COMUNE DI SAN BENEDETTO DEL TRONTO

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1 1 REGIONE MARCHE PROVINCIA DI ASCOLI PICENO COMUNE DI SAN BENEDETTO DEL TRONTO COMMITTENTE: LAURA RICCI Progetto casa FASE 1 - Manifestazione di interesse per la trasformazione del fabbricato adibito a ex caserma di Polizia Stradale in residenza sito in C/so Mazzini n 216 del Comune di San Benedetto COMMITTENZA: LAURA RICCI ELABORATO TECNICO Tavola: ELABORATO: SCALA: DATA: OTT DISEGNATO: FILE: SERVER/GE/2010/000_10_60 P.B. IL PROGETTISTA: GEOL. DOTT. PRIMO FALCIONI PROJECT MANAGEMENT: S.A.G.I. S.r.l. Società per l Ambiente, la Geologia e l Ingegneria IL PROJECT MANAGER: GEOL. DOTT. PAOLO BASTIANI COMMITTENTE: LAURA RICCI

2 PROVINCIA DI ASCOLI PICENO COMUNE DI SAN BENEDETTO DEL TRONTO 2 OGGETTO: Progetto casa FASE 1 - Manifestazione di interesse per la in residenza sito in C/so Mazzini n 216 del Comune di San Benedetto del Tronto (AP). PROPRIETA : Laura Ricci INDICE 1.0 PREMESSA UBICAZIONE ASSETTO GEOLOGICO CARATTERIZZAZIONE STRATIGRAFICA E GEOTECNICA CARATTERIZZAZIONE SISMICA DEL SITO CATEGORIE DI SOTTOSUOLO CONDIZIONI TOPOGRAFICHE VALUTAZIONE DELL AZIONE SISMICA PARAMETRI SISMICI CONCLUSIONI 22 ELABORATO TECNICO: STUDIO GEOLOGICO SISMICO

3 1.0 PREMESSA Progetto casa FASE 1 - Manifestazione di interesse per la Il seguente studio geologico viene prodotto a corredo del Progetto casa FASE 1 - Manifestazione di interesse per la trasformazione del fabbricato adibito a ex caserma di Polizia Stradale in residenza sito in C/so Mazzini n 216 del Comune di San Benedetto Con il presente elaborato si intende fornire le peculiarità geologiche e nello specifico i dati relativi la successione litostratigrafia, la caratterizzazione idrogeologica tipica dei luoghi, la parametrizzazione geotecnica del terreno e la caratterizzazione sismica dell area. Le caratteristiche sismiche del sito sono definite attraverso una indagine specifica secondo quanto richiesto dal D.M. 14 Gennaio 2008 (Norme Tecniche per le Costruzioni (G.U. n 29 del 04/02/08 suppl. ord. n 30 ) entrato in vigore nel luglio L indagine e le valutazioni sismiche sono precedute da un quadro geologico di dettaglio in cui si evidenziano i tratti salienti ed i parametri geotecnici del terreno. Per la definizione della stratigrafia ed i parametri di resistenza si fa riferimento ad un indagine geognostica realizzata su un lotto limitrofo di proprietà della Gedaf, mentre per la caratterizzazione sismica si è eseguita una prova con metodologia MASW - profondità d investigazione oltre i 30.00m dal p.c NORMATIVE DI RIFERIMENTO D.M. LL.PP. del 11/03/1988 Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione. D.M. 16 Gennaio 1996 Norme Tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi D.M. 16 Gennaio 1996 Norme Tecniche per le costruzioni in zone sismiche

4 Circolare Ministero LL.PP. 15 Ottobre 1996 N. 252 AA.GG./S.T.C. Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche di cui al D.M. 9 Gennaio 1996 Circolare Ministero LL.PP. 10 Aprile 1997 N. 65/AA.GG. Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni in zone sismiche di cui al D.M. 16 Gennaio 1996 Ordinanza P.C.M. n. 3274del Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica. Pai (Piano Stralcio di Bacino per l Assetto Idrogeologico Regione Marche) D.M. 14 Gennaio 2008 Norme Tecniche per le Costruzioni (G.U. n 29 del 04/02/08 suppl. ord. n 30 ). 4

