Giornata di Studio LA GEOFISICA NELLA PROFESSIONE DEL … · il coefficiente del periodo (Tc) Cc...

Giornata di Studio

LA GEOFISICA NELLA PROFESSIONE DEL GEOLOGO

1. Utilizzo del metodo semplificato per la definizione degli spettri elastici, ai sensi NTC08.

2. La relazione sismica in base allo Standard minimo NTC08 dell’OGRU.

3. Stesura della relazione sismica, ai sensi NTC08:

• mediante metodo semplificato

• mediante analisi numerica

Aggiornamento Professionale Continuativo

LA GEOFISICA NELLA PROFESSIONE DEL GEOLOGO Ordine dei Geologi della Regione Umbria

Relatore Dott. Geol. Sandro Zeni PARK HOTEL Ponte S. Giovanni Perugia - 29 novembre 2013

CATEGORIA DI SOTTOSUOLO AI SENSI NTC08 - Metodo semplificatoNTC08 § 3.2.2. Ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l’effetto della risposta sismica locale mediante specifiche analisi... omissis … 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).

omissis... Ai fini della identificazione della categoria di sottosuolo, la classificazione si effettua in base ai valori della velocità equivalente Vs(30) di propagazione delle onde di taglio nei primi 30 m di profondità … omissis

•fondazioni superficiali: la profondità è riferita al piano di imposta delle stesse;•fondazioni su pali: la profondità è riferita alla testa dei pali; •opere di sostegno di terreni naturali: la profondità èriferita alla testa dell’opera;•opere di sostegno di terrapieni: la profondità èriferita al piano di imposta della fondazione.

omissis... La misura diretta della velocità di propagazione delle onde di taglio è fortemente raccomandata …omissis… Per sottosuoli appar-tenenti alle categorie S1 ed S2 (Tab. 3.2.III) ènecessario predisporre specifiche analisi per la definizione delle azioni sismiche … omissis .



CATEGORIA DI SOTTOSUOLO AI SENSI NTC08 - Metodo semplificatoEsempio: da misure geofisiche risulta una velocità equivalente Vs(30) = 570 m/s, definire la categoria di sottosuolo.

CATEGORIA S2 CATEGORIA E CATEGORIA B CATEGORIA S2



CATEGORIA DI SOTTOSUOLO AI SENSI NTC08 - Metodo semplificatoClassificazione dei sottosuoli utilizzando il metodo semplificato delle NTC08 (da Roma Vitantonio modificato)

Il metodo semplificato, ai sensi NTC08, è applicabile solo a casi di semplice e di facile soluzione geologica e geofisica. Nel rispetto delle norme vigenti l’applicabilità di questo metodo si riduce a circa il 50% dei casi reali.

N.B.L’utilizzo del metodo semplificato implica, oltre che la determinazione del Vs(30), la conoscenza della stratigrafia e dell’andamento delle Vs con la profondità.

CASO PARTICOLARECategoria di sottosuolo S2 per depositi di terreni suscettibili di liquefazione . . . . COSA FARE ?

Allora è più logico operare con idonee metodologie(*) per escludere il rischio di liquefazione e solo successivamente definire la categoria di sottosuolo.

(*) miglioramento meccanico (rulli, vibroflottazione, heavytamping ecc.); miglioramento idraulico (precarico, dreni, elettro-osmosi ecc.); modifiche fisiche e chimiche del terreno (additivi, jet grouting, iniezioni, stabilizzazione termica ecc.)

La norma per sottosuolo S2 prevede una RSL numerica, ma in tal modo abbiamo risolto il problema della liquefazione ?



