1 PREMESSA LOCALIZZAZIONE DELL INTERVENTO PERICOLOSITA SISMICA DEL TERRITORIO NAZIONALE SISMICITA DEL SITO...4

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2 SOMMARIO 1 PREMESSA LOCALIZZAZIONE DELL INTERVENTO PERICOLOSITA SISMICA DEL TERRITORIO NAZIONALE SISMICITA DEL SITO Classificazione sismica Sismicità storica Sorgenti sismogenetiche CATEGORIA DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE VALUTAZIONE DELL AZIONE SISMICA Gli spettri di risposta Spettro orizzontale Spettro verticale Spettri di risposta impiegati per le strutture del nuovo ponte Spettri di risposta impiegati per le opere accessorie alla nuova viabilità di collegamento... 29

3 1 PREMESSA La presente relazione si occupa della determinazione dell azione sismica impiegata per i dimensionamenti e le verifiche delle opere in progetto, in accordo alle normative vigenti in materia, ossia: [1] Decreto ministeriale 14 Gennaio Norme tecniche per le costruzioni. [2] Circolare Ministeriale LL.PP. n. 617, 2 febbraio Istruzioni per l applicazione delle nuove Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio LOCALIZZAZIONE DELL INTERVENTO L intervento è ubicato nel comune di Bondeno in provincia di Ferrara. Le coordinate geografiche riferite alla mezzeria del nuovo ponte sono le seguenti: Latitudine: N ( N) Longitudine: E ( E) Figura 1: localizzazione geografica area d intervento. RIN153ST-RE003R0.docx pag. 1

4 3 PERICOLOSITA SISMICA DEL TERRITORIO NAZIONALE Sino al 2003 il territorio nazionale era classificato in tre categorie sismiche a diversa severità. I Decreti Ministeriali emanati dal Ministero dei Lavori Pubblici tra il 1981 ed il 1984 avevano classificato complessivamente comuni italiani su di un totale di 8.102, che corrispondono al 45% della superficie del territorio nazionale, nel quale risiede il 40% della popolazione. Nel 2003 sono stati emanati i criteri di nuova classificazione sismica del territorio nazionale, basati sugli studi e le elaborazioni più recenti relative alla pericolosità sismica del territorio, ossia sull analisi della probabilità che il territorio venga interessato in un certo intervallo di tempo (generalmente 50 anni) da un evento che superi una determinata soglia di intensità o magnitudo. A tal fine è stata pubblicata l Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n del 20 marzo 2003, sulla Gazzetta Ufficiale n. 105 dell 8 maggio La pericolosità sismica, intesa in senso probabilistico, è lo scuotimento del suolo atteso in un dato sito con una certa probabilità di eccedenza in un dato intervallo di tempo, ovvero la probabilità che un certo valore di scuotimento si verifichi in un dato intervallo di tempo. Questo tipo di stima si basa sulla definizione di una serie di elementi di input (quali catalogo dei terremoti, zone sorgente, relazione di attenuazione del moto del suolo, ecc.) e dei parametri di riferimento (per esempio: scuotimento in accelerazione o spostamento, tipo di suolo, finestra temporale, ecc.). Con l'ordinanza PCM 3274/2003 (GU n.108 dell'8 maggio 2003) si è avviato in Italia un processo per la stima della pericolosità sismica secondo dati, metodi, approcci aggiornati e condivisi e utilizzati a livello internazionale. Per la prima volta si è delineato un percorso per il quale venivano definite le procedure da seguire, il tipo di prodotti da rilasciare e l'applicazione dei risultati. Un documento di tale tipo avrebbe infatti costituito la base per l'aggiornamento dell'assegnazione dei comuni alle zone sismiche. Questa iniziativa ha portato alla realizzazione della Mappa di Pericolosità Sismica 2004 (MPS04) che descrive la pericolosità sismica attraverso il parametro dell'accelerazione massima attesa con una probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni su suolo rigido e pianeggiante. Dopo l'approvazione da parte della Commissione Grandi Rischi del Dipartimento della Protezione Civile nella seduta del 6 aprile 2004, la mappa MPS04 è diventata ufficialmente la mappa di riferimento per il territorio nazionale con l'emanazione dell'ordinanza PCM 3519/2006 (G.U. n.105 dell'11 maggio 2006). La legislazione nazionale prevede che l'aggiornamento delle zone sismiche spetti alle singole Regioni e Province Autonome, sulla base di criteri definiti a scala nazionale. In seguito all'ordinanza PCM 3519/2006, le Regioni e Province Autonome che volessero aggiornare tale elenco devono basarsi sui valori di accelerazione proposti dalla mappa di pericolosità sismica MPS04 per individuare le soglie che definiscono il limite tra una zona sismica e un'altra. La situazione aggiornata delle zone sismiche è disponibile nel sito del Dipartimento della Protezione Civile. Successivamente, nell'ambito del progetto INGV-DPC S1 ( ), sono state rilasciate una serie di mappe di pericolosità sismica per diverse probabilità di eccedenza in 50 anni, basate sullo stesso impianto metodologico e sugli stessi dati di input di MPS04. Inoltre sono state prodotte mappe per gli stessi periodi di ritorno anche in termini di accelerazioni spettrali. Per ogni punto della griglia di calcolo (che ha una densità di 20 punti per grado, circa un punto ogni 5 km) sono oltre 2200 i parametri che ne descrivono la pericolosità sismica. Questa mole di dati ha reso possibile la definizione di norme tecniche nelle quali l'azione sismica di riferimento per la progettazione è valutata punto per punto e non più solo per 4 zone sismiche, cioè secondo solo 4 spettri di risposta elastica. RIN153ST-RE003R0.docx pag. 2

