, inoltre, evidenzia la possibilità di amplificazioni di minore entità anche a frequenze più elevate, fino a circa 5 Hz, non riscontrabili dalla prova HVSR in quanto il debole segnale registrato risulta probabilmente soggetto anche fenomeni di smorzamento. Le figure 5.8 e 5.9 rappresentano un utile strumento per la valutazione della vulnerabilità dei manufatti di previsione e/o esistenti rispetto agli effetti di amplificazione locale del moto sismico. È infatti noto come le strutture siano caratterizzate da differenti modi di vibrazione, in funzione di molti parametri tra cui l'elevazione, la tipologia, il materiale costruttivo, etc. Dal punto di vista analitico, la vibrazione di un edificio è governata soprattutto dalla sua altezza. In questo senso, la figura 5.10 riporta un abaco di possibile relazione tra altezza di un edificio in c.a. e frequenza di risonanza propria. Figura 5.10 Abaco di relazione tipica tra altezza edificio in c.a. - primo modo flessionale (da Masi et al., 2007) Un'ulteriore relazione empirica che lega la frequenza di vibrazione di un edificio e la sua altezza è la seguente: f = (10 12)/n.piani. 23

48 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO La coincidenza tra frequenze di risonanza naturale del terreno e frequenze di vibrazione delle strutture può dunque causare pericolose amplificazioni nel caso di impulsi ciclici dovuti ad un evento sismico (effetto di "doppia risonanza ). Per quanto detto, per finalità di interesse ingegneristico la modellazione evidenzia possibilità di picchi significativi per frequenze <5 Hz circa, con principali amplificazioni tra 0,6 1,5 Hz. In conclusione, si potrebbero avere effetti di doppia risonanza per edifici molto elevati fino ad edifici di circa 2 3 piani. Per quanto riguarda la stima dell'intensità spettrale di Housner (SI), intesa come come rapporto fra gli spettri PSV al suolo e PSV al bedrock, la modellazione espletata con SHAKE 2000 (figura 5.11) ha permesso di rivavare gli esiti negli intervalli temporali rispettivamente di 0,1s 0,5s e 0,5s 1,0s, come richiesto dalla DAL 112/2007: INPUT_046_Pieve di Cento.xy F.A. SI/SI0 [0.1s-0.5s] = 1.4 F.A. SI/SI0 [0.5s-1.0s] = 2.0 INPUT_126_Pieve di Cento.xy F.A. SI/SI0 [0.1s-0.5s] = 1.4 F.A. SI/SI0 [0.5s-1.0s] = 1.9 INPUT_354_Pieve di Cento.xy F.A. SI/SI0 [0.1s-0.5s] = 1.3 F.A. SI/SI0 [0.5s-1.0s] = 2.0 Figura 5.11 Intensità di Housner S.I. riferite al bedrock e al suolo per i tre input sismici di riferimento. 24

49 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 5.2 Liquefazione e cedimenti post sisma La suscettibilità alla liquefazione dei sedimenti rappresenta un parametro molto importante da valutare nelle analisi di pericolosità sismica anche a piccola scala, in particolare nella pianura alluvionale dove si ha la maggiore concentrazione dell urbanizzato sia storico che di previsione. Per liquefazione si intende l annullamento di resistenza al taglio di terreni granulari saturi sotto sollecitazioni di taglio cicliche ed in conseguenza delle quali il sedimento raggiunge una condizione di fluidità pari a quella di un liquido viscoso. Il meccanismo di liquefazione è governato da molti fattori e tra questi i principali sono: caratteristiche dell impulso sismico; (magnitudo M >5,0); densità relativa (DR <50 60%); pressioni di confinamento (non sono riportati casi in letteratura di liquefazione in strati granulari profondi oltre metri); fuso granulometrico; falda superficiale. In condizioni di sisma, vi possono anche essere effetti riordino dei sedimenti, con possibilità di cedimenti significativi e che possono coinvolgere sia i depositi granulari poco addensati e recenti (olocenici), sia i sedimenti fini poco coesivi. Nell'ultimo decennio sono state elaborate procedure di stima delle potenziali deformazioni postsisma anche nei sedimenti fini (limi e argille a comportamento non drenato ) provocate da perdite di resistenza. Quest'ultimo fenomeno è noto con il termine cyclic softening (Idriss & Boulanger, ). Le verifiche di propensione alla liquefazione e dei cedimenti potenziali indotti da sisma possono essere valutati utilizzando correlazioni empiriche basate sui risultati delle prove CPTE/CPTU. Il vantaggio dell'uso delle penetrometrie statiche è da ricercarsi nella maggiore accuratezza e ripetibilità della CPTE/CPTU rispetto ad altre prove, nella sua relativa economicità e soprattutto nella possibilità di avere profili continui con la profondità e che forniscono informazioni dettagliate anche sulla stratigrafia. La procedura di verifica della liquefacibilità la stima dei cedimenti post sisma nei sedimenti sia granulari che fini poco coesivi, utilizzata per questo lavoro, si basa sull'approccio attualmente più accreditata per le prove CPT di Seed e Idriss (1971) e Robertson & Wride (1998), recentemente aggiornata dallo stesso P.K. Robertson ( ) 5. La verifica stima la propensione alla liquefazione di un sedimento attraverso il calcolo del fattore di sicurezza FL = (CRR (7,5) /CSR (7,5) )* MSF con: CSR = sollecitazione tangenziale ciclica (Cyclic Stress Ratio) prodotta da un 5 P.K. Robertson, Performance based earthquake design using the CPT, Keynote Lecture, International Conference on Performance-based Design in Earthquake Geotechnical Engineering - from case history to practice, IS-Tokyo, June 2009 Robertson, P.K. and Lisheng, S., 2010, Estimation of seismic compression in dry soils using the CPT FIFTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON RECENT ADVANCES IN GEOTECHNICAL EARTHQUAKE ENGINEERING AND SOIL DYNAMICS, Symposium in honor of professor I. M. Idriss, SAN diego, CA 25