CATEGORIA DI SOTTOSUOLO AI SENSI NTC08 - Metodo semplificato

AMPLIFICAZIONE STRATIGRAFICA Ss = Coefficiente stratigrafico Cc = Coefficiente del periodo (Tc) NTC08 § 3.2.3.2.1. Per sottosuolo di categoria A i coefficienti Ss e Cc valgono 1,00. Per le categorie di sottosuolo B, C, D edE i coefficienti Ss e Cc possono essere calcolati, in funzione dei valori di ag, Fo e Tc* relativi al sottosuolo di categoria A, mediante le espressioni fornite nella Tab. 3.2.V, nelle quali g è l’accelerazione di gravità ed il tempo è espresso in secondi.

Nel nostro caso di Foligno per SLV, si ha:•il coefficiente stratigrafico Ss varia da 1,00 a 1,57•il coefficiente del periodo (Tc) Cc varia da 1,00 a 2,23N.B.•il coefficiente Ss modifica il Valore S(e) dello spettro [accelerazione spettrale orizzontale]•il coefficiente Cc modifica il tratto dello spettro ad accelerazione costante

Esempio: Città di Foligno (suolo rigido A) (SLV) Tr=475 anni ag=0,231 Fo=2,406 Tc*=0,313

Categoriasottosuolo

CoefficienteSs

CoefficienteCc

A 1,00 1,00

B 1,18 1,39

C 1,37 1,54

D 1,57 2,23

E 1,39 1,83



CATEGORIA TOPOGRAFICA AI SENSI NTC08 - Metodo semplificato

NTC08 § 3.2.2.Omissis ... per condizioni topografiche complesse ènecessario predisporre specifi-che analisi di risposta sismica locale. Per configurazioni superficiali semplici si può adot-tare la seguente classificazione (Tab. 3.2.IV)

Le categorie topografiche si riferiscono a configurazioni geometriche prevalentemente bidimensionali, creste o dorsali allungate, e devono essere considerate nella definizione dell’azione sismica se di altezza maggiore di 30 m.

Omissis … in assenza di specifiche analisi di risposta sismica locale, si utilizzano i valori del coefficiente topografico ST riportati nella Tabella 3.2.VI, in funzione delle categorie topografiche e dell’ubicazione dell’opera o dell’intervento … omissis

Omissis .. La variazione spaziale del coefficiente di amplificazione topografica ST èdefinita da un decremento lineare con l’altezza del pendioo rilievo, dalla sommità o cresta fino alla base dove ST assume valore unitario …omissis.



AMPLIFICAZIONE TOPOGRAFICA ST = Coefficiente topografico

CATEGORIA TOPOGRAFICA AI SENSI NTC08 - Metodo semplificato

Pendio o rilievo isolato con i < 15° Pendio con i > 15°

Rilievo 15° < i < 30° Rilievo i > 30°

In realtà allo strutturista (ingegnere) non interessa la categoria topografica, ma solo valore di ST.

Il coefficiente di amplificazione topografica ST modifica il Valore S(e) dello spettro [accelerazione spettrale orizzontale].

Ai sensi delle NTC08 è sufficiente che si determini la categoria topografica T o è necessario calcolare il valore ST ?



CONCLUSIONI - Metodo semplificato

L’applicazione del Metodo Semplificato, ai sensi NTC08, permette ai “geologi” di modificare lo spettro elastico della componente orizzontale mediante:

la determinazione della Categoria di sottosuolo (A-B-C-D-E) attraverso:il coefficiente stratigrafico Ss modifica il Valore S(e) dello spettro [accelerazione spettrale orizzontale]il coefficiente del periodo (Tc) Cc modifica il tratto dello spettro ad accelerazione costante

la determinazione della Categoria topografica (T1-T2-T3-T4) attraverso:il coefficiente topografico ST modifica il Valore S(e) dello spettro [accelerazione spettrale orizzontale]



