IL MODELLO GEOLOGICO E GEOFISICO. NTC 2008 e RSL UNA RIVOLUZIONE COPERNICANA

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1 IL MODELLO GEOLOGICO E GEOFISICO NTC 2008 e RSL UNA RIVOLUZIONE COPERNICANA Da questo A questo? CATEGORIE DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE Categorie di sottosuolo Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l effetto della risposta sismica locale mediante specifiche analisi, come indicato nel In assenza di tali analisi, per la definizione dell azione sismica si può fare riferimento a un approccio semplificato, che si basa sull individuazione di categorie di sottosuolo di riferimento (Tab. 3.2.II e 3.2.III) Risposta sismica locale Il moto generato da un terremoto in un sito dipende dalle particolari condizioni locali, cioè dalle caratteristiche topografiche e stratigrafiche dei depositi di terreno e degli ammassi rocciosi e dalle proprietà fisiche e meccaniche dei materiali che li costituiscono. Alla scala della singola opera o del singolo sistema geotecnico, la risposta sismica locale consente di definire le modifiche che un segnale sismico subisce, a causa dei fattori anzidetti, rispetto a quello di un sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (sottosuolo di categoria A, definito al 3.2.2)

2 CAMBIA L APPROCCIO PROGETTUALE Le NTC2008 criticate da subito e per certi versi giustamente Cambia l approccio progettuale, si va dal concetto del coefficiente di sicurezza al concetto di «prestazione del manufatto» Per le azioni sismiche si passa da valori generali di accelerazione a parametri basati su studi approfonditi di pericolosità sismica di base La Vs30, seppur non sufficiente e di limitato interesse per gli studi di RSL, ha il merito di introdurre l idea di «amplificazione stratigrafica» Viene inoltre introdotto il concetto di «amplificazione topografica»

3 INDAGINI SISMICHE PROPEDEUTICHE ALLO STUDIO DI Risposta Sismica Locale SISMICA IN FORO TIPO DOWN-HOLE SISMICA IN FORO TIPO CROSS-HOLE PROSPEZIONI MASW PROSPEZIONI ReMi MISURE HVSR (Nakamura)

4 METODI DI MISURA DIRETTA DOWN HOLE (Energizzazione in superficie Misura in foro) CROSS HOLE (Energizzazione e registrazione in foro) METODI DI MISURA INDIRETTA (Energizzazione e registrazione in superficie) MASW (Multychannel Analysis of Superficial Waves) ReMi (Refraction Microtremors) HVSR (Horizontal Vertical Spectral Ratio)

5 STRUMENTAZIONE MASW ReMi - Sismica a Rifrazione Sismografo multicanale Geofoni Cavi Massa battente SISTEMI DI ENERGIZZAZIONE Fucile sismico IL SOGNO PROIBITO

6 GEOMETRIA E DIFFERENTI AMBIENTAZIONI Configurazione profilo sismico per rilievo MASW 6.0 m 6.0 m 2.0 m PAVIMENTAZIONE TERRENO

7 INTERPRETAZIONE DEI DATI MASW Dataset grezzo e relativo spettro di dispersione(roma - Castro Pretorio) Individuazione modo fondamentale Modellazione diretta Picking automatico o manuale? Minimi quadrati o algoritmi genetici? Modellazione congiunta? Siamo geologi o caporali? La Vostra migliore risposta ad una richiesta di chiarimenti da parte di un collega o un cliente sarà: «Lo ha detto il computer?» Ricordare il dogma: «garbage in garbage out»

8 INTERPRETAZIONE CONGIUNTA MASW - HVSR Modello del sottosuolo Modello interpretativo Curva HV

9 GEOMETRIA RILIEVO ReMi 5.0 m

10 SONO UTILI MASW E ReMi? Determinazione Vs30 Profondità di indagine Buona precisione specialmente con analisi congiunte Possibilità di mettere in luce situazioni sismostratigrafiche potenzialmente critiche Valutazione della opportunità di approfondimenti in merito alla risposta sismica locale

