PROVINCIA DI CREMONA LOMBARDIA E LIGURIA SETTORE GESTIONE DEL TERRITORIO SEDE MILANO E GENOVA

Transcript

1 MINISTERO DELLE INFRASTRUTTURE E DEI TRASPORTI COMUNE DI CALVATONE PROVVEDITORATO INTERREG. OO.PP PROVINCIA DI CREMONA LOMBARDIA E LIGURIA SETTORE GESTIONE DEL TERRITORIO SEDE MILANO E GENOVA PROGETTO ESECUTIVO STRALCIO INTERVENTO DI ADEGUAMENTO STATICO E SISMICO DELLA SCUOLA MATERNA IN VIA S.TA MARIA A CALVATONE (CR) R.U.P. OGGETTO: RELAZIONE GEOLOGICA/GEOTECNICA GEOM. ADELINO FABIANO PROGETTO ARCHITETTONICO E IMPIANTI DATA: Maggio 2014 AGG: TAV: R02 AGG: PROGETTO STRUTTURE ARCH. ROBERTO DOTTI BORGO P. WUHRER, 4 - BRESCIA COLLABORATORI: ING. ANDREA MONDINELLI SCALA: - AGG:

2

3 COMUNE DI CALVATONE Provincia di Cremona SCUOLA MATERNA COMUNALE: VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI SISMICI DI SITO FINALIZZATA ALLA VERIFICA ANTISISMICA DELL EDIFICIO SCOLASTICO GENNAIO 2009 dott. Marco Daguati GEOLOGO via A. Diaz, Codogno (Lo) tel e fax portatile marco.daguati@geolambda.it

4

5 PREMESSA In seno alla verifica antisismica delle strutture ospitanti la scuola materna comunale, lo scrivente ha ricevuto l incarico di eseguire lo studio sismico dei terreni secondo quanto stabilito dalla recente D.G.R. n. 8/7374/2008. In particolare la D.G.R prevede che per gli edifici strategici e rilevanti (scuole, ospedali, ecc. elenco tipologico di cui al d.d.u.o. n /03) si proceda ad una caratterizzazione degli effetti di amplificazione sismica attesi, valutando se la normativa antisismica nazionale (D.M ) è adeguata nel tenere in considerazione gli effetti sismici locali. Diversamente, attraverso una analisi sito specifica (analisi di III livello di cui alla citata DGR 7374/2008), si deve procedere alla riformulazione dello spettro di risposta sulla verticale della struttura analizzata. Ubicazione dell area oggetto di studio 2

6 AZIONE SISMICA DI PROGETTO: VALUTAZIONE DEGLI EFETTI SISMICI DI SITO La procedura di cui all Allegato 5 della D.G.R. 8/7374/2008 prevede tre livelli di approfondimento con grado di dettaglio in ordine crescente: i primi due livelli sono obbligatori in fase di pianificazione (con le opportune differenze in funzione della zona sismica di appartenenza), mentre il terzo è obbligatorio in fase di progettazione. Nella tabella seguente si riportano gli adempimenti in funzione della zona sismica di appartenenza: Zona sismica 2-3 Zona sismica 4 1 Livello Fase pianificatoria obbligatorio obbligatorio Livelli di approfondimento e fasi di applicazione (PSL = pericolosità sismica locale) 2 Livello 3 Livello Fase pianificatoria Fase progettuale Nelle zone PSL Z3 e Z4 se interferenti con urbanizzato o urbanizzabile, ad esclusione delle aree già inedificabili Nelle zone PSL Z3 e Z4 solo per edifici strategici e rilevanti (elenco tipologico di cui al d.d.u.o. n.19904/03) Tabella 1: livelli di approfondimento - Nelle aree indagate con il 2 livello quando Fa calcolato > valore soglia comunale - Nelle zone PSL Z1, Z2 e Z5 - Nelle aree indagate con il 2 livello quando Fa calcolato > valore soglia comunale; - Nelle zone PSL Z1, Z2 e Z5 per edifici strategici e rilevanti L area interessata dalla scuola materna è situata ai margini settentrionali del capoluogo di Calvatone; il Comune, secondo quanto stabilito dalla D.G.R. n. 7/14964 del 7 novembre 2003 in attuazione all Ordinanza 3274 e s.m.i., appartiene alla zona sismica 4 (figura 1). 3

