Progetto di strutture in zona sismica con contenimento del potenziale danneggiamento sarà l ingegneria sismica del futuro?

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Fortunato Pandolfi
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1 Progetto di strutture in zona sismica con contenimento del potenziale danneggiamento sarà l ingegneria sismica del futuro? Laura CIRI Edilizia e Costruzioni Sperimentazione in sito tramite Blast Test per lo studio dell efficacia degli interventi di mitigazione della liquefazione SAIE 2018 Arena Rinforzo strutturale, 18 ottobre 2018

2 Tema dell OR4 nell ambito del progetto TIRISICO Tecnologie a basso impatto per la mitigazione dei fenomeni di liquefazione del terreno Obiettivo dell OR4 Verifica sperimentale e definizione di criteri di progettazione di una specifica tipologia di interventi di mitigazione del fenomeno di liquefazione nei terreni. La tecnologia prescelta per la sperimentazione è quella delle colonne di ghiaia, realizzate con una tecnologia brevettata da Geopier. Metodologia Adottata Allestimento di un sito di prova presso un area dell Emilia suscettibile di fenomeni di liquefazione e realizzazione di un Blast Test* per l analisi dell efficacia dell intervento di mitigazione prescelto. * Esperimento realizzato con il coordinamento dell INGV, in collaborazione con Brigham Young University (USA) e con il contributo finanziario di Geopier Foundation Company.

Il termine liquefazione indica quello stato fisico in cui si può venire a trovare un terreno sabbioso saturo

saturi durante l applicazione rapida di carichi dinamici e ciclici Liquefazione ciclica.

3 Il termine liquefazione indica quello stato fisico in cui si può venire a trovare un terreno sabbioso saturo quando perde la sua resistenza al taglio per effetto dell incremento e dell accumulo delle pressioni interstiziali. Con 'liquefazione' si indicano differenti fenomeni fisici osservati nei materiali granulari poco addensati saturi durante l applicazione rapida di carichi dinamici e ciclici Liquefazione ciclica. Assenza di sforzi di taglio necessari per l equilibrio statico, superfici piane e orizzontali, assenza di carichi in superficie. Manifestazioni: crateri e vulcanelli di sabbia, fratture, ondulazioni e cedimenti del piano campagna.

saturi durante l applicazione rapida di carichi dinamici e ciclici Mobilità ciclica.

4 Il termine liquefazione indica quello stato fisico in cui si può venire a trovare un terreno sabbioso saturo quando perde la sua resistenza al taglio per effetto dell incremento e dell accumulo delle pressioni interstiziali. Con 'liquefazione' si indicano differenti fenomeni fisici osservati nei materiali granulari poco addensati saturi durante l applicazione rapida di carichi dinamici e ciclici Mobilità ciclica. Sforzi di taglio necessari per l equilibrio statico inferiori alla resistenza al taglio dopo il terremoto. Manifestazioni: deformazioni permanenti limitate, spostamenti laterali, cedimenti assoluti e differenziali, smottamenti.

Il termine liquefazione indica quello stato fisico in cui si può venire a trovare un terreno sabbioso saturo quando perde la sua resistenza al taglio per

Con 'liquefazione' si indicano differenti fenomeni fisici osservati nei materiali granulari poco addensati saturi durante l applicazione rapida di carichi

5 Il termine liquefazione indica quello stato fisico in cui si può venire a trovare un terreno sabbioso saturo quando perde la sua resistenza al taglio per effetto dell incremento e dell accumulo delle pressioni interstiziali. Con 'liquefazione' si indicano differenti fenomeni fisici osservati nei materiali granulari poco addensati saturi durante l applicazione rapida di carichi dinamici e ciclici Fluidificazione. Sforzi di taglio necessari per l equilibrio statico superiori alla resistenza al taglio dopo il terremoto. Manifestazioni: grandi deformazioni permanenti, collassi di fondazioni e opere di sostegno, frane.