S = Coefficiente di amplificazione

VALUTAZIONE DELLA AZIONE SISMICA - Metodo semplificato spettri elastici e spettri di progettoNTC08 § 3.2.3.1. Omissis … ai fini delle presenti norme l'azione sismica è caratterizzata da 3 componenti traslazionali, due orizzontali contrassegnate da X ed Y ed una verticale contrassegnata da Z, da considerare tra di loro indipendenti. Omissis … Le componenti possono essere descritte, in funzione del tipo di analisi adottata, mediante una delle seguenti rappresentazioni …omissis- accelerazione massima attesa in superficie;- accelerazione massima e relativo spettro di risposta atteso in superficie;- accelerogramma.Omossis… le forme spettrali sono definite, per ciascuna delle probabilità di superamento nel periodo di riferimento PVR , a partire dai valori dei seguenti parametri su sito di riferimento suolo rigido orizzontale: ag, Fo, Tc* (forniti su tabelle allegate alle NTC08).NTC08 § 3.2.3.2. Lo spettro di risposta elastico in accelerazione è espresso da una forma spettrale (spettro normalizzato) riferita ad uno smorzamento convenzionale del 5%, … omissis .. Gli spettri così definiti possono essere utilizzati per strutture con periodo fondamentale minore o uguale a 4,0 s. Per strutture con periodi fondamentali superiori (T>4,0 s) lo spettro deve essere definito da apposite analisi ovvero l’azione sismica deve essere descritta mediante accelerogrammi. Per la definizione delle forme spettrali (spettri elastici e spettri di progetto) e degli accelerogrammi si rimanda ai paragrafi successivi …. omissisSpettri elastici (spettri forniti dal “geologo”) “noi” operiamo solo su questo tipo di spettriSpettri di progetto (spettri ottenuti “dall’abbattimento” di quelli elastici in funzione della duttilità e del fattore di struttura del manufatto) i valori della duttilità e del fattore di struttura sono competenze dello strutturista/ingegnere

SLV: Spettro elastico per suolo tipo B e topografia T1 SLV: Spettro di progetto CD”A” e q = 3.00



CD - q

VALUTAZIONE DELLA AZIONE SISMICA - Metodo semplificato costruzione dello spettro elastico

NTC08 § 3.2.3.2.1 SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO IN ACCELERAZIONE DELLE COMPONENTI ORIZZONTALIag = accelerazione orizzontale massima al sito T = periodo di vibrazione;Se = accelerazione spettrale orizzontale;S = Ss*ST essendo: Ss=coefficiente di amplificazione stratigrafica; ST= coefficiente di amplificazione topografica; = fattore che altera lo spettro elastico per coefficienti di smorzamento viscosi convenzionali diversi dal 5%, altrimenti =1,00;Fo = fattore di amplificazione spettrale massima, su sito di riferimento rigido orizzontale (valore minimo 2,20);TC = periodo corrispondente all’inizio del tratto a velocità costante dello spettro, dato da (TC = Cc * Tc*)

dove: Cc coefficiente del periodo TC, funzione della categoria di sottosuolo.TB = periodo corrispondente all’inizio del tratto dello spettro ad accelerazione costante: TB = TC/3;TD = periodo corrispondente all’inizio del tratto a spostamento costante dello spettro: TD = 4,0 * ag/g + 1,6

DETERMINAZIONE DEI PERIODI CARATTERISTICISottosuolo B - Categoria topografica T1 (ST=1,00)Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV)Città di Foligno ag = 0,231 g Fo = 2,406 Tc*=0,313 ssono noti: Ss=1,18 - ST= 1,00 - Cc=1,39

Coefficiente di amplificazione S = Ss*ST = 1,18*1,00 = 1,18Cc = 1,39Smorzamento al 5% 1,00TC = Cc*Tc* = 0,435 sTB = TC/3 = 0,145 sTD = 4*ag/g+1,6 = 2,524 s



VALUTAZIONE DELLA AZIONE SISMICA - Metodo semplificato costruzione dello spettro elastico

NTC08 § 3.2.3.2.1 Spettro di risposta elastico in accelerazione delle componenti orizzontaliOmissis … lo spettro di risposta elastico della componente orizzontale è definito dalle espressioni seguenti .. omissis .. nelle quali T ed Se sono, rispettivamente, periodo di vibrazione ed accelerazione spettrale orizzontale.