7 Figura 1: Classificazione sismica dei comuni della Lombardia in seguito all Ordinanza 3274/2003 (D.G.R. n.7/14964 del 7 novembre 2003). 4

8 ANALISI DI PRIMO LIVELLO L analisi di 1 livello consiste nell elaborazione della carta della pericolosità sismica locale (PSL), in cui viene riportata la perimetrazione areale delle diverse situazioni in grado di determinare effetti sismici locali (vedi tabella 2). Sigla Z1a SCENARIO PERICOLOSITA SISMICA LOCALE Zona caratterizzata da movimenti franosi attivi Z1b Zona caratterizzata da movimenti franosi quiescenti Z1c Zona potenzialmente franosa o esposta a rischio di frana Z2 Zone con terreni di fondazione particolarmente scadenti (riporti poco addensati, terreni granulari fini con falda superficiale) Z3a Zona di ciglio H > 10 m (scarpata con parete subverticale, bordo di cava, nicchia di distacco, orlo di terrazzo fluviale o di natura antropica) Z3b Zona di cresta rocciosa e/o cocuzzolo: appuntite - arrotondate Z4a Zona di fondovalle con presenza di depositi alluvionali e/o fluvioglaciali granulari e/o coesivi. Z4b Zona pedemontana di falda di detrito, conoide alluvionale e conoide deltizio-lacustre Z4c Zona morenica con presenza di depositi granulari e/o coesivi (compresi le coltri loessiche) Z4d Zone con presenza di argille residuali e terre rosse di origine pluvio-colluviale Z5d Zona di contatto tra litotipi con caratteristiche fisico-meccaniche molto diverse EFFETTI Instabilità Cedimenti e/o liquefazioni Amplificazioni topografiche Amplificazioni litologiche e geometriche Comportamenti differenziali Tabella 2: scenari di pericolosità sismica locale Viste le sue caratteristiche geologiche e geomorfologiche, l area in esame appartiene allo scenario di pericolosità sismica locale Z4a, ovvero zona di fondovalle con presenza di depositi alluvionali e/o fluvioglaciali granulari, in grado di generare effetti di amplificazione sismica. 5

9 ANALISI DI SECONDO LIVELLO L analisi di secondo livello consiste nella caratterizzazione semi-quantitativa degli effetti di amplificazione attesi per l area in oggetto e si concretizza con la stima della risposta sismica dei terreni in termini di Fattore di amplificazione (Fa). La valutazione del fattore Fa, tenuto conto delle caratteristiche dell area in esame (zona subpianeggiante), viene condotta per uno scenario suscettibile di amplificazione di tipo litologico o stratigrafico, ovvero viene quantificato l effetto delle condizioni litostratigrafiche locali in grado di modificare l intensità delle onde sismiche generate da un terremoto. La procedura prevede il confronto del valore di Fa caratteristico dell area rispetto al valore di Fa caratteristico del territorio comunale in cui l area è inserita: tale valore, detto di soglia, è contenuto in un apposito elenco redatto dalla Regione Lombardia. Nei capitoli successivi e nella determinazione dei valori di Fa si è fatto riferimento a quanto contenuto ed indicato nell Allegato 5 della D.G.R. n. 8/7374. Per il Comune di Calvatone i valori di soglia (stabiliti con D.G.R. 8/7374), riferiti all intervallo s e s per le diverse categorie di suolo soggette ad amplificazioni litologiche (B, C, D e E), sono i seguenti: VALORI DI SOGLIA PER IL PERIODO COMPRESO TRA s Comune Suolo tipo B Suolo tipo C Suolo tipo D Suolo tipo E Calvatone VALORI DI SOGLIA PER IL PERIODO COMPRESO TRA s Comune Suolo tipo B Suolo tipo C Suolo tipo D Suolo tipo E Calvatone