5 Il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha emanato nuove Norme Tecniche delle Costruzioni (NTC08) con il D.M. del 14 gennaio 2008 (G.U. n.29 del 04/02/2008) nel quale la definizione dell'azione sismica di riferimento si basa sui dati rilasciati da INGV e dal Progetto S1. Questi dati sono pubblicati in siti dell'ingv realizzati appositamente. Figura 2. Mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale. Fonte: Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) RIN153ST-RE003R0.docx pag. 3

6 4 SISMICITA DEL SITO 4.1 Classificazione sismica Prima alla nuova zonazione sismica del territorio nazionale avvenuta nel 2003 con la OPCM3274 il comune di Bondeno era classificato in zona 4 (non sismica) A seguito della riclassificazione sismica del territorio nazionale (2003), il comune di Bondeno è classificato quale ricadente in zona sismica 3. Figura 3. Mappa di pericolosità sismica griglia 0.05 riferita a suolo rigido - Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) Con l attuale sistema di riferimento per l individuazione della pericolosità sismica del sito attraverso le coordinate geografiche previsto dalle NTC di cui si è accennato prima (Progetto INGV-DPC S1), i parametri definenti l azione sismica in termini di accelerazioni spettrali sono i seguenti (suolo rigido). RIN153ST-RE003R0.docx pag. 4

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8 4.2 Sismicità storica L analisi della sismicità storica del sito è stata eseguita attraverso la consultazione del database Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani, versione 2015 (CPTI2015), liberamente consultabile dalla piattaforma web INGV. Intensity Year Mo Da Ho Mi Se Epicentral area NMDP Io Mw Friuli-Slovenia Ferrarese F Finale Emilia Riminese F Carinthia, Villach F Asolano Valle d'illasi Bresciano Prealpi Trevigiane Romagna settentrionale NF Asolano NF Pistoiese NF Veronese F Finale Emilia NF Carnia Emilia Romagna orientale NF Piacentino NF Bassa modenese Forlivese Lucchesia Riminese Appennino forlivese Garfagnana Ferrarese Carpi NF Senigallia Parmense Parmense Ferrarese Bassa modenese Prealpi Vicentine NF Pianura emiliana Pianura lombardo-veneta Pianura emiliana Pianura emiliana Year = anno, Mo =mese, Da = giorno, Ho = ora, Mi = minuto, Se = secondo Is = intensità in sito (MCS) AE= denominazione dell'area dei maggiori effetti Io= Intensità epicentrale (MCS) Mw= Magnitudo momento RIN153ST-RE003R0.docx pag. 6