6 MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI LIQUEFAZIONE Le tecnologie di trattamento del terreno finalizzate alla mitigazione del rischio di liquefazione mirano ad aumentare la resistenza, la densità, le caratteristiche di drenaggio del terreno. L obiettivo è quello di ridurre gli effetti della liquefazione localmente, a livello di singolo manufatto. METODI DI MIGLIORAMENTO DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO IN CHIAVE ANTI-LIQUEFAZIONE ADDENSAMENTO RINFORZO DEL TERRENO GROUTING/MIXING TECNICHE DI DRENAGGIO DISSIPAZIONE DELLE U ABBASSAMENTO DEL LIVELLO DI FALDA

7 TECNOLOGIA ADOTTATA Colonne di ghiaia realizzate con la tecnologia Geopier-Impact System

8 TECNOLOGIA ADOTTATA Colonne di ghiaia compattate mediante vibroinfissione e battitura verticale. La costruzione delle colonne prevede l uso di un tubo-forma scorrevole pietrisco naturale frantumato Caratteristiche granulometriche fornite da Releo srl

9 TECNOLOGIA ADOTTATA vibratore FASI ESECUTIVE tramoggia mandrino Courtesy of Releo srl and Geopier

TECNOLOGIA ADOTTATA ASPETTI DISTINTIVI DELLA TECNOLOGIA ADOTTATA Lavorazione a secco Processo di installazione rapido Livelli di vibrazione tipicamente inferiori all

10 TECNOLOGIA ADOTTATA ASPETTI DISTINTIVI DELLA TECNOLOGIA ADOTTATA Lavorazione a secco Processo di installazione rapido Livelli di vibrazione tipicamente inferiori all infissione di pali battuti Sistema ecologico Immagine fornita da Releo srl Realizzazione delle colonne di ghiaia presso il sito sperimentale di Bondeno. Colonne realizzate da Releo srl.

BLAST TEST Tecnica sperimentale basata sull uso di microcariche esplosive per generare uno scuotimento ciclico di lunga durata in grado di innescare fenomeni di liquefazione nei terreni granulari.

11 BLAST TEST Tecnica sperimentale basata sull uso di microcariche esplosive per generare uno scuotimento ciclico di lunga durata in grado di innescare fenomeni di liquefazione nei terreni granulari. Le cariche vengono installate in foro a diverse profondità. Gli esplosivi vengono fatti detonare secondo una sequenza ben definita. Test in sito in vera grandezza. Permette di indurre la liquefazione in volumi significativi di terreno fino a metri di profondità. Courtesy of Dr. Sara Amoroso, INGV BLAST LAYOUT

12 SITO DI PROVA Sito sperimentale: situato nel comune di Bondeno (FE). Sito sperimentale BONDENO Ferrara 30 Aprile Cesena 1

liquefacibili di sabbia limosa nei primi 10 metri di profondità.

13 SITO DI PROVA Sito sperimentale: situato nel comune di Bondeno (FE). Criteri di selezione: Area interessata da fenomeni di liquefazione del terreno durante la sequenza sismica del 2012 Presenza di strati liquefacibili di sabbia limosa nei primi 10 metri di profondità. Distanza di almeno 300 metri dagli edifici Strada Comunale 400 Blast test area Improved panel Natural panel Sito sperimentale BONDENO Obiettivo: Realizzazione del blast test in due porzioni distinte dell area di prova, di cui una preliminarmente consolidata con colonne di ghiaia.

14 Blast test area SITO DI PROVA Geometria dell intervento Griglia 4 colonne x 4 colonne Spaziatura: 2 m Diametro colonne: 0,50 m Lunghezza colonne: 10 m Pannello migliorato Pannello naturale

Profilo CPTU rappresentativo del sottosuolo dell area. SITO DI PROVA Assetto stratigrafico 0-2 m: limi argillosi, argille limose 2-3.