5 3.0 UBICAZIONE Progetto casa FASE 1 - Manifestazione di interesse per la L area in esame è inquadrabile topograficamente sulla tavoletta 1:25000 San Benedetto del Tronto quadrante I NE del foglio 133 della Carta d Italia IGM, ed in particolare è sita immediatamente ad Est della Statale Adriatica, in prossimità dei Vigili del Fuoco (edificio - ex Polizia di Stato). Il sito in questione appartiene al Foglio 5 particella 607 sub 1/2/3/4 del catasto terreni del Comune di San Benedetto del Tronto. Per meglio identificare l area in studio si rimanda alla visione degli stralci cartografici di seguito riportati. 5 STRALCIO IGM

6 6 FOTO DA SATELLITE STRALCIO CTR

7 7 STRALCIO PLANIMETRIA CATASTALE 4.0 ASSETTO GEOLOGICO Da un punto di vista strettamente geologico e geomorfologico, il sito in esame appartiene al bacino marino periadriatico marchigiano abruzzese, che nel corso del Plio-Pleistocene ha subito un graduale colmamento ad opera di depositi torbiditici di provenienza occidentale, i quali venivano rimaneggiati dal moto ondoso in un ambiente variabile dalla spiaggia emersa alla piattaforma. Il generale fenomeno di sollevamento, che ha raggiunto la sua fase culminante a partire dal Pleistocene inferiore, ha determinato l innalzamento dei suddetti depositi fino a qualche centinaio di metri sul livello del mare. L innalzamento tettonico ha dato luogo alla formazione di strutture plicative aventi vergenza Nord-orientale, in modo tale da assumere l aspetto di una blanda monoclinale con inclinazione degli strati variabile dagli 8, nelle zone più interne, fino alla sub-orizzontalità in prossimità della costa. Il suddetto motivo strutturale è talvolta interrotto dalla presenza di faglie

8 di età pleistocenica, con componente del movimento per lo più normale, per le quali talune volte è ancora riscontrabile uno stato di attività. E importante evidenziare che l area oggetto di studio non è interessata dalla presenza di faglie che possano comprometterne la stabilità del sito. Nell area in studio, i depositi pleistocenici sono ricoperti da una coltre di sedimenti marini che possono interdigitarsi in alternanze litologiche che vanno dalle sabbie alle ghiaie. Si precisa comunque che la litologia maggiormente presente nell area in esame è sabbiosa ed è attribuibile alla sedimentazione marina vista la vicinanza della costa. L'area in esame risulta costituita, come formazione di base dalle argille grigioazzurre di età pleistocenica stratificate ed intercalate a veli sabbiosi, ricoperta con spessori variabili da depositi di origine marina formati da litologie essenzialmente sabbiose e sabbiose-ghiaiose. In linea generale una successione geologica tipo dell area è costituita dal basso verso l alto, da: Formazione pleistocenica: Argille marnose-siltose grigio bluastre con sottili intercalazioni sabbiose. Depositi recenti di spiaggia: Sabbie e/o sabbie ghiaiose di origine marina. L area in studio è interessata comunque da depositi marini granulometricamente costituiti da sabbie sciolte prevalenti monometriche mediamente addensate. 8 Dal punto di vista geomorfologico l area in esame è posta topograficamente ad una quota di circa m s.l.m. su di una piana di origine prevalentemente marina. Data la genesi e la morfologia presente in loco non sono state riscontrate forme connesse con l azione della gravità e/o con le acque di scorrimento superficiale. Da quanto detto si può affermare che l area è stabile e non presenta nessun segno di potenziale instabilità.. Dal punto di vista idrogeologico, la prova DPSH, spinta sino alla profondità di 7.00m dal p.c., ha evidenziato presenza di acqua al ritiro in superficie delle aste di infissione. La profondità stimata si aggira intorno ai 4.00m di profondità dal p.c. Attraverso i dati di prova è difficile stabilire l esatto livello di falda e lo spessore della

9 zona umida al di sopra della superficie freatica. Informazioni più dettagliate potranno essere stabilite in fase di cantiere attraverso un saggio con escavatore da realizzare alla apertura dello stesso. Il sistema idrogeologico locale individua come acquiclude le argille pleistoceniche e come acquifero principale le sabbie che possono presentare spessori consistenti anche superiori ai 15m, dopodiché vi è il passaggio con le argille di base. 9 CARTA GEOLOGICA LEGENDA

