FINGROUP S.p.A. Società Agricola REM S.r.l.

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1 FINGROUP S.p.A. Società Agricola REM S.r.l. S.U.A.P. Sportello Unico per le Attività Produttive località VALSORDA Comune di LONATO DEL GARDA Studio geologico, idrogeologico e sismico: valutazione degli effetti sismici di sito ai sensi dell art. 57 della L.R n. 12 e della DGR. 8/7374 del OTTOBRE 2009 GEOLAMBDA Studio associato di geologia, geofisica e ingegneria per l ambiente e il territorio via A. Diaz, Codogno (Lo) tel e fax portatile marco.daguati@geolambda.it Gλ

2 1 - PREMESSA Nel presente studio vengono trattati gli aspetti sismici propri delle due aree oggetto del SUAP (SUAP1a e SUAP1b), come previsto dalla D.G.R. n. 8/7374 del 28 maggio 2008 recante Criteri ed indirizzi per la definizione della componente geologica, idrogeologica e sismica del piano di governo del territorio in attuazione dell art. 57 della L.R. n. 11 marzo 2005 n. 12. La valutazione degli effetti sismici di sito costituisce un livello conoscitivo del territorio di rilevante importanza in fase di pianificazione, finalizzato a riconoscere il livello di rischio derivante dalla pericolosità sismica. Numerosi studi, infatti, hanno messo in evidenza come particolari caratteristiche geologiche e morfologiche di un sito possano modificare le caratteristiche del moto sismico in superficie e costituire aspetti predisponenti al verificarsi di effetti locali quali fenomeni di amplificazione o di instabilità dei terreni Facendo riferimento a quanto riportato nello Studio Geologico del Comune di Lonato del Garda, redatto a supporto del Piano di Governo del Territorio dalla dott.ssa geol. Rosanna Lentini (luglio 2009), l area del SUAP1a (area2) risulta identificata da uno scenario di pericolosità sismica locale (PSL) sia di tipo Z4a che Z4c mentre l area del SUAP1b (area1) solo dallo scenario PSL di tipo Z4c (analisi di I livello - tabella 1 e figura 1). Sigla SCENARIO PERICOLOSITA SISMICA LOCALE EFFETTI Z1a Z1b Z1c Z2 Z3a Z3b Z4a Z4b Z4c Z4d Zona caratterizzata da movimenti franosi attivi Zona caratterizzata da movimenti franosi quiescenti Zona potenzialmente franosa o esposta a rischio di frana Zone con terreni di fondazione particolarmente scadenti (riporti poco addensati, terreni granulari fini con falda superficiale) Zona di ciglio H > 10 m (scarpata con parete subverticale, bordo di cava, nicchia di distacco, orlo di terrazzo fluviale o di natura antropica) Zona di cresta rocciosa e/o cocuzzolo: appuntite - arrotondate Zona di fondovalle con presenza di depositi alluvionali e/o fluvioglaciali granulari e/o coesivi. Zona pedemontana di falda di detrito, conoide alluvionale e conoide deltizio-lacustre Zona morenica con presenza di depositi granulari e/o coesivi (compresi le coltri loessiche) Zone con presenza di argille residuali e terre rosse di origine pluvio-colluviale Instabilità Cedimenti e/o liquefazioni Amplificazioni topografiche Amplificazioni litologiche e geometriche Tabella 1: scenari di pericolosità sismica locale analisi di I livello

3 Area 2 Area 1 Z4a zona di fondovalle o di pianura Z4c zona morenica Figura 1: scenari di pericolosità sismica locale PSL per il territorio di Lonato (tratto dallo studio geologico a supporto del PGT); si riporta in rosso l ubicazione delle due aree in esame. La normativa di riferimento (D.G.R. 7/7374 del 28 maggio 2008), cosi come riportato anche nelle norme geologiche di attuazione allegate al PGT, prevede per che i comuni appartenenti alla zona sismica 3, come Lonato del Garda (vedi figura 2), relativamente alle aree caratterizzate da scenari di PSL tipo Z4a e Z4c, sia necessario effettuare l analisi sismica di secondo livello (vedi tabella 2).