9 Figura 4: Storia sismica di Bondeno(FE) L analisi storica mostra come il comune di Bondeno abbia risentito negli ultimi 500 anni di almeno 3-4 eventi sismici di intensità massima paragonabile a quello del recente terremoto emiliano del 2012 (MCS 6-7). Si evidenzia come gli ultimi due eventi più intensi siano ricorsi nell arco di 30 anni ( ). 4.3 Sorgenti sismogenetiche Recentemente è stata presentata la nuova versione (vers. 3.1) del Database of Potential Sources for Earthquakes larger than M 5.5 in Italy, inizialmente divulgato in forma preliminare nel luglio 2000 come versione 1.0 e quindi pubblicato nel 2001 come versione 2.0 (Valensise e Pantosti, 2001). Il Database contiene sorgenti sismogenetiche individuali e composite ritenute in grado di generare grandi terremoti. La nuova versione del Database contiene oltre 100 sorgenti sismogenetiche identificate attraverso studi geologico-geofisici (70% in più rispetto alla precedente versione). Tali sorgenti ricadono sull intero territorio italiano e su alcune regioni confinanti. L assetto di queste sorgenti fornisce informazioni sull andamento dei maggiori sistemi di faglie attive, consentendo in alcuni casi di individuare aree di potenziale gap sismico. Obiettivo del Database è di rendere quanto più possibile completa l informazione sulle sorgenti sismogenetiche potenziali del territorio nazionale. Per questa ragione, oltre ad un numero maggiore di sorgenti individuali, viene proposta una forma di rappresentazione e caratterizzazione di tutte le aree che, pur essendo certamente in grado di generare forti terremoti, sono ancora poco comprese. È stata pertanto istituita una nuova categoria di aree sismogenetiche per le quali, in analogia con quanto proposto dalla nuova zonazione sismogenetica ZS9 (Meletti et al., 2004), è fornita la localizzazione geografica, la stima del meccanismo di fagliazione, la profondità efficace e la magnitudo massima attesa. RIN153ST-RE003R0.docx pag. 7

10 Figura 5: Sorgenti sismo genetiche (fonte DISS-INGV) Dall esame del database, nei pressi dell area di interesse, si osserva che l area è interessata da diverse sorgenti sismo genetiche composite con asse est-ovest. In particolare si rileva che il comune di Bondeno ricade nella sorgente composita denominata Poggio Rusco - Migliarino. Mentre nelle vicinanze si rileva la presenza di sorgenti individuale quali quella denominata Ferrara, quella denominata Finale Emilia e quella di Mirandola, queste ultime ricadenti all interno delle sorgenti composite di Finale Emilia - Mirabello e di Carpi-Poggio Renatico rispettivamente. Le principali caratteristiche del sorgenti sismogenetiche richiamate sono riportate di seguito come estratte dal database citato. RIN153ST-RE003R0.docx pag. 8

15 5 CATEGORIA DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE La Nuova Normativa Tecnica per le Costruzioni prevede, relativamente alla caratterizzazione sismica di un sito (D.M. 14/01/2008 Capitoli 3.2 e 7.11), la determinazione del valore V S,30, inteso come velocità media di propagazione delle onde di taglio (S) entro i primi 30 m di profondità, al di sotto del piano di fondazione. Si riportano nel seguito le categorie di sottosuolo previste dalla normativa vigente: A - Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di V S,30 superiori a 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3 m; B - Rocce tenere e 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 S,30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero N SPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e c u,30 > 250 kpa nei terreni a grana 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 graduale miglioramento con la profondità e da valori di V S,30 compresi tra 180 e 360 m/s (ovvero 15<N SPT,30 <50 nei terreni a grana grossa e 70<c u,30 <250KPa nei terreni a grana fina); D - Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente 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 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,30 > 800 m/s). La norma differenzia altre due categorie di terreni che necessitano di studi speciali per la definizione dell azione sismica: S1 - Depositi di terreni caratterizzati da valori di V S,30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < c u,30 < 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 sottosuolo non classificabile nei tipi precedenti. Al fine della caratterizzazione del sottosuolo preliminarmente alla fase di progettazione definitiva è stata eseguita una specifica campagna di indagine geognostica in cui sono state effettuate le seguenti prove: n. 1 prova in foro con cono sismico (S-CTPU1 fino a 35.3m dal piano campagna; n.2 misure HVSR di rumore ambientale mediante sismica passiva (TE1-TR2); che hanno fornito i seguenti risultati: RIN153ST-RE003R0.docx pag. 13