50 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO sisma e stimata sulla base di correlazioni empiriche dalle caratteristiche del terremoto, magnitudo e accelerazione tangenziale del suolo. Il CSR viene calcolato daila nota equazione semiempirica proposta da Seed e Idriss (1971) per terremoti di M =7,5. La a max di ingresso per la valutazione semplificata del CSR è ricavata utilizzando i dati della caratterizzazione sismica di riferimento. MSF = coefficiente correttivo per eventi sismici di magnitudo differente da 7,5 (come nel nostro caso). Fra le equazioni proposte, le raccomandazioni NCEER consigliano di utilizzare per terremoti di M<7,5 i valori correttivi di Andrus e Stokoe (1997). Per questo lavoro, a scopo ulteriormente cautelativo si è assunto come riferimento correttivo l'equazione proposta da Idriss (1986), che fornisce i valori di MSF più bassi raccomandati dal NCEER. CRR = resistenza alla liquefazione ciclica (Cyclic Resistance Ratio) dei sedimenti attraversati, ricavata dagli esiti penetrometrici secondo la procedura empirica proposta da Robertson & Wride, 1998 per terremoti di M =7,5. La procedura si fonda su equazioni che determinano i valori di CRR dei sedimenti con diverso contenuto di fini dai dati delle prove CPT, attraverso la normalizzazione a 100 kpa (pressione atmosferica) delle resistenze alla punta penetrometrica e la correzione in funzione delle caratteristiche granulometriche (desunte dalla classificazione dei terreni di Robertson, 1990). Le analisi espletate seguono le note procedure di riferimento dettate dall NCEER. Questo approccio valuta la propensione alla liquefazione e stima i cedimenti post sisma sia nei sedimenti granulari saturi e insaturi, sia nei sedimenti fini, poco coesivi. Si è quindi proceduto al calcolo automatico della liquefacibilità e dei cedimenti post sisma con il software Cliq, sviluppato dalla GeoLogiki Geotechnical Engineers in collaborazione con lo stesso P.K. Roberson, utilizzando i dati di input di pericolosità sismica di base e i parametri sismici di amplificazione (FA PGA) ricavati dalla modellazione di risposta sismica numerica: magnitudo del terremoto Mw =5.9 agmax suolo =0,34g (accelerazione massima riscontrata al suolo nella zona epicentrale degli eventi sismici del maggio 2012) quota piezometrica in condizioni di sisma saliente fino a -1,0 m dal piano campagna La figura 5.1 propone il diagramma (Qtn-F) di classificazione nella quale si distinguono le zone di potenziale di liquefazione e/o di cyclic softening : le zone A1 e A2 corrispondono ai sedimenti di bassa coesione attribuibili a comportamento granulare e suscettibili di liquefazione ciclica, in particolare i sedimenti che ricadono nella zona A2 risultano più suscettibili a perdite anche significative di resistenza in caso di sisma; le Zone B e C (Ic >2,6) corrispondono invece ai terreni coesivi a 26