4 L applicazione dell analisi sismica di 2 livello consente di valutare se lo spettro previsto dalla normativa antisismica (DM ) è sufficiente a tenere in considerazione gli effetti di amplificazione sismica propri del sito. Zona sismica 2-3 Zona sismica 4 1 Livello Fase pianificatoria obbligatorio obbligatorio Livelli di approfondimento e fasi di applicazione PSL = pericolosità sismica locale. 2 Livello 3 Livello Fase pianificatoria Fase progettuale Nelle zone PSL Z3 e Z4 se interferenti con urbanizzato o urbanizzabile, ad esclusione delle aree già inedificabili Nelle zone PSL Z3 e Z4 solo per edifici strategici e rilevanti (elenco tipologico di cui al d.d.u.o. n.19904/03 - Nelle aree indagate con il 2 livello quando Fa calcolato > valore soglia comunale - Nelle zone PSL Z1, Z2 e Z5 - Nelle aree indagate con il 2 livello quando Fa calcolato > valore soglia comunale; - Nelle zone PSL Z1, Z2 e Z5 per edifici strategici e rilevanti Tabella 2: livelli di approfondimento sismico. Figura 2: Classificazione sismica dei comuni della Lombardia in seguito all Ordinanza 3274/2003 (D.G.R. n. 7/14964 del 7 novembre 2003).

5 2 - ANALISI DI SECONDO LIVELLO L analisi di secondo livello consiste nella caratterizzazione semi-quantitativa degli effetti di amplificazione attesi per le aree in oggetto e si concretizza con la stima della risposta sismica dei terreni in termini di Fattore di amplificazione (Fa). La valutazione del fattore Fa, tenuto conto delle caratteristiche delle aree in esame, viene condotta per uno scenario suscettibile di amplificazione di tipo litologico o stratigrafico, ovvero viene quantificato l effetto delle condizioni litostratigrafiche locali in grado di modificare l intensità delle onde sismiche generate da un terremoto. La procedura prevede il confronto del valore di Fa caratteristico dell area rispetto al valore di Fa caratteristico del territorio comunale in cui l area è inserita: tale valore, detto di soglia, è contenuto in un apposito elenco redatto dalla Regione Lombardia. Nei capitoli successivi e nella determinazione dei valori di Fa si è fatto riferimento a quanto contenuto ed indicato nell Allegato 5 della D.G.R. n. 8/7374. Per il comune di Lonato del Garda i valori di Fa di soglia riferiti all intervallo s, s e per le diverse categorie di suolo soggette ad amplificazioni litologiche (B, C, D e E) sono i seguenti: VALORI DI SOGLIA PER IL PERIODO COMPRESO TRA s Comune Suolo tipo B Suolo tipo C Suolo tipo D Suolo tipo E Lonato del Garda VALORI DI SOGLIA PER IL PERIODO COMPRESO TRA s Comune Suolo tipo B Suolo tipo C Suolo tipo D Suolo tipo E Lonato del Garda

6 2.1 Stima degli effetti litologici Nella stima e nell attendibilità degli effetti litologici propri delle aree in esame, l andamento della velocità delle onde sismiche di taglio Vs con la profondità riveste un ruolo di fondamentale importanza. Per tale ragione, i terreni sono stati classificati sulla base del valore delle V s30 misurato attraverso una specifica indagine geofisica (le correlazioni tra V s e N spt o tra V s e CPT sono di tipo empirico e presentano un basso grado di affidabilità). L indagine si è concretizzata attraverso l esecuzione, per ciascuna area, di un profilo sismico tipo MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves). Per i particolari relativi alla strumentazione utilizzata, all elaborazione e all ubicazione della prova MASW, si rimanda all allegato Indagine geofisica con la metodologia MASW, la quale permette di determinare l andamento della velocità delle onde sismiche di taglio S con la profondità attraverso lo studio delle propagazione delle onde superficiali (o di Rayleigh) registrate da numerosi ricevitori posti a breve distanza. Per le aree in esame, dall analisi delle prove MASW effettuate, si ottengono i seguenti modelli di velocità delle onde sismiche di taglio con la profondità: Modello 1 Strato Spessore [m] Vs [m/s] Profondità 1 0,70 286,54 0,70 2 0,76 274,80 1,46 3 1,04 262,65 2,50 4 1,28 370,66 3,78 5 1,47 462,94 5,26 6 2,04 447,08 7,30 7 2,20 490,99 9,50 8 2,18 836,23 11,68 9 5,20 874,64 16, ,80 621,64 20, ,42 509,45 27, ,72 970,94 33,82 Tabella 3: modello sismico monodimensionale - Area 1.