10 Stima degli effetti litologici Nella stima e nell attendibilità degli effetti litologici propri dell area in esame, l andamento della velocità delle onde sismiche di taglio Vs con la profondità riveste un ruolo di fondamentale importanza. Per tale ragione, i terreni sono stati classificati sulla base del valore delle V s30 misurato direttamente attraverso una specifica indagine geofisica (linea sismica tipo MASW- Multichannel Analysis of Surface Waves), effettuata dalla società SIGNA srl. Per i particolari relativi alla strumentazione utilizzata, all elaborazione e all ubicazione della prova MASW, si rimanda all allegato Indagine geofisica con la metodologia MASW. La prova MASW, messa a punto nel 1999 da ricercatori del Kansas Geological Survey (Park et al., 1999) permette di determinare l andamento della velocità delle onde sismiche di taglio S con la profondità attraverso lo studio delle propagazione delle onde superficiali o di Rayleigh registrate da numerosi ricevitori posti a breve distanza. Per l area in esame, dall analisi della prova MASW effettuata si ottiene il seguente modello di velocità delle onde sismiche di taglio con la profondità: Modello 1 Strato Spessore [m] Vs [m/s] Profondità Tabella 3: modello sismico monodimensionale. 7

11 Velocità onde S (m/sec) MASW Profondità (m) Sulla base dell andamento delle Vs con la profondità proprio dell area, la scheda litologica di riferimento (si veda quanto contenuto nell Allegato 5 alla DGR citata) è quella relativa alla litologia limoso-sabbiosa 2 ; successivamente all interno della scheda di valutazione si sceglie, in funzione della profondità e della velocità delle onde S dello strato superficiale, la curva più appropriata per la valutazione del valore di Fa. 8

12 Considerando una velocità dello strato superficiale pari a circa 218 m /s (media geometrica dei valori di Vs nei primi 4 m), la curva di riferimento per l intervallo s è la n. 1, caratterizzata dalla seguente equazione: Curva 0.1 <T 0.4 s 0.4 <T 1.0 s 1 Fa = -13.9T T+0.46 Fa = LnT mentre per l intervallo s la curva di riferimento ha la seguente espressione: Fa = -1.33T T+0.79 in cui T è il periodo proprio del sito, calcolato a partire dalla seguente equazione: T 4 hi i= 1 = n Vsi hi i= 1 n hi i= 1 n dove h i e Vs i sono lo spessore e la velocità dello strato i-esimo del modello fino al bedrock sismico (strato con Vs > 800 m/s). La profondità del bedrock sismico, non essendo stato rilevato direttamente, è stato ipotizzato ad una profondità pari a circa 37 m assegnando un gradiente delle velocità delle onde S con la profondità di tipo logaritmico, desunto dai dati misurati nella prova. Utilizzando il modello di velocità ricostruito sulla base dell indagine sismica si ottengono i seguenti risultati: Area Scheda Periodo T o Fa ( ) Fa ( ) 1 Limoso-sabbiosa s

13 A questo punto, il valore di Fa proprio del sito deve essere confrontato con il valore di soglia che, come detto precedentemente, è contenuto in un elenco predisposto dalla Regione Lombardia e risulta differente per le diverse categorie di suolo. Le categorie di suolo di fondazione, secondo il D.M ed il D.M risultano così identificate (le profondità si riferiscono al piano di posa delle fondazioni): Categoria Descrizione del profilo stratigrafico Parametri A B C D E Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi, caratterizzati da valori di V s30 superiori a 800 m/s, comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m 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 Depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate o di argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti Profili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali, con valori di V s30 simili a quelli dei tipi C o D e spessore compreso tra 5 e 20 m, giacenti su di un substrato di materiale più rigido con V s30 > 800m/s V s30 (m/s) N SPT C u (kpa) > >50 > <180 <15 <70 in cui V s30 è la velocità media di propagazione entro 30 m di profondità delle onde di taglio, calcolata con la seguente espressione: V s30 = n i= 1 30 H i / V i 10

