IL PASSAGGIO DALLA MS DI LIV. 3 ALLE INDAGINI SISMICHE PUNTUALI PER LA PROGETTAZIONE (GEOTECNICA)

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1 IL PASSAGGIO DALLA MS DI LIV. 3 ALLE INDAGINI SISMICHE PUNTUALI PER LA PROGETTAZIONE (GEOTECNICA) Ordine dei Geologi delle Marche - Protezione civile Regione Marche - ANCI Marche MICROZONAZIONE SISMICA E PIANIFICAZIONE URBANISTICA Jesi Hotel Federico II 30/06/2012

2 Microzonazione e progettazione Sono due cose diverse e che devono restare diverse però sono procedure che pur con fattori di scala e gradi di approfondimento diversi in fondo parlano la stessa lingua.

3 Microzonazione e progettazione parametri che descrivono l amplificazione sismica locale: Fa, Fv (ICMS, 2008 par ); S (NTC2008 par );

4 Risposta sismica locale (NTC2008) metodi semplificati (par ); metodi numerici (par );

5 Risposta sismica locale numerica Quando? (NTC2008) in presenza di categorie di suolo S1 S2; quando si vuole aumentare il grado di accuratezza nella previsione del moto sismico di un sito (Circ. par );

6 RSL in fase di progettazione Come? fase preliminare di acquisizione dati (mediante indagini specifiche progettate ad hoc); fase di scelta del codice di calcolo, del modello da testare, e del o meglio dei sismi di input; redazione della relazione sismica sulla risposta sismica locale da consegnare allo strutturista ed in seguito al Genio Civile ;

7 L Aquila Zona S. Antonio Fonte Burri

8 Due edifici di 6 piani (D.M. 16/01/1996) Anno di costruzione 2004 Anno di costruzione 1999 Vallecola Fosso Burri colmata a partire dagli anni 50 H/L 0.12

9 Edificio 3 (quello a monte ): Condominio Domus I anno di costruzione 2004 Edificio realizzato su pali trivellati intestati (chi più chi meno) nel detrito ghiaioso.

10 Edificio 4 (quello a valle ): Condominio Barattelli anno di costruzione 1999 Anche questo realizzato su pali trivellati intestati (chi più chi meno) nel detrito ghiaioso.

11 Indagini finalizzate RSL: 4 nuovi Sondaggi diretti; 1 prova Down Hole in onde SH; 3 Rifrazioni sismiche SH + P; sondaggi limitrofi vecchi e nuovi e nuova DH (P+SH) a monte; informazioni dettagliate sulla perforazione dei pali trivellati (contabilità di cantiere); misure HVSR eseguite soprattutto in fase di (post analisi).

12 CATEGORIE DI SOTTOSUOLO Rifrazione SH profilo 1 Vs30 = 336 m/s (C) Vs30 = 366 m/s (B) Vs30 = 372 m/s (B) Down Hole NS1 DH Vs30 = 331 m/s (C) Rifrazione SH profilo 2 Vs30 = 480 m/s (B) SETTEMBRE 2009

13 Edificio di monte

14 Edificio di valle

15 PUNTO DI VISTA GEOTECNICO dal punto di vista geotecnico non sono stati evidenziati particolari problemi se si esclude la criticita (da risolvere in fase di progetto) evidenziata per alcuni pali che probabilmente non sono stati intestati in maniera corretta al detrito poligenico.

16 PUNTO DI VISTA SISMICO DAL PUNTO DI VISTA SISMICO? la procedura semplificata (par NTC2008) è in grado di garantire in questo caso la corretta valutazione della risposta sismica locale del sito? NO!!!

17 ANALISI LINEARE EQUIVALENTE 1D (SHAKE) usa modello lineare equivalente e studia il comportamento in tensione (totale) vs. deformazione (modello reologico di Kelvin Voight); considera un sistema stratigrafico monodimensionale a strati paralleli, indefiniti lateralmente, in cui le tensioni totali e gli spostamenti, provocati dal passaggio di un'onda sismica di taglio, sono funzioni armoniche del tempo; aggiornando passo passo, in maniera iterativa, i parametri del moto e le costanti elastiche in gioco (modulo di taglio e coefficiente di smorzamento) al procedere della deformazione nel tempo, risolvendo per integrazione le equazioni differenziali del moto, il moto sismico applicato ad un substrato rigido di riferimento, viene trasmesso agli strati superiori attraverso la definizione di una funzione di trasferimento che contiene le variazioni spettrali del moto sismico di input verso la superficie; lo spettro di Fourier del segnale sismico trasmesso alla superficie viene portato nel dominio dei tempi (trasformata inversa di Fourier) con produzione di una storia temporale (in accelerazione, velocità, spostamento, stress e deformazione) nei punti della colonna stratigrafica scelti dall'operatore.