7 Modello 2 Strato Spessore [m] Vs [m/s] Profondità 1 0,60 304,873 0,60 2 0,75 344,575 1,36 3 0,94 329,667 2,30 4 1,18 341,307 3,48 5 1,47 532,078 4,95 6 1,84 635,421 6,79 7 2,30 560,741 9,09 8 2,88 616,338 11,96 9 3,59 816,17 15, ,49 864,268 20, ,62 478,104 25, , ,936 34,08 Tabella 4: modello sismico monodimensionale - Area 2. Velocità onde S (m/sec) MASW1 2.0 MASW Profondità (m)

8 Sulla base dell andamento delle Vs con la profondità relativo ai due modelli sismici ricostruiti, la scheda litologica di riferimento (si veda quanto contenuto nell Allegato 5 alla D.G.R. citata) è quella relativa alla litologia ghiaiosa. Successivamente, all interno della scheda di valutazione si sceglie, in funzione della profondità e della velocità delle onde S dello strato superficiale, la curva più appropriata per la valutazione del valore di Fa. Correlazione T - Fa s curva 1 curva 2 curva Fa ( s) T (s) Profondità primo strato (m) Velocità primo strato (m/s) Considerando una velocità dello strato superficiale pari a circa 350 m/s per l area 1 e 392 m/s per l area 2 (media geometrica dei valori di Vs dei primi 5 m), la curva di riferimento per l intervallo s è la n. 3, caratterizzata dalla seguente equazione: Curva 0.05 <T 0.40 s 0.40 <T 1.00 s 3 Fa = -4.7T T+0.92 Fa = LnT

9 mentre per l intervallo s la curva di riferimento ha la seguente espressione: Fa = -0.58T T+0.94 in cui T è il periodo proprio del sito, calcolato a partire dalla seguente equazione: T = 4 n i= 1 n n i= 1 i= 1 i h h i i Vs h i dove h i e Vs i sono lo spessore e la velocità dello strato i-esimo del modello fino al bedrock sismico (strato con Vs > 800 m/s). Utilizzando il modello di velocità ricostruito sulla base dell indagine sismica, si ottengono i seguenti risultati: Area Periodo T o Fa ( ) Fa ( ) s s A questo punto, il valore di Fa proprio del sito deve essere confrontato con il valore Fa di soglia che, come detto precedentemente, è contenuto in un elenco predisposto dalla Regione Lombardia e risulta differente per le diverse categorie di suolo. Le categorie di suolo di fondazione, secondo l OPCM 3274 e s.m.i. e il D.M risultano così identificate (le profondità si riferiscono al piano di posa delle fondazioni):

10 Categoria A B C D E Descrizione del profilo stratigrafico Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi, caratterizzati da valori di V s30 superiori a 800 m/s, comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m Depositi di sabbie o ghiaie molto addensate o argille molto consistenti, con spessori di diverse decine di metri, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità Depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate o di argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti Profili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali, con valori di V s30 simili a quelli dei tipi C o D e spessore compreso tra 5 e 20 m, giacenti su di un substrato di materiale più rigido con V s30 > 800m/s V s30 (m/s) Parametri N SPT C u (kpa) > >50 > <180 <15 <70 dove V s30 è la velocità media di propagazione entro 30 m di profondità delle onde di taglio, calcolata con la seguente espressione: V s30 = n i= 1 30 H i / V i dove H i e V i indicano lo spessore (in m) e la velocità delle onde di taglio (per deformazioni di taglio γ< 10-6 ) dello strato i-esimo, per un totale di N strati presenti nei 30 m superiori. A partire dai due profili Vs-profondità, è possibile calcolare, con la formula sopra riportata, il valore di V s30 che risulta (i 30 m di profondità sono stati misurati a partire dalla quota dell attuale piano campagna): Area 1: V s30 = m/s Area 2: V s30 = m/s