10 5.0 CARATTERIZZAZIONE STRATIGRAFICA E GEOTECNICA La stratigrafia ed i parametri geotecnici del terreno scaturiscono da un indagine geognostica realizzata in prossimità del lotto in studio. Di seguito si riporta la planimetria specifica dell area d intervento e la colonna stratigrafica rappresentativa del sito. 10 STRALCIO FOTO DA SATELLITE CON INGRANDIMENTO AREA IN STUDIO DPSH

11 11 Committente Località: San Benedetto del Tronto Cantiere: area Ex Polizia di Stato Data : 18/10/2010

12 Strumento utilizzato... DPSH (Dinamic Probing Super Heavy) Prova eseguita in data 18/10/2010 Profondità prova 7,00 mt Progetto casa FASE 1 - Manifestazione di interesse per la 12 Profondità (m) Nr. Colpi Calcolo coeff. riduzione sonda Chi Res. dinamica ridotta (Kg/cm²) Res. dinamica (Kg/cm²) Pres. ammissibile con riduzione Herminier - Olandesi (Kg/cm²) Pres. ammissibile Herminier - Olandesi (Kg/cm²) 0,20 2 0,855 16,61 19,44 0,83 0,97 0,40 2 0,851 16,54 19,44 0,83 0,97 0,60 1 0,847 8,23 9,72 0,41 0,49 0,80 7 0,843 57,37 68,02 2,87 3,40 1,00 8 0,840 60,39 71,92 3,02 3,60 1,20 8 0,836 60,14 71,92 3,01 3,60 1,40 6 0,833 44,92 53,94 2,25 2,70 1,60 6 0,830 44,75 53,94 2,24 2,70 1,80 8 0,826 59,43 71,92 2,97 3,60 2,00 9 0,823 61,96 75,27 3,10 3,76 2,20 8 0,820 54,87 66,91 2,74 3,35 2,40 8 0,817 54,67 66,91 2,73 3,35 2,60 8 0,814 54,48 66,91 2,72 3,35 2,80 8 0,811 54,29 66,91 2,71 3,35 3,00 7 0,809 44,26 54,73 2,21 2,74 3,20 9 0,806 56,72 70,37 2,84 3,52 3,40 9 0,803 56,53 70,37 2,83 3,52 3, ,801 62,62 78,18 3,13 3,91 3, ,798 68,67 86,00 3,43 4,30 4,00 9 0,796 52,59 66,06 2,63 3,30 4,20 8 0,794 46,61 58,72 2,33 2,94 4, ,791 58,09 73,40 2,90 3,67 4, ,789 63,73 80,74 3,19 4,04 4, ,787 69,33 88,08 3,47 4,40 5, ,785 59,73 76,09 2,99 3,80 5, ,783 59,58 76,09 2,98 3,80 5, ,781 54,03 69,17 2,70 3,46 5,60 9 0,779 48,50 62,25 2,43 3,11 5,80 9 0,777 48,39 62,25 2,42 3,11 6, ,775 50,72 65,40 2,54 3,27 6, ,774 50,60 65,40 2,53 3,27 6, ,772 50,49 65,40 2,52 3,27 6, ,770 60,46 78,48 3,02 3,92 6, ,769 60,33 78,48 3,02 3,92 7, ,767 52,34 68,22 2,62 3,41

13 13 STIMA PARAMETRI GEOTECNICI PROVA Nr.1 TERRENI INCOERENTI Densità relativa Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Densità relativa (%) Strato 1 2 0,60 2 Gibbs & Holtz ,48 Strato ,00 14 Gibbs & Holtz ,77 Angolo di resistenza al taglio Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Strato 1 2 0,60 2 Schmertmann (1977) Sabbie Strato ,00 14 Schmertmann (1977) Sabbie Modulo di Young Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Strato 1 2 0,60 2 Bowles (1982) Sabbia Media Strato ,00 14 Bowles (1982) Sabbia Media Angolo d'attrito ( ) 0 35,19 Modulo di Young (Kg/cm²) ,00 Modulo Edometrico Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Modulo Edometrico (Kg/cm²) Strato 1 2 0,60 2 Begemann ,57 (Ghiaia con sabbia) Strato ,00 14 Begemann 1974 (Ghiaia con sabbia) 56,22 Classificazione AGI Nspt Prof. Strato Nspt corretto per Correlazione Classificazione AGI (m) presenza falda Strato 1 2 0,60 2 Classificazione SCIOLTO A.G.I Strato ,00 14 Classificazione MODERATAMENTE A.G.I ADDENSATO Peso unità di volume Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Gamma (t/m³) Strato 1 2 0,60 2 Meyerhof ed altri 1,40 Strato ,00 14 Meyerhof ed altri 1,85 Peso unità di volume saturo Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Strato 1 2 0,60 2 Terzaghi-Peck Strato ,00 14 Terzaghi-Peck Gamma Saturo (t/m³) 1,87 1,94