18 definizione modello 1D Dopo aver fatto un primo ciclo di test con 4 diversi modelli di sottosuolo, seguendo le indicazioni contenute negli ICMS, 2008 e dopo un confronto con il soggetto attuatore della MS (DPC-Nazionale Ufficio Rischio Sismico) di fatto operando secondo quanto riportato al par degli ICMS si è optato per il modello A, in cui il bedrock viene posizionato a 15 metri di profondità in corrispondenza di un significativo salto di velocità (da 300 m/s si passa a 615 m/s).

19 Sismi di input (su suolo rigido) Sismi reali (software Rexel messo a punto dal consorzio ReLuiS); Sismi sintetici (derivanti da studio di pericolosità macrosismica dell area); Sismi artificiali non possono essere adottati per analisi di RSL (Circ. 617/09 par NTC2008)

20 Sismi di input (su suolo rigido) Sulla base dello studio della disaggregazione della PGA è stata selezionata una quintupla (in realtà una settupla) di sismi reali spettro compatibili NTC2008 (suolo A) scalati alla PGA dello SLV aventi congruenza geodinamica (Rexel 2.6 Beta); Sulla base dei nuovi studi macrosismici condotti per l area aquilana che erano all epoca in fase di ultimazione da parte del GdL2009 è stato usato un sisma sintetico su suolo rigido per lo SLV usato poi per la modellazione numerica della Macroarea L Aquila Centro (MICROZONAZIONE di Livello 3).

21 NEL FRATTEMPO VIENE PUBBLICATA LA MICROZONAZIONE SISMICA DELLA CONCA AQUILANA (OTTOBRE/NOVEMBRE 2009) Macroarea 1 (L Aquila Centro) stralcio carta geologica e carta delle indagini

22 NEL FRATTEMPO VIENE PUBBLICATA LA MICROZONAZIONE SISMICA DELLA CONCA AQUILANA (OTTOBRE 2009) area suscettibile di amplificazione locale Fa = 1.2 Stralcio Carta Microzonazione Livello 3

23 Rexel (Iervolino e Galasso, 2009) Usare la quintupla (o la settupla) di sismi reali ottenuti con Rexel si devono usare tutti nel modello per la RSL e si prendono i risultati medi e/o di quelli giudicati più rispondenti. si genera un sisma sintetico (con software apposito) che abbia uno spettro uguale a quello medio della quintupla (o settupla) ricavata con Rexel (occhio ai problemi di compatibilità con NTC2008!!!)

24 Generazione di sismi sintetici (e non artificiali) serve un software che fornisca accerelogrammi sintetici generati mediante simulazione del meccanismo di sorgente naturalmente riferiti a suolo rigido A (par. C Circ. C.S.LL.PP. n.617/2009 NTC 2008); le NTC2008 però non sono chiarissime in merito alla spettro compatibilità dei sismogrammi sintetici qualora lo spettro di convergenza dell accelerogramma sintetico sia diverso da quelli standard di normativa

25 Generazione di sismi sintetici (e non artificiali) BELFAGOR (Mucciarelli, Pacor, Spinelli); Utilizza la relazione di Sabetta e Pugliese (1996) quindi si rispetta richiesta delle NTC2008 di simulazione del meccanismo di sorgente e della distanza epicentrale; Consente di far convergere l accelerogramma ottenuto ad uno spettro di riferimento inseribile dall utente ad esempio spettri UHS ricavati per L Aquila dal GdL2009 e qui non si capisce bene la situazione perché se lo spettro inserito non è spettro compatibile con quelli standard di normativa NTC2008 siamo o non siamo in regola? Stiamo eseguendo un analisi più raffinata oppure stiamo trasgredendo la legge?

