Le azioni sismiche e la stabilità dei pendii Elementi introduttivi SISMICA 1

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1 Le azioni sismiche e la stabilità dei pendii Elementi introduttivi SISMICA 1

2 Il sisma ha la capacità di: porre in movimento corpi di frana quiescenti, esaltare l evoluzione di frane attive, rendere instabili terreni in pendio che nella norma non presentano questo tipo di problemi Chi-Chi earthquake in Taiwan Esso agisce secondo DUE MECCANISMI: 1-applica al terreno un sistema di forze che incrementano lo stato tensionale originario; 2-riduce la resistenza del suolo per effetto dei fenomeni vibratori o per l aumento della pressione interstiziale (degrado/liquefazione); in generale il comportamento meccanico peggiora a seguito dello scuotimento tellurico. SISMICA 2

3 Evidenze sperimentali: Scorrimento di pendii Alaska, 1964 (M=8.6) SISMICA 3

4 Evidenze sperimentali: lesionamento o collasso delle strutture a monte del pendio Kobe, Giappone, 1995 (M=7.2) SISMICA 4

5 Evidenze sperimentali: lesionamento o collasso delle strutture sul corpo di frana Washington, 2001 (M=6.8) SISMICA 5

6 Evidenze sperimentali: lesionamento o collasso delle strutture al piede della frana per impatto del materiale franato El Salvador, 2001 (M=7.6) SISMICA 6

7 Per amplificazione locale si intende il fenomeno di potenziamento dell effetto del sisma. Il comportamento locale del sisma dipende dalle caratteristiche del terreno e dalle condizioni morfologiche del sito. Evidenze sperimentali: Amplificazione locale crolli di edifici posti in vetta a colline Bussana Vecchia, 1887 (IM) SISMICA 7

8 Evidenze sperimentali: crolli di edifici di caratteristiche simili, posti a breve distanza, per effetto di diverse caratteristiche del terreno Northridge, 1994 (M=6.7) SISMICA 8

9 Evidenze sperimentali: Rilevamento di storie temporali di moto del terreno in vari punti del territorio Northridge, 1994 (M=6.7) SISMICA 9

10 Evidenze sperimentali: Rilevamento di storie temporali di moto del terreno in vari punti del territorio Northridge, 1994 (M6.7) SISMICA 10

11 MECCANISMI DI AMPLIFICAZIONE LOCALE effetti stratigrafici dovuti alla presenza di strati di terreno di diverse caratteristiche effetti morfologici dovuti al cambio di forma della superficie terrestre SISMICA 11

12 EFFETTI MORFOLOGICI Conca: fenomeni di rifrazione delle onde sismiche, concentrate in una zona localizzata al centro della conca. Pendio: le accelerazioni lungo il pendio sono maggiori rispetto a quelle su suolo pianeggiante. Vetta: rappresenta il caso più pericoloso. Le azioni sismiche si focalizzano sul punto sommitale. SISMICA 12

13 In presenza di pendii e creste si possono avere fenomeni di amplificazione locale (focalizzazione delle onde). Un esempio è rappresentato dal terremoto avvenuto a Bussana vecchia (1887). SISMICA 13

14 OPCM 3274 (20 marzo 2003) Macrozonazione sismica a livello nazionale Zona a g g g g g a g =accelerazione orizzontale massima su suolo con probabilità di superamento del 10% in 50 anni (T=475 anni). ES. GENOVA ZONA 4 IMPERIA ZONA 2 LA SPEZIA ZONA 3 SAVONA ZONA 4 SISMICA 14

15 OPCM 3274 Amplificazione stratigrafica Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto si definiscono le seguenti categorie di profilo stratigrafico del suolo di fondazione (le profondità si riferiscono al piano di posa delle fondazioni) CATEGORIE DI PROFILO STRATIGRAFICO DEL SUOLO DI FONDAZIONE Classificazione in base a: V S30 =velocità media di propagazione (media pesata) entro 30m di profondità delle onde di taglio altrimenti V S h V i= 1, N i N SPT =resistenza penetrometrica prova SPT = i i= 1, N t SISMICA 15 i h i

16 CATEGORIE DI SUOLO DI FONDAZIONE A FORMAZIONI LITOIDI O SUOLI OMOGENEI MOLTO RIGIDI caratterizzati da V S30 superiori a 800m/s, comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5m. B DEPOSITI DI SABBIE O GHIAIE MOLTO ADDENSATE O ARGILLE MOLTO CONSISTENTI, con spessori di diverse decine di metri, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S30 compresi tra 360m/s e 800m/s (ovvero resistenza penetrometrica N SPT >50, o coesione non drenata c u >250kPa). C DEPOSITI DI SABBIE E GHIAIE MEDIAMENTE ADDENSATE, O DI ARGILLE DI MEDIA CONSISTENZA, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri, caratterizzati da valori di V S30 compresi tra 180m/s e 360m/s (15< N SPT <50, 70<c u <250kPa). D DEPOSITI DI TERRENI GRANULARI DA SCIOLTI A POCO ADDENSATI OPPURE COESIVI DA POCO A MEDIAMENTE CONSISTENTI, caratterizzati da valori di V S30 < 180m/s (N SPT <15, c u < 70kPa) E S1 S2 PROFILI DI TERRENO COSTITUITI DA STRATI SUPERFICIALI ALLUVIONALI, con valori di V S30 simili a quelli dei tipi C e D e spessore compreso tra 5 e 20m, giacenti su di un substrato di materiale più rigido con V S30 > 800m/s. Depositi costituiti da, o che includono, uno strato spesso almeno10m di argille/limi di bassa consistenza, con elevato indice di plasticità (PI>40) e contenuto di acqua, caratterizzati da valori di V S30 < 100m/s (10<c u <20kPa). Depositi di terreni soggetti a liquefazione, di argille sensitive, o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti. sono richiesti studi speciali per la definizione dell azione sismica da considerare SISMICA 16

17 Tabella 3.1- Valori dei parametri nelle espressioni (3.2) dello spettro di risposta elastico delle componenti orizzontali. Categoria suolo S T B T C T D A B, C, E D Tabella 3.1- Valori dei parametri dello spettro di risposta elastico della componente verticale. Categoria suolo S T B T C T D A, B, C, D S=fattore che tiene conto del profilo stratigrafico del suolo di fondazione T B ; T C ; T D =periodi che separano i diversi rami dello spettro, dipendenti dal profilo stratigrafico del suolo di fondazione SISMICA 17

18 2.2 Stabilità dei pendii: AMPLIFICAZIONE TOPOGRAFICA Per strutture importanti erette sopra o in vicinanza di pendii con inclinazione > 15 e dislivello superiore a circa 30m dovrà essere incrementata l azione sismica di progetto Sa g moltiplicandola per un coefficiente di amplificazione topografica S T. In assenza di studi specifici si raccomandano per S T i valori seguenti: S T a > 15 a > 30 a = Siti in prossimità del ciglio superiore di pendii scoscesi isolati Siti prossimi alla sommità di profili topografici aventi larghezza in cresta molto inferiore alla larghezza alla base e pendenza media > 30 Siti prossimi alla sommità di profili topografici aventi larghezza in cresta molto inferiore alla larghezza alla base e pendenza media < SISMICA 18

19 Norme Tecniche per le Costruzioni (DM 14 gennaio 2008) & Circolare sulle Nuove norme tecniche per le costruzioni (2 febbraio 2009) SISMICA 19