14 Modulo di Poisson Nspt Prof. Strato Nspt corretto per Correlazione Poisson (m) presenza falda Strato 1 2 0,60 2 (A.G.I.) 0,35 Strato ,00 14 (A.G.I.) 0,33 14 Modulo di deformazione a taglio Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Strato 1 2 0,60 2 Ohsaki (Sabbie pulite) Strato ,00 14 Ohsaki (Sabbie pulite) G (Kg/cm²) 124,70 776,74 Velocità onde Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Velocità onde m/s Strato 1 2 0, ,78 Strato , ,79 Liquefazione Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Strato 1 2 0,60 2 Seed (1979) (Sabbie e ghiaie) Strato ,00 14 Seed (1979) (Sabbie e ghiaie) Potenziale Liquefazione < Modulo di reazione Ko Nspt Prof. Strato Nspt corretto per Correlazione Ko (m) presenza falda Strato 1 2 0,60 2 Navfac ,27 Strato ,00 14 Navfac ,93 Qc ( Resistenza punta Penetrometro Statico) Nspt Prof. Strato (m) Nspt corretto per presenza falda Correlazione Qc (Kg/cm²) Strato 1 2 0,60 2 Robertson ,00 Strato ,00 14 Robertson ,00 SINTESI DEI RISULTATI STRATIGRAFIA: da 0.00 a 0.60m da 0.60m a 7.00m f.p. terreno di copertura vegetale sabbia e sabbia ghiaiosa PARAMETRI GEOTECNICI: γn = 1.95 t/mc φ = 30 Ey = 145 kg/cmq Dr = 70% (peso dell unità di volume naturale) (angolo d attrito interno) (modulo di Young) (densità relativa)

15 6.0 CARATTERIZZAZIONE SISMICA DEL SITO Progetto casa FASE 1 - Manifestazione di interesse per la Le azioni sismiche di progetto devono essere valutate previa conoscenza della pericolosità sismica di base del sito di costruzione. La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag e di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente Se (T), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR nel periodo di riferimento VR. In alternativa è possibile applicare l uso di accelerogrammi, purché correttamente commisurati alla pericolosità sismica del sito. Ai fini della nuova normativa tecnica per le costruzioni (marzo 2008), le forme spettrali sono definite per ciascuna delle probabilità di superamento nel periodo di riferimento PVR, a partire dai valori dei seguenti parametri su sito di riferimento rigido orizzontale: o o o ag accelerazione orizzontale massima; Fo valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale; T*C periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale. Nei confronti delle azioni sismiche gli stati limite, sia di esercizio che ultimi, sono individuati riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali e gli impianti. 15 Gli stati limite di esercizio sono:

16 16 Gli stati limite ultimi sono: 6.1 CATEGORIE DI SOTTOSUOLO Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l effetto della risposta sismica locale tenendo conto della tipologia e caratterizzazione geotecnica dei terreni esistenti in sito. Nel nostro caso specifico si può fare riferimento ad un approccio semplificato, che si basa sull individuazione di categorie di sottosuolo di riferimento riportate nelle tabelle di seguito allegate, tab. 3.2.II e 3.2.III. Tabella 3.2.II (Norme Tecniche Costruzioni 2008) Categorie di sottosuolo

17 In aggiunta a queste categorie se ne definiscono altre due per le quali sono richiesti studi speciali allo scopo di meglio caratterizzare l azione sismica. Queste ulteriori categorie sono di seguito riportate in tabella. 17 Tabella 3.2.III Categorie aggiuntive di sottosuolo 6.2 CONDIZIONI TOPOGRAFICHE Per condizioni topografiche complesse è necessario predisporre specifiche analisi di risposta sismica locale. Per configurazioni superficiali semplici si può adottare la seguente classificazione cosi come descritta in tabella 3.2.IV. Tabella 3.2.IV Categorie topografiche Le categorie topografiche si riferiscono a configurazioni geometriche prevalentemente bidimensionali, creste o dorsali allungate, e devono essere considerate nella definizione dell azione sismica se di altezza maggiore di 30 m. 6.3 VALUTAZIONE DELL AZIONE SISMICA L'azione sismica è caratterizzata da 3 componenti traslazionali, due orizzontali ed una verticale, da considerare tra di loro indipendenti.