14 dove H i e V i indicano lo spessore (in m) e la velocità delle onde di taglio (per deformazioni di taglio γ< 10-6 ) dello strato i-esimo, per un totale di N strati presenti nei primi 30 m di profondità. A partire dal profilo Vs-profondità proprio dell area in esame è possibile calcolare, con la formula sopra riportata, il valore di V s30 che risulta (i 30 m di profondità sono stati misurati a partire sia dalla quota dell attuale piano campagna che alla profondità di 2.0 m): quota = pc. - V s30 = m/s quota = -2.0 m da pc. - V s30 = m/s a cui corrisponde la categoria di suolo di fondazione di tipo C, Poiché per la categoria di suolo di fondazione C il valore di soglia risulta pari a 1.8 nell intervallo e pari a 2.3 nell intervallo s, si può assumere che: Fa sito > Fa soglia per 0.1<T o <0.5 s Fa sito < Fa soglia per 0.5<T o <1.5 s Ciò implica che lo spettro previsto dalla normativa antisismica (D.M ) non è sufficiente a tenere in considerazione i possibili effetti di amplificazione litologica propri del sito per le strutture con periodo proprio compreso tra s (costruzioni relativamente basse, regolari e rigide) mentre per le strutture con periodo compreso tra 0.5 e 1.5 s lo spettro di normativa risulta sufficiente. 11

15 ANALISI DI TERZO LIVELLO La valutazione della risposta sismica locale (o effetto di sito) rappresenta l analisi sismica più dettagliata (analisi di terzo livello) e consente di determinare l insieme delle modifiche in ampiezza, durata e contenuto in frequenza che un moto sismico, relativo ad una formazione di base (bedrock), subisce attraversando gli strati di terreno sovrastanti fino alla superficie. Le simulazioni numeriche sono state effettuate utilizzando il codice di calcolo SHAKE91 (Schnabel et al. 1972; Idriss e Sun, 1992), il quale definisce un modello monodimensionale adottando un comportamento del mezzo di tipo lineare equivalente (schematizzazione compatibile con i livelli di deformazione attesi per l area in esame zona sismica 4). Per l esecuzione dell analisi numerica sono state eseguite le fasi di lavoro sotto specificate: 1. Definizione della caratteristiche geologiche: si è ricostruita la successione stratigrafica propria dell area utilizzando dati bibliografici (stratigrafia pozzi, prove geotecniche pregresse, ecc..).; 2. Definizione dei parametri fisico-meccanici: i parametri necessari nell analisi numerica sono, per ogni strato in cui è suddiviso il profilo stratigrafico, il peso di volume, la velocità delle onde S e l andamento del modulo di taglio e del rapporto di smorzamento in funzione della deformazione; i valori delle Vs sono quelli ricavati dalla prova MASW effettuata mentre le curve G-γ e D-γ sono quelle mediamente rappresentative di ciascuna litologia di riferimento (Seed et al., 1986; Vucetic e Dobry, 1991) fornite dalla Regione Lombardia; 3. Definizione del moto di input: le azioni sismiche di ingresso sono rappresentate da accelerogrammi forniti dalla Regione Lombardia relativi a ciascun comune; tali accelerogrammi sono stati ottenuti simulando storie temporali in accelerazione il cui spettro fosse compatibile con lo spettro UHRS per un suolo di riferimento (suolo A) e per un periodo di ritorno di 975 anni (probabilità di eccedenza del 5% in 50 anni), fatti propagare a partire dal bedrock sismico (strato con Vs > 800 m/s) (vedi figura 2 e 3); 12

