PROGRAMMA REGIONALE VEL Valutazione Effetti Locali in zona sismica

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1 DIREZIONE GENERALE DELLE POLITICHE TERRITORIALI ED AMBIENTALI COORDINAMENTO REGIONALE PREVENZIONE SISMICA PROGRAMMA REGIONALE VEL Valutazione Effetti Locali in zona sismica M. Baglione, V. D Intinosante,, P. Fabbroni Coordinamento Regionale Prevenzione sismica Regione Toscana La valutazione degli effetti di sito nella corretta progettazione e antisismica Firenze 14 maggio 2009

2 LEGGE REGIONALE N 56 DEL 30 LUGLIO 1997 Programmi Regionali di Indagine VSCA Vulnerabilità edifici in Cemento Armato VSM Vulnerabilità Sismica edifici in Muratura VEL Valutazione degli effetti Locali - Del. G.R.T. n del 19 ottobre

3 Definizione del Programma VEL Lo scopo del Programma regionale di Valutazione degli Effetti Locali (VEL) è quello di: Valutare ed individuare, all'interno di ambiti territoriali a scala sub-comunale (frazioni e centri), aree a comportamento omogeneo sotto il profilo della risposta sismica locale in corrispondenza di un terremoto atteso, definendo così i possibili effetti sui principali centri urbani, sulle reti di servizio e sulle infrastrutture di comunicazione. Fornire agli enti locali informazioni e parametri utili alla: - progettazione edilizia (Spettri di risposta, Fattori di amplificazione); - pianificazione urbanistica (Cartografia degli Ambiti Pericolosità Locale e Carte di Microzonazione). Applicazione del Programma VEL Centri urbani Insediamenti produttivi Edifici pubblici strategici e rilevanti Ciò comporta la soluzione di numerose problematiche (logistiche, rumore ) connesse alla presenza di infrastrutture, edificato, attività antropiche

4 La Letteratura di settore prevede differenti metodologie e di conseguenza differenti filosofie operative, finalizzate allo studio delle condizioni di amplificazione sismica del terreno, che sinteticamente è possibile distinguere in due categorie: APPROCCIO QUALITATIVO APPROCCIO ANALITICO Verifica areale di condizioni potenzialmente amplificanti, sulla base di dati qualitativi e metodologie semplificate Parametrizzazione dei terreni mediante l utilizzo di campagne multidisciplinari di indagine geologico-tecnica di dettaglio

5 LE AREE DI INTERVENTO LUNIGIANA (3049 ha) E AREE DI MASSA, CASSARA E MONTIGNOSO (7405 ha) GARFAGNANA E MEDIA VALLE DEL SERCHIO (2984 ha) MONTAGNA PISTOIESE La fase iniziale del progetto ha interessato i principali centri urbani di Lunigiana e Garfagnana. In queste zone è stata messa a punto la metodologia operativa che è in corso di attuazione in Valtiberina e Casentino, Mugello e Amiata. LIVORNESE Successivamente, nell ambito del Programma DOCUP , sono stati inseriti alcuni comuni del Livornese, del Senese, del Pistoiese, della Garfagnana ed i comuni di Massa, Carrara e Montignoso. MUGELLO (11911 ha) VALTIBERINA (1725 ha), CASENTINO (4928 ha) E VALDICHIANA AMIATA (1589 ha) E PROVINCIA DI SIENA (4329 ha)

6 UN PROBLEMA DI SCALA... OBIETTIVO CENTRO URBANO INSEDIAMENTI PRODUTTIVI OBIETTIVO EDIFICIO STRATEGICO Valutazione effetti locali centri urbani ed insediamenti produttivi PIANIFICAZIONE URBANISTICA Valutazione vulnerabilità sismica dei singoli edifici PROGETTAZIONE ED ADEGUAMENTO SISMICO

7 APPROCCIO ANALITICO Le diverse fasi operative multidisciplinari in cui si articola il Progetto VEL

8 O.P.C.M. 3274/03 D.M INNOVAZIONE NEL CAMPO DELLA VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI DI SITO; VIENE RICONOSCIUTA LA CENTRALITA DEL PARAMETRO Vs. Sulla base delle esperienze pluriennali nel campo della parametrizzazione fisico - meccanica dei terreni, si ha la possibilità di focalizzare, in ambito VEL, l attenzione su alcune incongruenze e/o ambiguità derivanti dai criteri di definizione delle categorie di suolo di fondazione di cui al D.M. 14/01/2008, confermando una scelta sui parametri realmente significativi e sulle modalità d indagine, già operata negli anni passati: SCELTA DISCUTIBILE SUI PARAMETRI ALTERNATIVI AL Vs PER LA DEFINIZIONE DELLE CATEGORIE DI SUOLO DI FONDAZIONE (N SPT e Cu); NON VENGONO INDICATI CRITERI E METODOLOGIE PER LA CARATTERIZZAZIONE IN TERMINI DI Vs

9 Una filosofia operativa improntata su modalità d indagine analitiche e multidisciplinari, sebbene caratterizzata (rispetto a metodi definibili qualitativi o semplificati) da costi più elevati, tempi lunghi di elaborazione e necessità di coinvolgere diverse figure professionali ugualmente valide, ha consentito alla Regione Toscana di essere pronta a soddisfare le nuove esigenze (in riferimento alla caratterizzazione dei terreni sotto il profilo della distribuzione delle Vs) previste dalla nuova normativa antisismica.