18 Le due componenti ortogonali indipendenti che descrivono il moto orizzontale sono caratterizzate dallo stesso spettro di risposta o dalle due componenti accelerometriche orizzontali del moto sismico. La componente che descrive il moto verticale è caratterizzata dal suo spettro di risposta o dalla componente accelerometrica verticale. In mancanza di documentata informazione specifica, in via semplificata l accelerazione massima e lo spettro di risposta della componente verticale attesa in superficie possono essere determinati sulla base dell accelerazione massima e dello spettro di risposta delle due componenti orizzontali. La componente accelerometrica verticale può essere correlata alle componenti accelerometriche orizzontali del moto sismico. Attraverso la conoscenza dei parametri sismici ag, Fo, T*C e delle caratteristiche topografiche e geotecniche del suolo, è possibile definire l azione sismica di progetto seguendo la procedura di calcolo dettata dalle nuove norme tecniche per le costruzioni (NTC 2008) PARAMETRI SISMICI Il presente capitolo fornisce, compatibilmente con le competenze di settore, i parametri sismici da utilizzare per la definizione delle forme spettrali (spettri elastici e spettri di progetto) ai fini della progettazione. Sito in esame. latitudine: 42, [ ] longitudine: 13, [ ] Classe d'uso: II. Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l ambiente. Ponti, opere

19 infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d uso III o in Classe d uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti. Vita nominale: 50 [anni] 19 Sito di riferimento Parametri sismici Categoria sottosuolo: C Categoria topografica: T1 Periodo di riferimento: 50 anni Coefficiente cu: 1

20 20 Coefficienti Sismici Spettri di risposta Spettro di risposta elastico in accelerazione delle componenti orizzontali e verticali Coefficiente di smorzamento viscoso ξ = 5 % Fattore che altera lo spettro elastico η = 1,000

21 21

22 8.0 CONCLUSIONI Lo studio effettuato sull area d interesse ha evidenziato che: Progetto casa FASE 1 - Manifestazione di interesse per la dal punto di vista geologico ed idrogeologico, non esistono limitazioni particolari. La stratigrafia del sito, messa in luce dall indagine geognostica e dal rilevamento geologico, evidenzia un terreno prevalentemente sabbioso. Con la prova realizzata non è possibile stabilire l esatta profondità della falda, quindi si consiglia, in fase di cantiere, di realizzare un saggio con escavatore sino alla profondità di progetto. Visto che l intervento in questione prevede l interrato, la profondità del saggio viene consigliata a 4.00m di profondità dal p.c.. Qualora la falda sia inferiore alla profondità di progetto si consigliano idonei sistemi di abbattimento per il tempo necessario alla realizzazione dell interrato. Gli scavi vanno protetti in modo tale da garantire la stabilità delle pareti e delle strutture limitrofe; sotto il profilo geomorfologico, l area in esame è posta su un area prevalentemente pianeggiante (piana costiera di origine marina), pertanto non vi sono possibilità di fenomeni gravitativi in atto o potenzialmente verificabili nel tempo; dal punto di vista stratigrafico e litotecnico, i terreni hanno una buona resistenza, pertanto possono ritenersi competenti ai fini dell interazione struttura terreno; per quanto riguarda la condizione stratigrafica del luogo, siamo su un area pianeggiante, pertanto può essere attribuita la categoria T1 ; attraverso l approfondimento sismico, effettuato per mezzo di un indagine di tipo TROMINO, si è individuata la tipologia di suolo interessata in caso di terremoto. La risposta ottenuta al passaggio delle onde sismiche (Vs 30 compreso tra 187m/sec a 296m/sec) è stata quella di un terreno di tipo C, ed in particolare Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati, o terreni a grana fine mediamente consistenti, con spessori variabili superiori a 30.00m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S30 compresi tra 180 m/s 360 m/s (ovvero con 15 < N SPT < 50, o 70 < c u < 250 kpa); 22