11 a cui corrisponde la categoria di suolo di fondazione di tipo B. Poiché per la categoria di suolo di fondazione B il valore di Fa di soglia risulta pari a 1.5 nell intervallo e pari a 1.7 nell intervallo s, si può assumere che: Fa sito < Fa soglia per 0.1<T o <0.5 s Fa sito < Fa soglia per 0.5<T o <1.5 s Ciò implica che la normativa antisismica (D.M ), utilizzando una categoria di suolo tipo B, è mediamente sufficiente a tenere in considerazione i possibili effetti di amplificazione litologica propri del sito sia per le strutture con periodo proprio compreso tra 0.1 e 0.5 s (edifici con massimo 5 piani e rigidi) che per le strutture con periodo compreso tra 0.5 e 1.5 s (strutture con più di 5 piani e flessibili).

12 3 - ANALISI DI TERZO LIVELLO La valutazione della risposta sismica locale (o effetto di sito) rappresenta l analisi sismica più dettagliata tra quelle in grado di determinare l insieme delle modifiche in ampiezza, durata e contenuto in frequenza che un moto sismico, relativo ad una formazione di base (bedrock sismico), subisce attraversando gli strati di terreno sovrastanti fino alla superficie. Le simulazioni numeriche sono state effettuate utilizzando il codice di calcolo SHAKE91 (Schnabel et al. 1972; Idriss e Sun, 1992), il quale definisce un modello monodimensionale adottando un comportamento del mezzo di tipo lineare equivalente (schematizzazione compatibile con i livelli di deformazione attesi per l area in esame zona sismica 3, valore di PGA atteso pari a g). Per l esecuzione dell analisi numerica si è proceduto attraverso le seguenti fasi di lavoro: 1. Definizione della caratteristiche geologiche: è stata ricostruita la successione stratigrafica propria dell area utilizzando i dati provenienti da bibliografia (stratigrafie pozzi, sondaggi, prove penetrometriche). 2. Definizione dei parametri fisico-meccanici: i parametri necessari nell analisi numerica sono, per ogni strato in cui è suddiviso il profilo stratigrafico, il peso di volume, la velocità delle onde S, l andamento del modulo di taglio e del rapporto di smorzamento in funzione della deformazione; i valori delle Vs sono quelli ricavati dalle prove MASW effettuate mentre le curve G-γ e D-γ sono quelle mediamente rappresentative di ciascuna litologia di riferimento (Seed et al., 1986; Vucetic e Dobry, 1991) e messe a disposizione dalla Regione Lombardia. 3. Definizione del moto di input: le azioni sismiche di ingresso sono rappresentate da accelerogrammi reali opportunamente scalati, forniti dalla Regione Lombardia (Pergalani, Compagnoni, Petrini Marzo 2009) e rappresentativi della sismicità del sito in analisi, compatibili con le caratteristiche sismogenetiche della sorgente, con la coppia magnitudodistanza dalla sorgente e con la massima accelerazione orizzontale attesa e registrate su bedrock sismico (vedi figura 3 e 4); tali accelerogrammi provengono dalla banca dati accelerometrica ITACA che raccoglie le registrazioni di soli eventi italiani (Luzi L.,

13 Sabetta F., 2006) e presentano una forma spettrale in accordo con quanto stabilito nelle NTC08 e nella relativa circolare esplicativa. Facendo riferimento al lavoro di Pergalani et al., il comune di Lonato del Garda appartiene alla fascia 8. Figura 3: Spettro di risposta UHRS per il comune di Lonato (periodo di ritorno d 475 anni) e spettri di risposta degli accelerogrammi di input (Regione Lombardia Fascia 8).

14 Figura 4: accelerogrammi di input (Regione Lombardia) Fascia 8. In figura 5 e 6 si riportano i risultati delle simulazioni effettuate in termini di spettro di risposta in accelerazione (valori espressi come frazione di g; in rosso si riporta la media degli spettri ottenuti utilizzando i tre accelerogrammi di input) relativamente alle due aree in esame. Figura 5: spettri di risposta ottenuti dalle simulazioni numeriche Area 1.