16 Figura 2: Spettro di risposta UHRS per il comune di Calvatone rappresentativo del moto sismico atteso per un periodo di ritorno di 975 anni (magenta) e spettri relativi agli accelerogrammi utilizzati nella simulazione. Figura 3: accelerogrammi di input (Regione Lombardia). 13

17 In figura 4 si riportano i risultati delle simulazioni effettuate in termini di spettro di risposta in accelerazione (valori espressi come frazione di g; in rosso si riporta la media degli spettri ottenuti utilizzando i tre accelerogrammi di input). Tali spettri consentono di caratterizzare in modo dettagliato l andamento dell accelerazione sismica legata alle particolari caratteristiche geologico-tecniche, rispetto agli spettri forniti dalle normative antisismiche. Figura 4: spettri di risposta ottenuti dalle simulazioni numeriche. Analisi dei risultati Dall osservazione della figura 4 risulta che: i massimi valori di accelerazione si concentrano nell intervallo di periodo compreso tra 0.3 e 0.6 s con la presenza di un picco prevalente intorno a 0.5 s; 14

18 il periodo proprio del deposito risulta pari a circa 0.4 s: questo aspetto dovrà essere tenuto in conto nella progettazione della struttura che dovrà avere un periodo diverso da quello del sito al fine di evitare effetti di doppia risonanza; a partire da circa 0.65 s si assiste ad una rapida diminuzione dei valori di accelerazione. 15

19 DEFINIZIONE DELL AZIONE SISMICA SECONDO LA NORMATIVA Nel presente capitolo si definiscono gli spettri di risposta previsti dalla normativa antisismica (D.M ) in modo da confrontarli con quelli ottenuti dallo studio di microzonazione sismica riportato nel capitolo precedente; tale confronto consente di verificare se la normativa è sufficiente a tenere in considerazione gli effetti di amplificazione propri del sito. La valutazione della risposta sismica locale mediante l utilizzo di categorie di suolo di fondazione nella valutazione dell amplificazione stratigrafica, infatti, comporta necessariamente una semplificazione del problema senza cogliere le specificità proprie del sito nella modificazione del moto sismico atteso e può comportare sottostime o sovrastime dei livelli di accelerazione attesi. Nel calcolo dell azione sismica si è fatto riferimento a quanto contenuto nel D.M , in particolare ai capitoli 2 e 3. Le ipotesi assunte nella definizione degli spettri di risposta elastici in accelerazione risultano: Vita nominale della struttura: V N = 50 anni; Classe d uso = IV; Periodo di riferimento per l azione sismica V R = 100 anni (C U =2.0); Valori di accelerazione massima orizzontale e dei parametri spettrali per i diversi stati limite (valori interpolati ottenuti dalla media pesata con i 4 punti della griglia di accelerazioni che comprendono il sito in esame così come definito nell Allegato A e B): P VR T R a g F O T C * [anni] [g/10] [s] SLO 81% SLD 63% SLV 10% SLC 5% Categoria di suolo di fondazione = C a cui corrispondono i seguenti valori: 16

20 S S C C S T B T C T D F V [s] [s] [s] Categoria topografica = T1 e coefficiente di smorzamento viscoso ξ =5%; In figura 5 si confronta lo spettro di risposta elastico previsto dalla normativa per lo stato limite di salvaguardia della vita SLV (formule riportate nel paragrafo ) e quello ottenuto dalle simulazioni numeriche effettuate. Si nota come lo spettro SLV (che presenta la stessa probabilità di eccedenza dello spettro ottenuto dalle simulazioni) tenda a sovrastimare soprattutto nell intervallo s i valori di accelerazione attesi al sito così come ottenuti dalla simulazioni numeriche effettuate (curva verde) SLV ShakeOut Psa [g] Periodo [s] Figura 5: confronto tra lo spettro di risposta previsto dalla normativa antisismica (SLV) e lo spettro ottenuto dalla simulazione numerica (curva verde). Codogno, dott. geologo Marco Daguati 17