51 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO comportamento argilloso ed entrambi sensibili a cyclic softening, in particolare i sedimenti che ricadono nella zona C risultano più suscettibili a perdite di resistenza post-sisma. Limi non plastici saturi spesso cadono nella zona C, tuttavia, il loro CRR è fortemente controllato dalla coesione non drenata Cu. Figura Carta della classificazione di comportamento dei sedimenti da prove CPT (da P.K.Robertson, 2009) Figura 5.2 Plottaggio degli esiti penetrometrici CPTU1 (a sinistra), CPTU2 (a destra) sulla carta della classificazione di P.K.Robertson (2009) La successiva figura 5.2 riporta il plottaggio delle due prove CPTU eseguite: si evince che i sedimenti granulari attraversati dalle penetrometrie nei primi 5 metri si distribuiscono prevalentemente nella zona A1, mentre i depositi fini ricadono principalmente nella zona B3 e per lo più all'interno del fuso sovra-consolidato, pertanto con scarsa propensione ad effetti di cyclic softening. Per la stima dei cedimenti post sisma, si è ancora proceduto alla verifica basata sulla 27

52 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO classificazione di comportamento di tutti i terreni proposta da Robertson (1990; 2009). Nei sedimenti fini coesivi a comportamento argilloso (zone B e C), il cedimento è causato principalmente da fenomeni di riconsolidazione conseguenti alla dissipazione delle pressioni interstiziali accumulatesi durante il terremoto e al manifestarsi di deformazioni da taglio indotte dalle sollecitazioni cicliche. Generalmente, le deformazioni di riconsolidazione post-sisma sono ritenute molto più piccole di quelle osservate nei sedimenti granulari ed i cedimenti rilevati in seguito a sismi recenti (Loma Prieta; Chi-Chi; Kocaeli) risultano statisticamente modesti anche per potenti intervalli di depositi di argille compressibili (Boulanger and Idriss, 2007). Nella letteratura scientifica, si reputa che le deformazioni volumetriche medie di strati a grana fine siano contenute entro l'1%. Esperienze empiriche hanno dimostrato che le deformazioni per riconsolidamento nelle argille sono controllate principalmente dallo sforzo di taglio massimo, funzione di un fattore di sicurezza FS γ=3% = CRR M /CSR M = CRR 7,5 /CRS 7,5 (Boulanger and Idriss, 2007) e dello stato tensionale dei sedimenti OCR). Il fattore di sicurezza è stato dunque calcolato come Fsγ = 3% = CRR5,9/CSR5,9 con fattore di scala della magnitudo per argille, secondo Idriss). Le deformazioni volumetriche sono state calcolate secondo il metodo di Robertson (2009), utilizzando le seguenti relazioni: I seguenti diagrammi (figura 5.3) propongono gli esiti delle verifiche di liquefacibilità e dei cedimenti post sisma. In conclusione, si evince la propensione alla liquefacibilità dei sedimenti granulari e poco coesivi attraversati in entrambe le prove fino a circa 5 metri, con cedimenti legati a condizioni di cyclic softening. I sottostanti sedimenti fini (prevalentemente argillosi) offrono invece buone garanzie di resistenza sia ad effetti di liquefacibilità, sia a cedimenti post-sisma. Gli indici di potenziale liquefazione LPI desunti dalle prove risultano rispettivamente LPI =4 e LPI =11 cioè indicano rischio di liquefazione da basso ad alto (Iwasaki, 1978) in funzione della presenza di intervalli granulari più significativi. Peraltro, occorre evidenziare che la verifica è stata effettuata in condizioni di campo libero ( free field ) e ha considerato la condizione più cautelativa, cioè l'evento sismico con epicentro sul l'area di studio. In tal senso, gli eventi sismici del maggio 28

53 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 2012 hanno ben dimostrato che la distanza dall'epicentro risulta fondamentale per l'innesco di effetti di liquefazione: nella zona del Capoluogo non si sono riscontrati tali fenomeni. Si segnala, ancora, che la stessa simulazione di liquefazione effettuata con gli esiti numerici della RSL e cioè considerando gli effetti di terremoti scalati secondo la pericolosità di base imposta dalla normativa, porta a escludere effetti di liquefazione significativi. Figura 5.3 Grafici relativi agli esiti delle verifiche di liquefazione e della stima dei cedimenti post sisma (M =5,9; accelerazione di picco suolo = 0,34g) 29