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28 Confronto tra il sisma LADE2_SLV con la media dei sismi selezionati con REXEL confronto spettri sismi di input (damping 5%) per il Modello A (Shake91) Sito in esame e stato limite di riferimento Lon. [ ]: Lat. [ ]: Vn: 50 years CU: II SL: SLV NTC Suolo A NTC Suolo C Input UHS_LADE2_SLV Input sint_rexel SLV Se/g Period (s)

29 scelta curve di decadimento materiali geotecnici Non siamo riusciti a prelevare campioni idonei per effettuare prove di laboratorio per caratterizzare il comportamento dinamico dei materiali geotecnici (essenzialmente riporto eterogeneo); Sono stati usate le stesse curve di decadimento che il soggetto attuatore stava usando per la microzonazione di livello 3 della Macroarea L Aquila Centro;

30 confronto spettri di risposta al suolo (damping 5%) per il Modello A (Shake91) Sito in esame e stato limite di riferimento Lon. [ ]: Lat. [ ]: Vn: 50 years CU: II SL: SLV NTC Suolo A NTC Suolo C RSL UHS_LADE2_SLV Input UHS_LADE2_SLV Se/g risultati allo SLV in termini di spettri in accelerazione (damping 5%) con comparazione tra input e risposta al piano campagna con indicazioni degli spettri di normativa (damping 5%) Period (s)

31 Funzione di trasferimento del moto sismico bedrock/surface per il per il sito in esame (modello A)

32 ESITO FINALE Dall analisi lineare dinamica (modale con spettro di risposta) lo strutturista ha verificato l impossibilità viste le condizioni di sito, di operare un miglioramento sismico soddisfacente con le tecniche tradizionali; Pertanto si è scelto di spostare i periodi propri dei fabbricati in zone meno onerose dello spettro di progetto, mediante la soluzione dell isolamento alla base delle strutture (isolatori a pendolo); La sottostruttura di fondazione (plinti collegati + pali) è stata verificata dal punto di vista geotecnico e strutturale per il solo SLV (par NTC2008) utilizzando lo spettro numerico allo SLV; Le NTC2008 impongono che gli isolatori vengano progettati allo SLC ricordando che il coefficiente di smorzamento degli spettri elastici da presentare allo strutturista diventa in questo caso del 10% (par ) Questo ha comportato la ripetizione da parte del geologo di tutta la modellazione sismica usando dei sismi di input allo SLC ottenuti scalando in maniera creativa i sismi di input usati per lo SLV;

33 CONFRONTO SPETTRI ELASTICI RSL vs. NTC2008 ALLO SLC PER I PERIODI DEL MODO PREVALENTE DEI DUE FABBRICATI DOPO L APPLICAZIONE DEL SISTEMA DI ISOLAMENTO ALLA BASE confronto spettrale con NTC2008 di riferimento (damping 10%) - DETTAGLIO Sito in esame e stato limite di riferimento Lon. [ ]: Lat. [ ]: Top. cat.: T1 Vn: 50 years CU: II RSL - UHS_LADE2_SP96 - L'Aquila SLV NTC Suolo A - SLC NTC Suolo C - SLC RSL - SLC_scalato da RSL - UHS_LADE2_SP96 RSL - SLC_Rexel_SP96 L'Aquila RSL - SLC_scalato_Mw 6.25km_SP96 Se/g Period (s)

34 Edificio di monte vista del piano garage dopo demolizione massetto

35 Edificio di monte vista del piano garage dopo demolizione massetto

36 Isolatori montati Pilastro prima del taglio

37 NON c è tempo purtroppo! Non abbiamo parlato di tante cose come per esempio dei problemi per gli strutturisti ad usare gli spettri numerici derivanti da analisi di RSL e le possibili soluzioni in merito. Speriamo di poter dedicare in un prossimo futuro più tempo a questi temi e al problema in generale dei suoli S2 (che sono molto più frequenti di quanto non si voglia ammettere).

38 In campo progettuale la microzonazione Aiuta a progettare la campagna di indagine specifica e in alcuni casi con le dovute cautele a validare i risultati ottenuti; I parametri e le conclusioni ricavabili dalla microzonazione (L3) non possono essere usati in maniera attiva e diretta in campo progettuale a meno di casi particolarissimi.

39 GRAZIE PER L ATTENZIONE c.pascucci@studio411.it