15 Figura 6: spettri di risposta ottenuti dalle simulazioni numeriche Area Analisi dei risultati Gli spettri di risposta elastici presentati in figura 5 e 6, rispetto agli spettri forniti dalle normative antisismiche (vedi capitolo seguente), consentono di caratterizzare in modo dettagliato l andamento dell accelerazione sismica legata alle particolari caratteristiche geologico-tecniche dell area in esame. Dall osservazione delle figure precedentemente riportate risulta che: i massimi valori di accelerazione si concentrano nell intervallo di periodo compreso tra 0.1 e 0.25 s con la presenza di due picchi principali intorno a 0.13 s e 0.19 s che non corrispondono al periodo proprio del sito pari a 0.1 s; questo aspetto dovrà essere debitamente considerato nella progettazione delle strutture al fine di evitare effetti di doppia risonanza; a partire da circa 0.3 s si assiste ad una rapida diminuzione dei valori di accelerazione.

16 4 - DEFINIZIONE DELL AZIONE SISMICA SECONDO LA NORMATIVA Nel presente capitolo vengono confrontati gli spettri di risposta previsti dalla normativa antisismica (D.M ) con quelli ottenuti dallo studio di microzonazione sismica riportato nel capitolo precedente; tale confronto consente di verificare se la normativa è adeguata nel considerare gli effetti di amplificazione propri del sito. La quantificazione della risposta sismica locale mediante l utilizzo di categorie di suolo di fondazione nella valutazione dell amplificazione stratigrafica, infatti, comporta una semplificazione del problema senza cogliere le specificità proprie del sito nella modificazione del moto sismico atteso, rischiando di sottostimare (o sovrastimare) i livelli di accelerazione attesi. Nel calcolo dell azione sismica si è fatto riferimento a quanto contenuto nel D.M , in particolare ai capitoli 2 e 3. Le ipotesi assunte nella definizione degli spettri di risposta elastici in accelerazione risultano: Vita nominale della struttura: V N = 50 anni; Classe d uso = II; Periodo di riferimento per l azione sismica V R = 50 anni (C U =1.0); Valori di accelerazione massima orizzontale e dei parametri spettrali per i diversi stati limite (valori interpolati ottenuti dalla media pesata con i 4 punti della griglia di accelerazioni che comprendono il sito in esame così come definito nell Allegato A e B): P VR T R a g F O T C * [anni] [g/10] [s] SLO 81% SLD 63% SLV 10% SLC 5%

17 Categoria di suolo di fondazione = B a cui corrispondono i seguenti valori: S S C C S T B T C T D F V [s] [s] [s] Categoria topografica = T3 (area 1) - T1 (area 2) e coefficiente di smorzamento viscoso ξ =5%; Per la categoria T3 il valore di S, riportato nella tabella sopra esposta, risulta pari a 1.44 invece di In figura 7 e 8 si confronta lo spettro di risposta elastico previsto dalla normativa per lo stato limite di salvaguardia della vita SLV (formule riportate nel paragrafo ) e quello ottenuto dalle simulazioni numeriche effettuate SLV ShakeOut Psa [g] Periodo [s] Figura 7: confronto tra lo spettro di risposta previsto dalla normativa antisismica (SLV) e lo spettro ottenuto dalla simulazione numerica (curva verde) Area 1.

18 SLV ShakeOut Psa [g] Periodo [s] Figura 8: confronto tra lo spettro di risposta previsto dalla normativa antisismica (SLV) e lo spettro ottenuto dalla simulazione numerica (curva verde) Area 2. Dal confronto tra i risultati ottenuti dall applicazione del 3 livello e quelli previsti dall utilizzo della normativa antisismica si nota come lo spettro SLV di norma (che presenta la stessa probabilità di eccedenza dello spettro ottenuto dalle simulazioni) risulta mediamente sufficiente a tenere in considerazione i livelli di accelerazione attesi al sito. Lo spettro di norma, tuttavia, sottostima i valori di PSA relativi ai bassi periodi (soprattutto intorno a 0.2 s; il picco intorno a 0.1 s, infatti, non ha generalmente interesse dal punto di vista ingegneristico-strutturale): tale aspetto andrà opportunamente considerato nel caso in cui le opere in progetto presentassero un periodo proprio di 0.2 s (strutture di 1-2 piani, rigide). Codogno, dott. geologo Marco Daguati