21 ALLEGATO 1 INDAGINI GEOFISICHE CON METODOLOGIA MASW 18

22 Signa srl INDAGINI GEOFISICHE Committente: dott. geol. Marco Daguati Località: Scuola materna, Calvatone (Cr) Indagine: Indagine geofisica con la metodologia MASW RAPPORTO TECNICO Codice documento: 74/a-08 Numero pagine: 17 A 15/01/09 EMISSIONE DG DG DG Rev. Data Descrizione Redatto Controllato Approvato SIGNA srl Via A. Diaz, Codogno (Lo) Tel/Fax Cell Cod.Fisc. e P.IVA info@signasrl.it

23 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc INDICE GENERALE 1. INTRODUZIONE ED INQUADRAMENTO GEOGRAFICO INDAGINE GEOFISICA MASW: DESCRIZIONE DEL METODO E DELLA STRUMENTAZIONE UTILIZZATA ELABORAZIONE DATI CALCOLO DELLE V S ALLEGATI Pagina 2 di 17

24 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc 1. INTRODUZIONE ED INQUADRAMENTO GEOGRAFICO La presente relazione riporta le elaborazioni ed i risultati ottenuti dall esecuzione di un profilo sismico con la metodologia MASW, effettuato presso l area su cui sorge la scuola materna del comune di Calvatone, situata in via S. Maria. La campagna di indagini è stata eseguita nella giornata del 19 Dicembre 2008, su incarico del dott. geol. Marco Daguati. Scopo dell indagine è quello di ricostruire, per l area in oggetto, l andamento della velocità delle onde sismiche di taglio con la profondità (Vs-z). Il modello sismico monodimensionale costituisce infatti l aspetto principale sia nella stima degli effetti sismici di sito che nella definizione dell azione sismica di progetto, in quanto consente di conoscere l incidenza delle locali condizioni stratigrafiche nella modifica della pericolosità sismica di base (amplificazioni di natura litologica). Ciò permette una corretta progettazione strutturale in relazione alle condizioni sitospecifiche, garantendo un adeguato livello di protezione antisismica delle costruzioni (O.P.C.M e s.m.i; D.M ; D.M ). Nei capitolo successivi verranno descritte le modalità d esecuzione delle misure sperimentali e l interpretazione geofisica delle stesse. In figura 1 si riporta l ubicazione della prospezione MASW effettuata. Pagina 3 di 17

25 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc Linea MASW Area in esame Figura 1: ubicazione della prova MASW effettuata. Pagina 4 di 17

26 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc 2. INDAGINE GEOFISICA MASW: DESCRIZIONE DEL METODO E DELLA STRUMENTAZIONE UTILIZZATA La prova MASW, messa a punto nel 1999 da ricercatori del Kansas Geological Survey (Park et al., 1999) permette di determinare in modo dettagliato l andamento della velocità delle onde sismiche di taglio (o onde S) in funzione della profondità attraverso lo studio della propagazione delle onde superficiali o di Rayleigh. Il metodo di indagine MASW si distingue in attivo e passivo (Zywicki, 1999; Park e Miller, 2006; Roma, 2006): 1) Nel metodo attivo le onde superficiali sono prodotte da una sorgente impulsiva disposta a piano campagna e vengono registrate da uno stendimento lineare composto da numerosi ricevitori posti a breve distanza (distanza intergeofonica). 2) Nel metodo passivo lo stendimento presenta le stesse caratteristiche geometriche del metodo attivo ma i ricevitori non registrano le onde superficiali prodotte da una sorgente impulsiva, bensì il rumore di fondo (detto anche microtremori ) prodotto da sorgenti naturali (vento) e antropiche (traffico, attività industriali). Le due tecniche indagano bande spettrali differenti: mentre il metodo attivo consente di ottenere una curva di dispersione nel range di frequenza compreso tra 10 e 40 Hz e fornisce informazioni sulla parte più superficiale di sottosuolo (fino a circa m di profondità in funzione della rigidezza del suolo), il metodo passivo consente di determinare una curva di dispersione nella banda di frequenza tra 4 e 20 Hz e fornisce informazioni sugli strati più profondi (generalmente al di sotto dei 30 m). La combinazione delle due tecniche consente di ottenere uno spettro completo nella banda di frequenza comprese tra 4 e 40 Hz e permette una dettagliata ricostruzione dell andamento della velocità delle onde di taglio fino a circa m di profondità (sempre in funzione della rigidezza degli strati). Pagina 5 di 17