10 Il Rilevamento geologico, anche se eseguito a scala dettagliata, non consente di realizzare da solo una sezione geologica sufficientemente precisa per la modellazione numerica. Indagini geofisiche di superficie Sondaggi geotecnici Prove down-hole Spessori e geometrie e parametri fisico-meccanici (VSH) SH) dei terreni indagati

11 metodologie operative: ISTRUZIONI TECNICHE Obiettivi generali Fissare i criteri e gli standard per il rilievo geologico, geomorfologico e litologicotecnico in scala 1:2.000; Fissare i criteri e gli standard per una adeguata programmazione ed esecuzione delle indagini geofisiche (sismica a rifrazione e down-hole con onde P ed SH), geotecniche (sondaggi e analisi dinamiche di laboratorio) e un controllo sulla qualità del dato; Modalità di presentazione di tutti gli elaborati previsti dalle indagini. sono scaricabili dal sito Internet della Regione Toscana all indirizzo: STRUTTURA: Volume 1A IN FASE DI REVISIONE Volume 1B - Criteri, Metodologie, modalità di presentazione delle indagini e degli elaborati; Volume 2,3,4,5,6 - Legende per la realizzazione della cartografia per le aree della Lunigiana, Garfagnana, Valtiberina, Casentino, Mugello e Amiata; Volume A - Capitolati d appalto.

12 UN PO DI NUMERI INDAGINI INDAGINI SVOLTE ED IN CORSO Nelle aree di Garfagnana, Lunigiana, Mugello, Valtiberina, Casentino, Amiata, Livornese, Pistoiese e Provincia di Siena sono oggetto di indagine: COMUNI 93 CENTRI URBANI 207 Sono state in gran parte eseguite indagini di sismica a rifrazione per un totale di: LINEE LUNGHEZZA m Sono stati in gran parte eseguiti sondaggi (con relative prove sui campioni) e prove Down Hole per un totale di: SONDAGGI + SPT LUNGHEZZA m CAMPIONI 506 n.490 PROVE STATICHE n. 220 PROVE DINAMICHE

13 OBIETTIVI DELLE INDAGINI GEOFISICHE Le indagini sismiche a rifrazione in onde SH, rispetto ad altre tecniche sismiche di superficie (sismica a riflessione) ed in foro (cross-hole e down-hole), malgrado i limiti insiti nella tecnica a rifrazione ed il grado di dettaglio inferiore, hanno i seguenti vantaggi: Possibilità di definizione di particolari morfologie sepolte, con capacità di indagine di tipo bidimensionale;

14 OBIETTIVI DELLE INDAGINI GEOFISICHE Le indagini sismiche a rifrazione in onde SH, rispetto ad altre tecniche sismiche di superficie (sismica a riflessione) ed in foro (cross-hole e down-hole), malgrado i limiti insiti nella tecnica a rifrazione ed il grado di dettaglio inferiore, hanno i seguenti vantaggi: Profondità d indagine sufficiente al computo delle Vs30 e relative Categorie di suolo di fondazione;

15 OBIETTIVI DELLE INDAGINI GEOFISICHE Le indagini sismiche a rifrazione in onde SH, rispetto ad altre tecniche sismiche di superficie (sismica a riflessione) ed in foro (cross-hole e down-hole), malgrado i limiti insiti nella tecnica a rifrazione ed il grado di dettaglio inferiore, hanno i seguenti vantaggi: Prospezione a basso costo rispetto ad indagini sismiche in foro, la cui capacità d indagine è limitata all intorno della verticale di misura.