23 il periodo di oscillazione più importante del sottosuolo valutato dai dati di registrazione strumentale, è quello corrispondente al picco di frequenza Hz (T = 0.015); l opera appartiene al tipo di costruzione 2 quindi tra quelle di tipo ordinario con vita nominate Vn = 50 anni; la classe d uso è la II Cu = 1, quindi affollamento normale, assenza di funzioni pubbliche e sociali. I parametri relativi al fabbricato (Vn e Cu) sono stati forniti direttamente dal tecnico progettista che conosce nel dettaglio lo scopo e la funzionalità dell opera. 23 Per le verificare la compatibilità dei fabbricati alle sollecitazioni sismiche (nei confronti degli stati limite ultimi e di esercizio), è necessario conoscere la struttura e le azioni gravanti sul terreno. DOTT. GEOL. PRIMO FALCIONI In allegato si il report sismico completo, con la descrizione del metodo adottato ed i risultati ottenuti.

24 INDAGINE GEOFISICA Citta' di San Benedetto del Tronto OGGETTO: INDAGINE GEOFISICA CON TROMINO, METODOLOGIA DI SISMICA PASSIVA CON RESTITUZIONE DELLA FREQUENZA DI RISONANZA LUNGO LA STATALE ADRIATICA PRESSO STABILE EX POLIZIA STRADALE DI PROPRIETA' DEL SIG. RICCI. COMMITTENTE: SAGI SRL DOTT. GEOL PRIMO FALCIONI ASCOLI PICENO 21 OTTOBRE 2010 GEA S.N.C. Sismica MASW Downhole Tromino Tomografia Elettrica Geoelettrica - Misure Inclinometriche Via del Commercio, Ascoli Piceno Tel/fax P.Iva http// gea_snc@virgilio.it

25 Indagini Geofisiche PREMESSA A seguito della richiesta della SAGI srl nella persona del Dott. Geol. Primo Falcioni, alla scrivente GeA S.n.c. Indagini Geofisiche di Ascoli Piceno, è stato dato l incarico, per l esecuzione di una misura con tromino (studio della frequenza fondamentale di risonanza del sito il cui uso potrà essere particolarmente utile, in fase progettuale, agli ingegneri strutturisti che intendano verificare l interazione dal punto di vista sismico del sistema terrenostruttura. La frequenza principale di risonanza del sottosuolo, costituisce infatti il parametro fondamentale per gli ingegneri, i quali devono assolutamente evitare i fenomeni di doppia risonanza, (coincidenza delle frequenze di vibrazione proprie del sottosuolo con quelle degli edifici), che costituiscono la vera causa delle distruzioni causate da un terremoto). Dalla misura poi si è ricavato il Vs30. La campagna di indagine è stata condotta, in data 18 ottobre 2010 effettuando una misura con tromino per la frequenza di risonanza. TROMINO Ubicazione indagine GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010

26 Indagini Geofisiche MISURA MICROTREMORE INTRODUZIONE Il rumore sismico, generato dai fenomeni atmosferici (onde oceaniche, vento) e dall attività antropica, è presente ovunque sulla superficie terreste. Si chiama anche microtremore poiché riguarda oscillazioni molto più piccole di quelle indotte dai terremoti nel campo prossimo all epicentro. Anche l attività industriale o il traffico veicolare possono generare tremore sismico, soprattutto in alta frequenza (alcuni Hz), che si attenua rapidamente allontanandosi dalla sorgente. In aree prive di sorgenti locali di tremore, in assenza di vento o su basamenti rocciosi tabulari, lo spettro del tremore assume la forma mostrata in Figura: dove le curve blu e verdi indicano rispettivamente le ampiezze massima e minima assunte come standard per il rumore sismico di fondo dal Servizio Geologico degli Stati Uniti (USGS). Lo spettro del rumore sismico diminuisce in corrispondenza delle alte frequenze e mostra due massimi a 0.14 e 0.07 Hz. Questi massimi sono probabilmente legati al moto ondoso degli oceani i cui effetti si propagano a distanze anche dell ordine delle migliaia di km dalla costa a causa delle particolari modalità di propagazione delle onde superficiali. I metodi che si basano sulla sua acquisizione si dicono passivi in quanto il rumore non è generato ad hoc, come ad esempio le esplosioni della sismica attiva. Durante un terremoto, se la frequenza di risonanza del sottosuolo coincide con quella degli edifici presenti, può avere luogo un fenomeno di accoppiamento fra le due modalità di vibrazione. Questo effetto di amplificazione sismica produrrà un grande aumento della sollecitazione sugli edifici. L amplificazione sismica è la prima causa dei danni indotti dal terremoto, anche più importante della dimensione del terremoto stesso. STRUMENTAZIONE Le misura del microtremore ambientale, della durata minima di 20 minuti, è stata effettuata con un tromografo digitale progettato specificamente per l acquisizione del rumore sismico. Lo GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010