27 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc L analisi delle onde superficiali è stata eseguita utilizzando la strumentazione classica per la prospezione sismica a rifrazione disposta sul terreno secondo un array lineare da 24 geofoni con spaziatura pari a 2.0 m. Per ottenere una buona risoluzione in termini di frequenza, oltre ad utilizzare geofoni da 4.5 Hz, è stato utilizzato un sismografo a 24 bit. Nell esecuzione della prova MASW attiva è stato utilizzato come sistema di energizzazione il mini-bang calibro 8 (detto anche fucile sismico) in modo da raggiungere la maggior profondità possibile ed avere una registrazione con un alto rapporto segnale/rumore. La sorgente è stata posta ad una distanza di 6 e 10 m dal primo geofono (Optimum Field Parameters of an MASW Survey, Park et al., 2005; Dal Moro, 2008). Terminata l indagine attiva, con la stessa configurazione geometrica si è passati alla registrazione dei microtremori (MASW passiva) acquisendo in totale 10 registrazioni di rumore, ciascuna della lunghezza di 30 s. Di seguito si riassumono le principali caratteristiche della strumentazione utilizzata ed i criteri di acquisizione della prova MASW attiva e passiva: n Strumentazione Caratteristiche 1 Unità di acquisizione sismografo GEOMETRICS GEODE a 24 bit 24 Geofoni verticali Geospace con f 0 = 4.5 Hz 2 Cavi sismici L = 120 m 1 Sorgente Fucile sismico tipo Minibang Pagina 6 di 17

28 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc Figura 2: Strumentazione utilizzata per la prova MASW. Riassunto modalità esecutive della prova MASW ATTIVA Spaziatura tra i geofoni Distanza sorgente 1 geofono Tempo di campionamento Tempo di registrazione 2.0 m 6 e 10 m 1.0 ms 1.6 s Riassunto modalità esecutive della prova MASW PASSIVA Spaziatura tra i geofoni Tempo di campionamento Tempo di registrazione 2.0 m 4.0 ms 30.0 s Numero di registrazioni 10 Pagina 7 di 17

29 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc Figura 3: Vista dello stendimento MASW. Pagina 8 di 17