19 Signa srl INDAGINI GEOFISICHE Committente: dott. geol. Marco Daguati Località: ValSorda, Lonato del Garda (Bs) Indagine: Indagini geofisiche con la metodologia MASW RAPPORTO TECNICO Codice documento: Numero pagine: 20 A 04/11/09 EMISSIONE DG DG DG Rev. Data Descrizione Redatto Controllato Approvato SIGNA srl Via A. Diaz, Codogno (Lo) Tel/Fax Cell Cod.Fisc. e P.IVA info@signasrl.it

20 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc INDICE GENERALE 1. INTRODUZIONE ED INQUADRAMENTO GEOGRAFICO INDAGINE GEOFISICA MASW: DESCRIZIONE DEL METODO E DELLA STRUMENTAZIONE UTILIZZATA ELABORAZIONE DATI CALCOLO DELLE V S ALLEGATI Pagina 2 di 20

21 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc 1. INTRODUZIONE ED INQUADRAMENTO GEOGRAFICO La presente relazione riporta le elaborazioni ed i risultati ottenuti dall esecuzione di due profili sismici con la metodologia MASW, effettuati in altrettante aree situate in località ValSorda nel comune di Lonato del Garda (Bs), sottoposte a Sportello Unico per le Attività Produttive (SUAP1a e SUAP1b). La campagna di indagini è stata eseguita nella giornata del 27 Ottobre 2009, su incarico del dott. geol. Marco Daguati dello Studio Associato Geolambda. Scopo dell indagine è quello di ricostruire, per l area in oggetto, l andamento della velocità delle onde sismiche di taglio con la profondità (Vs-z). Il modello sismico monodimensionale costituisce infatti l aspetto principale sia nella stima degli effetti sismici di sito che nella definizione dell azione sismica di progetto, in quanto consente di conoscere l incidenza delle locali condizioni stratigrafiche nella modifica della pericolosità sismica di base (amplificazioni di natura litologica D.G.R. n. 8/7374 del 28 maggio 2008). Ciò permette una corretta progettazione strutturale in relazione alle condizioni sitospecifiche, garantendo un adeguato livello di protezione antisismica delle costruzioni (O.P.C.M e s.m.i; D.M ). Nei capitolo successivi verranno descritte le modalità d esecuzione delle misure sperimentali e l interpretazione geofisica delle stesse. In figura 1 si riporta l ubicazione delle prove sismiche effettuate. Pagina 3 di 20

22 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Area in esame Linea MASW2 Linea MASW1 Figura 1: ubicazione dello stendimento MASW1 e MASW2. Pagina 4 di 20

23 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc 2. INDAGINE GEOFISICA MASW: DESCRIZIONE DEL METODO E DELLA STRUMENTAZIONE UTILIZZATA La prova MASW, messa a punto nel 1999 da ricercatori del Kansas Geological Survey (Park et al., 1999) permette di determinare in modo dettagliato l andamento della velocità delle onde di taglio S in funzione della profondità attraverso lo studio della propagazione delle onde superficiali o di Rayleigh. Il metodo di indagine MASW si distingue in attivo e passivo (Zywicki, 1999; Park e Miller, 2006; Roma, 2006): 1) Nel metodo attivo le onde superficiali sono prodotte da una sorgente impulsiva disposta a piano campagna e vengono registrate da uno stendimento lineare composto da numerosi ricevitori posti a breve distanza (distanza intergeofonica). 2) Nel metodo passivo lo stendimento presenta le stesse caratteristiche geometriche del metodo attivo ma i ricevitori non registrano le onde superficiali prodotte da una sorgente impulsiva, bensì il rumore di fondo (detto anche microtremori ) prodotto da sorgenti naturali (vento) e antropiche (traffico, attività industriali). Le due tecniche indagano bande spettrali differenti: mentre il metodo attivo consente di ottenere una curva di dispersione nel range di frequenza compreso tra 10 e 40 Hz e fornisce informazioni sulla parte più superficiale di sottosuolo (fino a circa m di profondità in funzione della rigidezza del suolo), il metodo passivo consente di determinare una curva di dispersione nella banda di frequenza tra 5 e 20 Hz e fornisce informazioni sugli strati più profondi (generalmente al di sotto dei m). La combinazione delle due tecniche consente di ottenere uno spettro completo nella banda di frequenza comprese tra 5 e 40 Hz e permette una dettagliata ricostruzione dell andamento della velocità delle onde di taglio fino a circa m di profondità (sempre in funzione della rigidezza degli strati). Pagina 5 di 20