Tratto a spostamento costante dello spettro

Tratto ad accelerazione costante dello spettro

Tratto a velocità costante dello spettro

Tratto ad accelerazione crescente dello spettro

Omissis… per le componenti orizzontali del moto e per le categorie di sottosuolo di fondazione, la forma spettrale su sottosuolo di categoria A è modificata attraverso il coefficiente stratigrafico Ss, il coefficiente topografico ST e il coefficiente Cc che modifica il valore del periodo TC .Valore massimo accelerazione allo SLV caso FolignoSono noti: S = Ss*ST=1,18 ag=0,231 Fo=2,406Se (T) = ag*S*h* Fo

Se = 0,231*1,18*1,00*2,406 = 0,656 g



Per generare spettri di risposta elastica e di progetto si consiglia:software free “Spettro Win” (www.ingegneriasoft.com) o software free “Spettri NTC” ver. 1.03 (www.cslp.it)

SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICA – COMPONENTE ORIZZONTALELA GEOFISICA NELLA PROFESSIONE DEL GEOLOGO Ordine dei Geologi della Regione Umbria


da Eros Aiello (modificato)

Fine prima parteDomande e chiarimenti



STANDARD MINIMO PER LA REDAZIONE DELLA RELAZIONE GEOLOGICA AI SENSI DELLE NTC08

Stralcio dello Standard minimo della Relazione Geologica NTC08 (Circolare O.G.R.U. n.4 del 27/07/2011)

4. MODELLAZIONE SISMICA (Relazione sismica)

4.1. Finalità e metodologia di studio4.2. Caratterizzazione sismica dell’area (sismicità storica) 4.3. Pericolosità sismica di base (§ 3.2)4.4. Azione sismica (sulla base delle valutazioni di pericolosità sismica locale - rif.3.3.) (§ 3.2.2; § 7.11.3)4.4.1. Determinazione dell’approccio più idoneo ai fini della definizione dell’azione sismica derivante dalla

valutazione dell’effetto di risposta sismica locale (RSL) (§ C7.11.3.1.2.3)4.4.2. Caratterizzazione dei terreni ai fini sismici (§ 7.11.2)--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------metodo numerico:4.4.3. Approccio mediante studi di RSL (§ C 7.11.3.1.1; § C 7.11.3.1.2)4.4.3.1. Modelli numerici4.4.3.2. Accelerazione massima attesa al suolo4.4.3.3. Spettro di risposta elastico--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------metodo semplificato:4.4.3. Approccio semplificato (§ 3.2.2; § 7.11.3.2; § 7.11.3.3)4.4.3.1. Categoria di profilo stratigrafico del suolo di fondazione e amplificazione stratigrafica4.4.3.2. Condizioni topografiche e amplificazione topografica4.4.3.3. Spettro di risposta elastico





STANDARD MINIMO PER LA REDAZIONE DELLA RELAZIONE GEOLOGICA AI SENSI DELLE NTC08

4.2. Caratterizzazione sismica dell’area (sismicità storica)

La caratterizzazione sismica dell’area significa:

Classificare la zona sismica di sito, ai sensi OPCM n. 3519/2006 e D.G.R. n.1111/12 Regione Umbria;Valutare la macrosismicità di sito con l’ausilio: •DBMI11 (M.Locati, R.Camassi e M.Stucchi, 2011. DBMI11, la versione 2011 del Database Macrosismico Italiano -INGV)•CPTI11 (A.Rovida, R.Camassi, P.Gasperini e M.Stucchi, 2011. CPTI11, la versione 2011 del Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani -INGV)

Definire la zona sismogenetica con l’ausilio:

PROGETTO ZS9 (Gruppo di lavoro per la redazione della mappa di pericolosità sismica - INGV)