27 Indagini Geofisiche strumento (Tromino, 10 x 7 x 14 cm per 1,1 kg di peso) è dotato di tre sensori elettrodinamici (velocimetri) orientati N-S, E-W e verticalmente, alimentato da 2 batterie AA da 1.5 V, fornito di GPS interno. I dati di rumore, amplificati e digitalizzati a 24 bit equivalenti, sono stati acquisiti alla frequenza di campionamento di 128 Hz. Il tipo di stratigrafia che le tecniche di sismica passiva possono restituire si basa sul concetto di contrasto di impedenza. Per strato si intende cioè un unità distinta da quelle sopra e sottostanti per un contrasto di impedenza, ossia per il rapporto tra i prodotti di velocità delle onde sismiche nel mezzo e densità del mezzo stesso. Le misura a stazione singola in campo aperto è stata orientata secondo il Nord. ACQUISIZIONE DATI Per l'acquisizione il Tromino viene posizionato sul terreno cercando di ottimizzare al meglio l'accoppiamento terreno strumento, più importante del livellamento. Nel posizionamento è preferibile posizionare lo strumento con l'asse maggiore in direzione del Nord nelle misure su terreno, mentre per le misure su edifici viene posizionato lungo l'asse principale dell'edificio. Una volta posizionato lo strumento, come precedentemente detto, si parte con l'acquisizione che ha una durata di circa 20 minuti. BASI TEORICHE DEL METODO H/V Le basi teoriche dell H/V sono relativamente semplici in un mezzo del tipo strato + bedrock (o strato assimilabile al bedrock) in cui i parametri sono costanti in ciascuno strato (1-D). Consideriamo il sistema di Figura in cui gli strati 1 e 2 si distinguono per le diverse densità (r1 e r2) e le diverse velocità delle onde sismiche (V1 e V2). Un onda che viaggia nel mezzo 1 viene (parzialmente) riflessa dall interfaccia che separa i due strati. L onda così riflessa interferisce con quelle incidenti, sommandosi e raggiungendo le ampiezze massime (condizione di risonanza) quando la lunghezza dell onda incidente (l) è 4 volte (o suoi multipli dispari) lo spessore H del primo strato. La frequenza fondamentale di risonanza (fr) dello strato 1 relativa alle onde S (o P) è pari a: (fr) = Vs1/4H (fr) = Vp1/4H [1] I microtremori sono solo in parte costituiti da onde di volume P o S, e in misura molto maggiore da onde superficiali, in particolare da onde di Rayleigh. Tuttavia ci si può ricondurre GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010