16 ESTENSIONE INDAGINI GEOFISICHE CONVENZIONALI Visualizzazione iniziale di un sismogramma derivante da un indagine classica down-hole in onde di taglio per analisi in tecnica VSP

17 ESTENSIONE INDAGINI GEOFISICHE CONVENZIONALI

18 COMUNE DI CASTELNUOVO GARFAGNANA MODELLAZIONE Accelerogramma 854X a (g) Castelnuovo Garfagnana Terremoti di input t (s) 0.10 Accelerogramma 642Y 0.10 Accelerogramma a(g) 0.00 a (g) t(s) t (s)

19 COMUNE DI CASTELNUOVO GARFAGNANA MODELLAZIONE Accelerazione Spettrale 1.8 Sa (g) Input Nodo B Nodo D Nodo F Nodo A Nodo C Nodo E Castelnuovo Garfagnana spettri di risposta T (s) Accelerazione Spettrale Input Nodo B Nodo D Nodo F Nodo A Nodo C Nodo E Sa (g) T (s)

20 COMUNE DI CASTELNUOVO GARFAGNANA MODELLAZIONE Castelnuovo Garfagnana Fattori d amplificazione

21 SEZIONE GEOLOGICA Dalla ricostruzione del modello geologico di sottosuolo, in questo esempio, si deduce che: la copertura alluvionale presenta uno spessore variabile da 6,0 a 8,0m verso sud-ovest del sito al di sopra del substrato roccioso pelitico-arenaceo (FAL); si escludono fenomeni di pericolosità legati alla presenza di faglie e/o strutture tettoniche e alla presenza di fenomeni gravitativi; si escludono fenomeni di amplificazione topografica; si escludono fenomeni di liquefazione e/o densificazione delle sabbie; la falda freatica si attesta a circa 4,0m dal p.c.

22 Dromocrona relativa al down-hole DH1 Dromocrona relativa al down-hole DH3

23 MGS (modello geologico-tecnico del sottosuolo) Geologia di superficie (rilievo alla scala 1:2000) Esplorazione PARAMETRIZZAZIONE del sottosuolo GEOMETRICA E FISICO- MECCANICA

24 Analisi di risposta sismica locale nell ambito del Progetto VEL Curve G/G 0 ξ in funzione di γ Ubicazione dei punti di esecuzione delle modellazioni monodimensionali e delle sezioni di analisi bidimensionale nel sito di Fivizzano Moto di input, determinato in base a studi probabilistici di pericolosità di base e normalizzato sui valori di pga max, relativa al comune, oggetto d indagine ct/mg Sezione A-A ac A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A Litotipo Depositi di riporto (rp/dt) Depositi alluvionali terrazzati (ct/mg) Argille e calcari (ac) Calcari eocenici γ (kn/m 3 ) compatti 2600 alterati 2300 Macigno ct/mg ac B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8B9 B rp Parametri geotecnici

25 Analisi di risposta sismica locale nell ambito del Progetto VEL Spettri di risposta (ξ=5%) e confronto con O.P.C.M. 3274/03

26 INQUADRAMENTO GEOLOGICO CARTA GEOLOGICA-GEOMORFOLOGICA L abitato di Gallicano situato nella media Valle del Serchio, poggia sui depositi alluvionali che sovrastano Depositi Fluvio Lacustri. Le Unità Litologiche presenti sono relative alla Successione Toscana non metamorfica

27 INDAGINI DI SOTTOSUOLO ESEGUITE 17 Linee a rifrazione (onde P e Sh) ) per un totale di 2000m 4 Sondaggi geognostici 4 Prove di sismica in foro (tipo down-hole ed elaborazioni VSP)

28 SEZIONI LITOSTRATIGRAFICHE linee sismiche a rifrazione Sondaggi di taratura all ct ct addensato cg Vs Vp sondaggi Punti di energizzazione

29 Stratigrafie semplificate dei quattro sondaggi realizzati a Gallicano (Lu) Terreno di riporto Depositi alluvionali Depositi fluvio-lacustri lacustri Scaglia rossa Marne a Posidonya

30 A titolo di esempio vengono riportati il DH2 che presenta un inversione di velocità e il VSP eseguito nel DH1 che individua quattro riflettori DH2 Inversione di velocità VSP a 27(m) 10m 32m 41m 147m

31 Dai dati puntuali ottenuti si è cercato di estrapolare una rappresentazione areale delle frequenze di picco Si può osservare che le zone più pericolose per le medie abitazioni, secondo la nuova normativa, sono quelle comprese nel range di frequenza Hz

32 Carta della distribuzione areale del Fattore di Amplificazione Come si può vedere le aree a maggiore amplificazione corrispondono a quelle con le frequenze più pericolose per le medie abitazioni

33 ESTENSIONE DEI RISULTATI ALL INTERO AMBITO URBANO Le indagini offrono una caratterizzazione diretta solo di una piccola percentuale di sottosuolo L estensione all intero ambito urbano può essere effettuata solo grazie ad una corretta definizione del modello geologico-tecnico del sottosuolo ed alla conoscenza dettagliata delle caratteristiche geologiche e geomorfologiche ad una scala di dettaglio: (1:2000)

34 DIREZIONE GENERALE DELLE POLITICHE TERRITORIALI ED AMBIENTALI COORDINAMENTO REGIONALE PREVENZIONE SISMICA GRAZIE PER L ATTENZIONE Il sito del Coordinamento Regionale Prevenzione Sismica Il Progetto VEL è visualizzabile al link: