Le categorie di sottosuolo delle NTC08: limiti di applicabilità di V s30

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1 Workshop Strategie di Mitigazione del Rischio sismico La Microzonazione sismica: esperienze, risultati, applicazioni dal 2008 al 2013 Roma, maggio 2013 CNR, Piazzale A. Moro 1 Le categorie di sottosuolo delle NTC08: limiti di applicabilità di V s30 Giuseppe Lanzo

2 Amplificazione 1D strato elastico su basamento deformabile Terreno amplificazione s V s I=9 I=5 I=2.5 A I rv V S r S Roccia r V r frequenza I r S V V r S rapporto di impedenza roccia-terreno T n 1 f n V S 4H (2n 1) periodi naturali

3 Le due variabili di controllo: I r S V V r S Amplificazione 1D T 1 f 0 0 4H Studi di Borcherdt (1992, 1994, 2002) hanno mostrato per siti: di comparabile spessore H del basamento di comparabile velocità V r V S l amplificazione media cresce al crescere di V s In queste condizioni V s può essere considerato un efficace per la caratterizzazione sismica parametro V s30 n i1 30 h V i si n i1 t i Strato i h i

4 Azione sismica e RSL nelle NTC CATEGORIE DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE Categorie di sottosuolo Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l effetto della risposta sismica locale mediante specifiche analisi, come indicato nel In assenza di tali analisi, per la definizione dell azione sismica si può fare riferimento a un approccio semplificato, che si basa sull individuazione di categorie di sottosuolo di riferimento.

5 Categorie di sottosuolo nelle NTC-08 A Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di V S30 superiori a 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficieunostratodialterazione, con spessore massimo pari a 3 m. B Depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero N SPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e c u,30 >250kPaneiterreniagrana fina). C Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S,30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < N SPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < c u,30 < 250 kpa nei terreni a grana fina). D Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o terreni a grana fina scarsamente consistenti, con spessori superiori a 30m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S,30 inferiori a 180 m/s (ovvero N SPT,30 < 15 nei terreni a grana grossa e c u,30 < 70 kpa nei terreni a grana fina). E Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m posti sul substrato di riferimento (con V s > 800 m/s). S1 Depositi di terreni caratterizzati da valori di V S30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < c u30 <20 kpa), che includono uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure che includono almeno 3 m di torba o di argille altamente organiche S2 Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti

6 Classi di sottosuolo Per le classi di sottosuolo da A ad E si calcola il V S,30 : Roccia V r Terreno m V s V s z Roccia V s30 >800 m/s V r 360 V s30 < V s30 <360 V s30 <180 m/s B C D

7 Classe di sottosuolo E: Classi di sottosuolo Terreno E V s 20m La velocità delle onde di taglio di taglio è quella dei sottosuoli C o D Roccia V r >800 m/s Per le classi di sottosuolo S1 e S2 è necessario effettuare analisi di risposta sismica locale

8 Lacune nella classifica di sottosuolo NTC-08 >3m H <3m V S30 > 800 m/s A m H <20m V S30 > m/s?? >30m < 360 m/s E m/s V S30 < 180 m/s B m/s D C Vannucchi (2009)

9 Lacune nella classifica di sottosuolo A V S, V S30 (m/s) A? B E? H (m) C D

10 Limiti della V S30 Siti con la stessa V S30 possono avere risposte significativamente diverse V s (m/s) V S30 =220 m/s profondità (m) Bedrock 120 V S =1100 m/s 120 z Idriss (2011)

11 Limiti della V S30 Siti con la stessa V S30 possono avere risposte significativamente diverse V s (m/s) V S30 =220 m/s profondità (m) Bedrock 120 V S =1100 m/s 120 z Idriss (2011)

12 Limiti della V S30 Inversione di velocità: terreno rigido sovrastante un terreno più deformabile V s Terreno rigido Terreno tenero Roccia z

13 Limiti della V S30 Depositi di terreno di elevato spessore V s Terreno H= m T 0 4H Vs Roccia z

14 Centro storico de L Aquila (da Monaco et al., 2011) Brecce H 80 m Limi H 250 m Roccia misure di rumore ambientale f 0 = Hz T 0 = s z V s =800 m/s V s =500 m/s V s =1250 m/s V s

15 Limiti della V S30 Amplificazione 2D Onde di superficie Rispetto alle condizioni 1D: aumento dell amplificazione incremento di durata amplificazione a larga banda variazione spaziale del moto

16 Limiti della V S30 Presenza di coperture antropiche: il Colle Palatino NW SE Scala verticale X 2.5 A Fossi Alluvioni recenti Tufo Litoide Lionato Tufi Antichi (Palatino/Prima Porta) Ghiaie e sabbie Fm. Santa Cecilia Strato Antropico Bedrock pliocenico Formazione Fosso del Torrino Fossi Alluvioni recenti

17 Limiti della V S30 Configurazioni tipo rupe Piastroni di rocce su substrato di argille Orvieto (TR) (tufo litoide su argille marine OC) Agrigento (calcareniti su argille marine OC) Gerace (RC) (calcarenite su argille varicolori) Banchi di terreni sabbiosi e ghiaiosi su substrato di argille Bisaccia (AV) (conglomerati su argille plioceniche a scaglie)

18 Limiti della V S30 Presenza di cavità h a θ SV P Orvieto (TR) Castelnuovo (AQ)

19 La revisione delle NTC08 V S, eq Classe A B C D E S1 S2 n Litologia Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi (con eventuale coltre di alterazione < 3m) Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti (con spessori > 30 m e miglioramento graduale di proprietà meccaniche con la profondità) Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti (con spessori > 30 m e miglioramento graduale di proprietà meccaniche con la profondità) Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente consistenti (con spessori > 30 m e miglioramento graduale di proprietà meccaniche con la profondità) Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m (su substrato con V S > 800 m/s) 30 m Depositi con uno strato > 8 m di terreni fini poco consistenti o > 3 m di torba o argille organiche Terreni liquefacibili, argille sensitive o altri terreni non classificabili nelle categorie precedenti H h V i i1 S, i Per depositi con profondità del bedrock > 30 m si pone H=30 Vs, eq (m/s) N SPT,30 c u,30 (kpa) > > 50 > < 180 < 15 < 70 < 360 < 50 < 250 < V S,30 n 30 h V i i1 S, i

20 La revisione delle NTC A V S, V S30 (m/s) A B E H (m) C D Per tutti i terreni che non rientrano nella classifica è necessario effettuare analisi di RSL

21 Letteratura internazionale Cadet et al. (2011) propongono una classifica basata su: frequenza fondamentale f o V s30 Pitilakis et al. (2012) propongono una classifica basata su: stratigrafia profondità del bedrock V s,av T 0

22 Considerazioni conclusive Le NTC08 puntualizzano che l impiego del metodo semplificato (V s30 ) per la classifica del sottosuolo ai fini sismici non è la scelta prioritaria. Le categorie di sottosuolo delle NTC08 e le azioni sismiche corrispondenti tengono conto solo delle amplificazioni stratigrafiche (1D) nei primi 30 m di sottosuolo. In diversi casi (e.g., contrasti di impedenza, depositi di elevato spessore, inversioni di velocità, presenza di cavità, etc.) la stima degli effetti di sito mediante il V S30 risulta affetta da incertezze. La revisione delle NTC08 consente di colmare alcune lacune presenti nell attuale classifica di sottosuolo.

23 Grazie per l attenzione

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