24 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc L analisi delle onde superficiali è stata eseguita utilizzando la strumentazione classica per la prospezione sismica a rifrazione disposta sul terreno secondo un array lineare da 24 geofoni con spaziatura pari a 2 m. Per ottenere una buona risoluzione in termini di frequenza, oltre ad utilizzare geofoni da 4.5 Hz, è stato utilizzato un sismografo a 24 bit. Nell esecuzione della prova MASW attiva è stato utilizzato come sistema di energizzazione il mini-bang calibro 8 in modo da raggiungere la maggior profondità possibile ed avere una registrazione con un alto rapporto segnale/rumore. La sorgente è stata posta ad una distanza di 6 e 10 m dal primo geofono (Optimum Field Parameters of an MASW Survey, Park et al., 2005; Dal Moro, 2008). Inoltre al fine di valutare eventuali eterogeneità laterali si è proceduto ad effettuare una energizzazione anche a 10 m dall ultimo geofono. Terminata l indagine attiva, con la stessa configurazione geometrica si è passati alla registrazione dei microtremori (MASW passiva) acquisendo in totale 10 registrazioni di rumore, ciascuna della lunghezza di 30 s. Di seguito si riassumono le principali caratteristiche della strumentazione utilizzata ed i criteri di acquisizione della prova MASW attiva e passiva: n Strumentazione Caratteristiche 1 Unità di acquisizione sismografo GEOMETRICS GEODE a 24 bit 24 Geofoni verticali Geospace con f 0 = 4.5 Hz 2 Cavi sismici L = 120 m 1 Sorgente Fucile sismico tipo Minibang Pagina 6 di 20

25 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Figura 2: Strumentazione utilizzata per la prova MASW. Riassunto modalità esecutive della prova MASW ATTIVA Spaziatura tra i geofoni Distanza sorgente 1 geofono Tempo di campionamento Tempo di registrazione 2 m 6 e 10 m 1 ms 1.6 s Riassunto modalità esecutive della prova MASW PASSIVA Spaziatura tra i geofoni Tempo di campionamento Tempo di registrazione 2 m 4.0 ms 30.0 s Numero di registrazioni 10 Pagina 7 di 20

26 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Figura 3: Vista dello stendimento MASW1. Pagina 8 di 20

27 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Figura 4: Vista dello stendimento MASW2. Pagina 9 di 20