15 Profilo CPTU rappresentativo del sottosuolo dell area. SITO DI PROVA Assetto stratigrafico 0-2 m: limi argillosi, argille limose m: Terreni intermedi (limi, limi sabbiosi, limi argillosi) m: sabbie e sabbie limose, con qualche intercalazione di terreni intermedi

16 Profilo CPTU rappresentativo del sottosuolo dell area. SITO DI PROVA Sabbie con componente fine dal 10 fino al 40% Profondità: 6.25 m % passante ,001 0,01 0,1 1 0,1 1 Log(D) Profondità: 9.80 m 70 % passante Laura Componente fine NON PLASTICA ,001 0,01 Log(D)

17 Laura Profilo CPTU rappresentativo del sottosuolo dell area. SITO DI PROVA Verifica di Liquefazione Metodo di Idriss & Boulanger, 2008) Mw = 6.14 amax = 0.22g.

18 SITO DI PROVA All interno del sito è stata condotta una campagna di prove geotecniche (sondaggi con prelievo di campioni, prove SPT, CPTU*, SDMT) e geofisiche** (ERT, MASW) per l accurata caratterizzazione del sottosuolo dell area. Le indagini sono state effettuate sia all interno del pannello naturale, sia all interno di quello migliorato ( improved panel ) Il programma sperimentale è stato suddiviso in tre fasi principali: FASE 1. Febbraio Marzo Indagini precedenti alla realizzazione delle colonne di ghiaia. FASE 2. Aprile Maggio Indagini successive alla realizzazione delle colonne di ghiaia. FASE 3. Giugno Novembre Indagini successive alla realizzazione del BLAST TEST * Prove CPTU: realizzate con l attrezzatura penetrometrica del CIRI, Edilizia e Costruzioni ** Prove geofisiche: realizzate da INGV

19 SITO DI PROVA Laura FASE 1 CPTU prima della costruzione delle colonne FASE 2 CPTU dopo la costruzione delle colonne IMPROVED PANEL Immagine da Google Maps

20 SITO DI PROVA FASE 2 Dopo la costruzione delle colonne FASE 3 Dopo il Blast Test Agosto 2018 FASE 3 Dopo il Blast Test Settembre 2018 IMPROVED PANEL

IL BLAST TEST 4 giugno 2018 La realizzazione di due blast test distinti, effettuati a distanza di qualche ora l uno dall altro, ha permesso di analizzare la diversa risposta del deposito naturale

21 IL BLAST TEST 4 giugno 2018 La realizzazione di due blast test distinti, effettuati a distanza di qualche ora l uno dall altro, ha permesso di analizzare la diversa risposta del deposito naturale rispetto a quello consolidato con colonne di ghiaia. Microcariche posizionate in otto fori distribuiti nei circoli di diametro 10 m, a due diverse profondità all interno dello strato potenzialmente liquefacibile (3m e 6m dal p.c.).

22 STRUMENTAZIONE DI MONITORAGGIO PER IL BLAST TEST Device

23 EVIDENZE DI LIQUEFAZIONE NEL PANNELLO NATURALE IL BLAST TEST 4 giugno 2018

24 EFFETTI OSSERVATI NEL PANNELLO TRATTATO IL BLAST TEST 4 giugno 2018

25 Gruppo di Lavoro TIRISICO-OR4 Prof. Guido Gottardi, DICAM, Università di Bologna Prof. Laura, DICAM, Università di Bologna Dott. Ing. Maria F. Garcia Martinez, Assegnista CIRI Coordinamento dell esperimento di Blast Test Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), L Aquila Brigham Young University (Provo, Utah, USA) Contributo finanziario: Geopier Foundation Company (Davidson, North Carolina, Stati Uniti) Altri gruppi coinvolti Releo srl (Realizzazione delle colonne di ghiaia) Studio Prof. Marchetti srl.(prove dilatometriche)

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