16 Figura 6: Ubicazioni indagini geognostiche Pertanto è possibile definire il sottosuolo appartenente alla categoria di tipo C. Per quanto riguarda le condizioni topografiche, essendo il sito in oggetto localizzato in territorio pianeggiante è possibile ricondurlo nella categoria topografica T1 Superficie pianeggiante, pendii isolati con inclinazione media i<15. RIN153ST-RE003R0.docx pag. 14

17 6 VALUTAZIONE DELL AZIONE SISMICA Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si definiscono a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di costruzione. Essa costituisce l elemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche. La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (di categoria A quale definita al 3.2.2), nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente Se (T), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR, come definite nel 3.2.1, nel periodo di riferimento VR, come definito nel 2.4. In alternativa è ammesso l uso di accelerogrammi, purché correttamente commisurati alla pericolosità sismica del sito. Ai fini della presente normativa 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: a g accelerazione orizzontale massima al sito; 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. Ai fini delle vigenti norme l'azione sismica è caratterizzata da 3 componenti transazionali, due orizzontali contrassegnate da X ed Y ed una verticale contrassegnata da Z, da considerare tra di loro indipendenti. Salvo quanto specificato nel 7.11 per le opere e i sistemi geotecnici la componente verticale verrà considerata ove espressamente specificato (v. Cap. 7) e purché il sito nel quale la costruzione sorge non sia in Zone 3 e 4. Le componenti possono essere descritte, in funzione del tipo di analisi adottata, mediante una delle seguenti rappresentazioni: - accelerazione massima attesa in superficie; - accelerazione massima e relativo spettro di risposta attesi in superficie; - accelerogramma. 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. 6.1 Gli spettri di risposta Lo spettro di risposta elastico in accelerazione è espresso da una forma spettrale (spettro normalizzato) riferita ad uno smorzamento convenzionale del 5%, moltiplicata per il valore della accelerazione orizzontale massima ag su sito di riferimento rigido orizzontale. Sia la forma spettrale che il valore di ag variano al variare della probabilità di superamento nel periodo di riferimento P VR (v. 2.4 e NTC08). Gli spettri così definiti possono essere utilizzati per strutture con periodo fondamentale minore o uguale a 4,0s. RIN153ST-RE003R0.docx pag. 15

18 6.1.1 Spettro orizzontale Si riportano le espressioni che definiscono lo spettro di risposta orizzontale, in cui chiaramente T e Se sono rispettivamente il periodo di vibrazione e l ordinata spettrale in accelerazione. dove S η del 5% Coeficiente che tiene conto della categoria di sottosuolo (SS) e condizioni topo grafiche (ST) S= SS x ST fattore riduttivo dipendente dal coefficiente di smorzamento viscoso ξ diversi da quello convenzionale η= 10/5 Tc Tb Td periodo corrispondente al tratto a velocità costante dello spettro Tc = C c x T* C periodo corrispondente al tratto ad accelerazione costante Tb = T c /3 periodo corrispondente al tratto a spostamento costante Td = 4 a g /g +1.6 RIN153ST-RE003R0.docx pag. 16

19 6.1.2 Spettro verticale Si riportano le espressioni che definiscono lo spettro di risposta verticale, in cui chiaramente T e S ve sono rispettivamente il periodo di vibrazione e l ordinata spettrale in accelerazione. dove Fv = 1.35 Fo (ag/g)^0.5 RIN153ST-RE003R0.docx pag. 17

20 6.2 Spettri di risposta impiegati per le strutture del nuovo ponte Di seguito si riportano i dati principali degli spettri elastici che saranno impiegati per le verifiche delle nuove opere del ponte sul canale Burana. RIN153ST-RE003R0.docx pag. 18

31 6.3 Spettri di risposta impiegati per le opere accessorie alla nuova viabilità di collegamento Di seguito si riportano i dati principali degli spettri elastici che saranno impiegati per le verifiche delle opere accessorie alla realizzazione della nuova viabilità di collegamento (muri ed opere di sostegno, etc.. ) RIN153ST-RE003R0.docx pag. 29