11 CATEGORIA DI SUOLO: SITUAZIONI CRITICHE INVERSIONE DI VELOCITA INVERSIONE? Paragrafo delle LINEE GUIDA degli INDIRIZZI E CRITERI PER LA MICROZONAZIONE SISMICA (Protezione Civile Nazionale, Presidenza del Consiglio dei Ministri, Conferenza delle Regioni e delle Province Autonome Settembre 2008) La Vs dello strato rigido superiore deve essere > 500 m/s Il rapporto di Vs tra il terreno rigido sovrastante e il terreno meno rigido (soffice) deve essere > 2

12 CATEGORIE DI SUOLO (NTC 2008) Classificazione del tipo di suolo secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni - NTC 14/01/2008 Suolo Descrizione geotecnica Vs30(m/s) A B C D E Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di Vs30 superiori, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3m 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 Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o terreni a grana fina scarsamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità Terreni dei sottosuoli tipo C e D per spessore non superiore a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con Vs>800 m/s) > <180 S1 Depositi di terreni caratterizzati da valori di Vs30 inferiori a 100 m/s 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 <100 S2 Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive, o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti

13 SISMICA IN FORO TIPO DOWN-HOLE - CROSS-HOLE Più affidabili per la determinazione del parametro Vs 30 e del profilo di velocità delle onde S Costi maggiori rispetto alle prospezioni di superficie (MASW, ReMi) Sono commissionate soprattutto dalle amministrazioni pubbliche e dai privati nell ambito della progettazione di opere importanti Necessaria strumentazione allo stato dell arte

14 PREPARAZIONE DEL CANTIERE PER LE MISURE DOWN-HOLE

15 Dromocrone Onde P Dromocrone Onde S

16 Grafici Vp/Vs - Profondità Grafico E/G Profondità Vs30=30/1,N hi/vi Vs30= 367 m/s Categoria di suolo B

17 STRUMENTAZIONE E PREPARAZIONE CANTIERE CrossHole Distanza massima tra i fori 5 7 metri Energizzazione meccanica, con fucile sismico o con sparker Necessità di orientazione precisa tra energizzatore e sensori S Possibilità di prospezioni in modalità tomografica Determinazione qualità consolidamenti

18 CANTIERE CROSS - HOLE Stoico Epicurei dello U.S.G.S.

19 MISURE HVSR STRUMENTAZIONE Terna di geofoni 2.0 Hz Terna accelerometrica Scheda di acquisizione Software di acquisizione Software di interpretazione Gorilla nella nebbia

20 Visualizzazione dei dati con media zero e rimozione derive strumentali

21 Spettri delle tre componenti e rapporto H/V Persistenza nel tempo del segnale HVSR Frequenze ingegneristiche 3.2 Hz

22 POTENZIALITÀ DELLE MISURE HVSR Determinazione della frequenza di sito in superficie Determinazione della profondità bedrock in sequenza terreni soffici su terreni rigidi Eventuale utilizzo per interpretazione congiunta con altri metodi Talora determinanti per il posizionamento del bedrock sismico profondo PROBLEMI RELATIVI ALLE MISURE HVSR Fortemente condizionate dalle condizioni atmosferiche Non ripetibilità delle misure (anche giorno/notte) Interferenze con sorgenti di vibrazione non casuali (direttività del segnale onde guidate) NO Vs30 (a meno dell utilizzo dei dati HVSR congiuntamente ad altri metodi di indagine) Criteri SESAME talvolta troppo restrittivi

23 ALTRI IMPIEGHI DELLE MISURE HVSR IN AMBITO RSL Flessionale Flessionale II modo Torsionale Misura dei periodi propri di vibrazione dei manufatti da confrontare con i periodi di max accelerazione dello spettro di RSL

24 ESEMPIO DI MODELLAZIONE CONGIUNTA DH-MASW-HVSR

25 MODELLO GEOFISICO Vs RSL GARBAGE IN GARBAGE OUT? SIAMO STATI BRAVI GEOLOGI? I picchi della matrice di trasferimento dell accelerazione COINCIDONO con quelli della prova HVSR?