30 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc 3. ELABORAZIONE DATI I dati sperimentali, acquisiti in formato SEG-2, sono stati trasferiti su PC e convertiti in un formato compatibile (KGS format file) per l interpretazione attraverso l utilizzo di uno specifico programma di elaborazione (SurfSeis 2.0 della Kansas University). Tale programma permette di elaborare i dati acquisiti sia con il metodo attivo che con quello passivo. L analisi consiste nella trasformazione dei segnali registrati in uno spettro bidimensionale phase velocity-frequency (c-f) che analizza l energia di propagazione delle onde superficiali lungo la linea sismica. Gli spettri bidimensionali ottenuti dalle registrazioni con il metodo attivo e con quello passivo, elaborati in fasi separate, vengono successivamente combinati in modo da ottenere uno spettro unico. In questo grafico è possibile distinguere il modo fondamentale delle onde di superficie, in quanto le onde di Rayleigh presentano un carattere marcatamente dispersivo che le differenzia da altri tipi di onde (onde riflesse, onde rifratte, onde multiple). Inoltre, la combinazione dei due metodi MASW consente di individuare il modo fondamentale delle onde di superficie nel campo di frequenze compreso tra i 4 e i 40 Hz e di ottenere informazioni sia superficiali che profonde. Sullo spettro di frequenza viene eseguito un picking attribuendo ad un certo numero di punti una o più velocità di fase per un determinato numero di frequenze (vedi la curva di dispersione combinata presentata in allegato). Tali valori vengono successivamente riportati su un diagramma periodo-velocità di fase per l analisi della curva di dispersione e l ottimizzazione di un modello interpretativo. Variando la geometria del modello di partenza ed i valori di velocità delle onde S si modifica automaticamente la curva calcolata di dispersione fino a conseguire un buon fitting con i valori sperimentali. Pagina 9 di 17

31 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc L analisi dello spettro bidimensionale c-f consente in questo modo di ricostruire un modello sismico monodimensionale del sottosuolo, il quale risulta costituito dall andamento della velocità delle onde di taglio Vs in funzione della profondità. Dall inversione della curva di dispersione si ottiene il seguente modello medio di velocità delle onde sismiche di taglio con la profondità, rappresentativo dell area investigata (stendimento complessivo di circa 60 m): Modello 1 Strato Spessore [m] Vs [m/s] Profondità Tabella 1: modello sismico monodimensionale. Pagina 10 di 17

32 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc Shear-Wave Velocity Profile from Surface waves inversion Velocità onde S (m/sec) MASW Profondità (m) Pagina 11 di 17

33 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc 4. CALCOLO DELLE V S30 A partire dal modello sismico monodimensionale riportato nel capitolo precedente, è possibile calcolare il valore delle V s30, che rappresenta la velocità equivalente di propagazione entro 30 m di profondità delle onde di taglio. Per il calcolo delle V s30 si fa riferimento alla seguente espressione, riportata nel D.M e nel D.M ( Norme tecniche per le costruzioni ): V s30 n i 1 30 H i / V i dove H i e V i indicano lo spessore (in m) e la velocità delle onde di taglio (per deformazioni di taglio < 10-6 ) dello strato i-esimo, per un totale di N strati presenti nei 30 m superiori. Utilizzando la formula sopra riportata si ottiene il seguente valore (quota iniziale = piano campagna attuale): V s30 = m/s seguente). a cui corrisponde la categoria di suolo di fondazione di tipo C (si veda la tabella Pagina 12 di 17

34 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc Categoria Descrizione del profilo stratigrafico Parametri V s30 (m/s) N SPT C u (kpa) A Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi, caratterizzati da valori di V s30 superiori a 800 m/s, comprendenti eventuali strati di alterazione superficiale di spessore massimo pari a 5 m Depositi di sabbie o ghiaie molto addensate o > B C D E argille molto consistenti, con spessori di diverse decine di metri, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità Depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate o di argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi da poco a mediamente consistenti Profili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali, con valori di V s30 simili a quelli dei tipi C o D e spessore compreso tra 5 e 20 m, giacenti su di un substrato di materiale più rigido con V s30 > 800m/s >50 > <180 <15 <70 Tabella 2: categorie di suolo di fondazione (D.M ; D.M ). Pagina 13 di 17

35 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc ALLEGATI Pagina 14 di 17

36 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc Registrazione MASW attiva Pagina 15 di 17

37 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc Registrazione MASW passiva Pagina 16 di 17

38 Data 15/01/09 N. Commessa 74/a-08 SIGNA srl Indagini geofisiche C. Documento 01 Indagine geofisica con la metodologia MASW Revisione Nome file A (DG) MASW_Calvatone_Asilo.doc CURVA DI DISPERSIONE COMBINATA Pagina 17 di 17