54 COMUNE DI PIEVE DI CENTO INTEGRAZIONE AL POC AMBITO B APPROFONDIMENTI SISMICI DI TERZO LIVELLO 6 Conclusioni: fattibilità dell'intervento Gli esiti della simulazione numerica di RSL espletata con il software SHAKE 2000 ha consentito di stimare i seguenti parametri di amplificazione più cautelativi: FA (PGA) =1,3 FA SI (0,1s 0,5s) =1,4 FA SI (0,5s 1,0s) =2,0 Per finalità di interesse ingegneristico, la modellazione evidenzia possibilità di picchi significativi per frequenze <5 Hz circa, con principali amplificazioni tra 0,6 1,5 Hz. In conclusione, si potrebbero avere effetti di doppia risonanza per edifici molto elevati fino ad edifici di circa 2 3 piani. Gli esiti di simulazione della liquefacibilità dimostrano la propensione alla liquefazione dei sedimenti granulari e poco coesivi riscontrati nei primi 5 metri circa di sottosuolo. Si tratta, per lo più di sedimenti legati a "rotte" d'argine e crevassate del Fiume Reno. In particolare, gli indici di potenziale liquefazione LPI desunti dalle prove risultano rispettivamente LPI =4 e LPI =11 cioè indicano rischio di liquefazione da basso ad alto (Iwasaki, 1978) in funzione della presenza di intervalli granulari più significativi. Peraltro, occorre evidenziare che la verifica è stata effettuata in condizioni di campo libero ( free field ) e ha considerato la condizione più cautelativa, cioè l'evento sismico con epicentro sul l'area di studio. In tal senso, gli eventi sismici del maggio 2012 hanno ben dimostrato che la distanza dall'epicentro risulta fondamentale per l'innesco di effetti di liquefazione: nella zona del Capoluogo non si sono riscontrati tali fenomeni. Si segnala, ancora, che la stessa simulazione di liquefazione effettuata con gli esiti numerici della RSL e cioè considerando gli effetti di terremoti scalati secondo la pericolosità di base imposta dalla normativa, porta a escludere effetti di liquefazione significativi. In conclusione, si esprime un parere positivo riguardo la fattibilità dell'intervento di pianificazione, evidenziando la necessità di elaborare ulteriori approfondimenti in fase di progettazione, circa l'ammissibilità delle opere di fondazione e delle sovrastrutture rispetto all'amplificazione sismica locale, ai cedimenti post sisma e alla liquefacibilità, e in funzione delle caratteristiche prestazionali dei manufatti da prevedere. Si rammenta, in ultimo, che le verifiche di liquefazione espletate, si riferiscono a condizioni free field e che generalmente le fondazioni offrono un contributo di resistenza a tale fenomeno, anch'esso da valutare in fase di progettazione. Elaborazione: dr geol. Samuel Sangiorgi e dr geol. Antonio Milioto 30

55 Via Valsellustra 32, Dozza (BO) Tel/Fax mail: info@studiosamuelsangiorgi.eu Date: 04/10/2013 PIEVE DI CENTO: CPTU1

56 Via Valsellustra 32, Dozza (BO) Tel/Fax mail: info@studiosamuelsangiorgi.eu Date: 04/10/2013 PIEVE DI CENTO: CPTU2

57 via Valsellustra n.32 Dozza (BO) Overlay Normalized Plots

58 via Valsellustra n.32 Dozza (BO) Overlay Cyclic Liquefaction Plots

59 PROSPEZIONE SISMICA CON ONDE SUPERFICIALI - METODOLOGIA PASSIVE-MASW Località: Pieve di Cento (BO) n tracce x (m) t (ms) T (s) L tot (m) 26 3,0 2,0 32,0 69,0 x: interdistanza geofonica; t: passo di campionamento; T: durata registrazione; L tot: lunghezza profilo. Spettro di potenza nel dominio f-v e Picking della curva sperimentali delle onde R (croci bianche). Modello di sottosuolo (1D) descritti in termini di Vs e spessore dei sismostrati (spezzata blu) e curva di dispersione sperimentale delle onde R (curva rossa). Tabella di sintesi n. Strato Profondità letto (m dal p.c.) Spessore (m) V S (m/s) V S30 = 194 ± 20 [m/s] Sintesi dei parametri del modello di sottosuolo ottenuto e valore di Vs30 calcolato.

60 TROMINO Grilla PIEVE_DI_CENTO-POC_AMBITO-B, TR1 Instrument: TRZ-0108/01-10 Start recording: 03/10/13 16:21:41 End recording: 03/10/13 16:37:42 Channel labels: NORTH SOUTH; EAST WEST ; UP DOWN Trace length: 0h16'00''. Analyzed 90% trace (manual window selection) Sampling rate: 128 Hz Window size: 20 s Smoothing type: Triangular window Smoothing: 12% HORIZONTAL TO VERTICAL SPECTRAL RATIO H/V TIME HISTORY DIRECTIONAL H/V SINGLE COMPONENT SPECTRA