28 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc 3. ELABORAZIONE DATI I dati sperimentali, acquisiti in formato SEG-2, sono stati trasferiti su PC e convertiti in un formato compatibile (KGS format file) per l interpretazione attraverso l utilizzo di uno specifico programma di elaborazione (SurfSeis 2.0 della Kansas University). Tale programma permette di elaborare i dati acquisiti sia con il metodo attivo che con quello passivo. L analisi consiste nella trasformazione dei segnali registrati in uno spettro bidimensionale phase velocity-frequency (c-f) che analizza l energia di propagazione delle onde superficiali lungo la linea sismica. Gli spettri bidimensionali ottenuti dalle registrazioni con il metodo attivo e con quello passivo, elaborati in fasi separate, vengono successivamente combinati in modo da ottenere uno spettro unico. In questo grafico è possibile distinguere il modo fondamentale delle onde di superficie, in quanto le onde di Rayleigh presentano un carattere marcatamente dispersivo che le differenzia da altri tipi di onde (onde riflesse, onde rifratte, onde multiple). Inoltre, la combinazione dei due metodi MASW consente di individuare il modo fondamentale delle onde di superficie nel campo di frequenze compreso tra i 5 e i 40 Hz e di ottenere informazioni sia superficiali che profonde. Sullo spettro di frequenza viene eseguito un picking attribuendo ad un certo numero di punti una o più velocità di fase per un determinato numero di frequenze (vedi le curve di dispersione presentate in allegato). Tali valori vengono successivamente riportati su un diagramma periodo-velocità di fase per l analisi della curva di dispersione e l ottimizzazione di un modello interpretativo. Variando la geometria del modello di partenza ed i valori di velocità delle onde S si modifica automaticamente la curva calcolata di dispersione fino a conseguire un buon fitting con i valori sperimentali. L analisi dello spettro bidimensionale c-f consente in questo modo di ricostruire un modello sismico monodimensionale del sottosuolo, il quale risulta costituito dall andamento della velocità delle onde di taglio Vs in funzione della profondità. Pagina 10 di 20

29 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Gli spettri c-f ottenuti energizzando a destra e a sinistra di ciascuno stendimento risultano pressoché simili: ciò sottolinea l assenza di eterogeneità laterali tali da rendere inefficace l assunzione di un modello monodimensionale a strati piano paralleli. Dall inversione delle due curve di dispersione si ottengono i seguenti modelli medi di velocità delle onde sismiche di taglio con la profondità, ciascuno rappresentativo dell area investigata: Modello 1 Strato Spessore [m] Vs [m/s] Profondità Tabella 1: modello sismico monodimensionale MASW1. Modello 2 Strato Spessore [m] Vs [m/s] Profondità Tabella 2: modello sismico monodimensionale MASW2. Pagina 11 di 20

30 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Shear-Wave Velocity Profile from Surface waves inversion Velocità onde S (m/sec) MASW1 2.0 MASW Profondità (m) Pagina 12 di 20

31 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc 4. CALCOLO DELLE V S30 A partire dai due modelli sismici monodimensionali riportati nel capitolo precedente, è possibile calcolare il valore delle V s30, che rappresenta la velocità equivalente di propagazione entro 30 m di profondità delle onde di taglio. Per il calcolo delle V s30 si fa riferimento alla seguente espressione, riportata nel D.M ( Norme tecniche per le costruzioni ): V s30 = n i= 1 30 H i / V i dove H i e V i indicano lo spessore (in m) e la velocità delle onde di taglio (per deformazioni di taglio γ< 10-6 ) dello strato i-esimo, per un totale di N strati presenti nei 30 m superiori. Utilizzando la formula sopra riportata si ottengono i seguenti valori (quota iniziale = piano campagna attuale): MASW 1 - V s30 = m/s MASW 2 - V s30 = m/s a cui corrisponde, per entrambi i modelli, la categoria di suolo di fondazione di tipo B (si veda la tabella seguente). Pagina 13 di 20

32 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Categoria Descrizione del profilo stratigrafico Parametri V s30 (m/s) N SPT C u (kpa) A Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi, caratterizzati da valori di V s30 superiori a 800 m/s, comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m Depositi di sabbie o ghiaie molto addensate o > B C D E argille molto consistenti, con spessori di diverse decine di metri, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità Depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate o di argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti Profili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali, con valori di V s30 simili a quelli dei tipi C o D e spessore compreso tra 5 e 20 m, giacenti su di un substrato di materiale più rigido con V s30 > 800m/s >50 > <180 <15 <70 Tabella 3: categorie di suolo di fondazione (D.M ). Pagina 14 di 20

33 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc ALLEGATI Pagina 15 di 20

34 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Registrazione MASW1 attiva Pagina 16 di 20

35 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Registrazione MASW2 attiva Pagina 17 di 20

36 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Registrazione MASW1 passiva Pagina 18 di 20

37 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc Registrazione MASW2 passiva Pagina 19 di 20

38 Data 04/11/09 N. Commessa SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagini geofisiche con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) RelazioneMASW_Lonato.doc CURVA DI DISPERSIONE COMBINATA Pagina 20 di 20