28 Indagini Geofisiche a risonanza delle onde di volume, poiché le onde di superficie sono prodotte da interferenza costruttiva di queste ultime e poiché la velocità dell onda di Rayleigh è molto prossima a quella delle onde S. Questo effetto è sommabile, anche se non in modo lineare e senza una corrispondenza 1:1. Ciò significa che la curva H/V relativa ad un sistema a più strati contiene l informazione relativa alle frequenze di risonanza (e quindi allo spessore) di ciascuno di essi, ma non è interpretabile semplicemente applicando l equazione [1]. L inversione richiede l analisi delle singole componenti e del rapporto H/V, che fornisce un importante normalizzazione del segnale per a) il contenuto in frequenza, b) la risposta strumentale e c) l ampiezza del segnale quando le registrazioni vengono effettuate in momenti con rumore di fondo più o meno alto. La situazione, nel caso di un suolo reale, è spesso più complessa. Innanzitutto il modello di strato piano al di sopra del bedrock si applica molto raramente. Poi, la velocità aumenta con la profondità, possono esserci eterogeneità laterali importanti ed infine la topografia può non essere piana. L inversione delle misure di tremore a fini stratigrafici, nei casi reali, sfrutta quindi la tecnica del confronto degli spettri singoli e dei rapporti H/V misurati con quelli sintetici, cioè con quelli calcolati relativamente al campo d onde completo di un modello 3D. L interpretazione è tanto più soddisfacente, e il modello tanto più vicino alla realtà, quanto più i dati misurati e quelli sintetici sono vicini. In questo lavoro i segnali sono stati analizzati non solo attraverso i rapporti spettrali H/V ma anche attraverso gli spettri delle singole componenti, e nei casi più significativi, le curve HVSR sono state invertite secondo la procedura descritta da Arai e Tokimatsu (2004). PROCEDURA ANALISI DATI Dalle registrazioni del rumore sismico sono state ricavate e analizzate due serie di dati: 1. le curve HVSR, ottenute col software Grilla in dotazione al tromografo TROMINO, con parametri: larghezza delle finestre d analisi 20 s, lisciamento secondo finestra triangolare con ampiezza pari al 10% della frequenza centrale, rimozione delle finestre con rapporto STA/LTA (media a breve termine / media a lungo termine) superiore a 2, rimozione manuale di eventuali transienti ancora presenti. 2. le curve dello spettro di velocità delle tre componenti del moto (ottenute dopo analisi con gli stessi parametri del punto 1). GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010

29 Indagini Geofisiche RISULTATO INDAGINE SAN BENEDETTO, SS. 16 EX PS Instrument: TEP-0064/01-10 Start recording: 18/10/10 11:17:01 End recording: 18/10/10 11:37:01 Smoothing window: Triangular window Channel labels: NORTH SOUTH; EAST WEST ; UP DOWN GPS data not available Trace length: 0h20'00''. Analysis performed on the entire trace. Sampling frequency: 128 Hz Window size: 20 s Smoothing window: Triangular window Smoothing: 10% HORIZONTAL TO VERTICAL SPECTRAL RATIO H/V TIME HISTORY GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010

30 Indagini Geofisiche SINGLE COMPONENT SPECTRA Sesame Guidelines (2005) Max. HVSR at 63.97± 2.21Hz. (in the range Hz). Criteria for a reliable HVSR curve [All 3 should be fulfilled] f0 > 10 / Lw > 0.50 OK nc(f0) > > 200 OK σa(f) < 2 for 0.5f0 < f < 2f0 if f0 > 0.5Hz Exceeded 0 out 1026 OK σa(f) < 3 for 0.5f0 < f < 2f0 if f0 < 0.5Hz times of Criteria for a clear HVSR peak [At least 5 out of 6 should be fulfilled] Exists f - in [f0/4, f0] AH/V(f -) < A0 / Hz OK Exists f + in [f0, 4f0] AH/V(f +) < A0 / Hz OK A0 > > 2 OK fpeak[ah/v(f) ± σa(f)] = f0 ± 5% < 0.05 OK σf < ε(f0) < OK σa(f0) < θ(f0) < 1.58 OK EXPERIMENTAL VS. SYNTHETIC H/V GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010

31 Indagini Geofisiche TABELLA VELOCITA' ONDE S Depth (layer bottom) [m] Thickness [m] Vs [m/s] Poisson Ratio inf inf Vs( )=297m/s GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010

32 Indagini Geofisiche COMMENTO Esaminando la registrazione vediamo che il picco massimo è a Hz. Questa ricostruzione appare compatibile con il modello geofisico del sottosuolo che scaturisce dall inversione della curva H/V. In questa analisi il periodo di oscillazione più importante del sottosuolo che caratterizzano il sito, è quello corrispondente al picco di di frequenza Hz (T = 0.015). Per il resto la curva H/V rimane abbastanza "lineare". Per quello che concerne il Vs30 abbiamo un valore di 297 m/s. Con tale valore di Vs30 si ha una categoria di suolo: C - Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fine mediamente consistenti, con spessori superiori a 30 m caratterizzati da graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e valori del VS30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < cu30 < 250 kpa nei terreni a grana fina). OPERATORE Dott. Geol. Gianluigi Bartolini RESPONSABILE GeA S.n.c. GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010

33 Indagini Geofisiche DOCUMENTAZIONE FOTOGRAFICA Registrazione tremori ambientali tramite Tromino GeA S.n.c. Indagini Geofisiche - Via del Commercio, Ascoli Piceno Relazione 21/10/2010