Definire la disaggregazione della pericolosità sismica di sito con l’ausilio

PROGETTO S1 (a cura di C. Meletti e F. Martinelli - INGV)

4.3. Pericolosità sismica di base (§ 3.2)La Pericolosità sismica di base è attendibile se è dotata di un sufficiente livello di dettaglio, sia in termini geografici che in termini temporali e se sono definiti parametri sismici di base per i valori di accelerazione orizzontale massima ag e per i valori che permettono di definire gli spettri di risposta, ai sensi delle NTC08, nelle condizioni di sito di riferimento rigido orizzontale. Tali parametri sono forniti in allegato alle NTC08.Parametri sismici di base: parametri di un sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (sottosuolo di categoria A, definito al § 3.2.2 NTC08), : Tr = periodo di riferimentoag = accelerazione orizzontale massima al sito;Fo = valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale.Tc* = periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale



LA RELAZIONE SISMICA AI SENSI NTC08

• mediante metodo semplificato

• mediante metodo numerico



Elaborazione della RSL mediante METODO NUMERICO

1. STUDIO DELLA SISMICITA’ STORICA2. INDIVIDUAZIONE DELLA ZONA SISMOGENTICA (ZS9)3. DEFINIZIONE DEI PARAMETRI SISMICI DI BASE4. DISAGGREGAZIONE DELLA PERICOLOSITA’ SISMICA LOCALE5. SCELTA DEI 5 (o più) ACCELEROGRAMMI RAPPRESENTATIVI DEL MOTO SISMICO DI SITO6. SCELTA DEL CODICE DI CALCOLO: 1D, 2D o 3D7. ELABORAZIONE NUMERICA per SLE e SLU8. DATI OUTPUT: Spettri SLE e SLU, accelerogrammi di outcrop SLE e SLU9. RELAZIONE SISMICA: rapporto sismico dettagliato sui punti precedenti

Elaborazione della RSL mediante METODO SEMPLIFICATO

1. STUDIO DELLA SISMICITA’ STORICA2. INDIVIDUAZIONE DELLA ZONA SISMOGENTICA (ZS9)3. DEFINIZIONE DEI PARAMETRI SISMICI DI BASE4. DISAGGREGAZIONE DELLA PERICOLOSITA’ SISMICA LOCALE5. DEFINIZIONE DELLA CATEGORIA DEL SOTTOSUOLO (Ss-Cc)6. DEFINIZIONE DELLA CATEGORIA TOPOGRAFICA (ST)7. DATI OUTPUT Spettri SLE e SLU8. RELAZIONE SISMICA: rapporto sismico dettagliato sui punti precedenti



CPTI11 A. Rovida, R. Camassi, P. Gasperini e M. Stucchi, 2011, la versione 2011 del Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani. Milano, Bologna, http://emidius.mi.ingv.it/CPTI, DOI: 10.6092/INGV.IT-CPTI11

DBMI11 M.Locati, R.Camassi e M.Stucchi, 2011. la versione 2011 del Database Macrosismico Italiano. Milano, Bologna, http://emidius.mi.ingv.it/DBMI11. DOI: 10.6092/INGV.IT-DBMI11

SITO: San Rocco di Gualdo Tadino (PG)

SISMICITA’ STORICA Esempio: San Rocco comune di Gualdo Tadino (PG)



ZS9 - Zonazione Sismogenetica Gruppo di Lavoro (2004) Redazione Mappa pericolosità sismica Ordinanza P.C.M. n.3274/2003: Zona 919 - Appennino Umbrocaratteristiche sismogenetiche sorgente = NF faglia diretta

SITO: San Rocco di Gualdo Tadino (PG)Latitudine: 43,227766 - Longitudine: 12,783468 (Coordinate ED50)

PARAMETRI SISMICI DI BASE (suolo rigido orizzontale)Operatività (SLO) Probabilità di superamento: 81 %Tr: 30 [anni] ag: 0,071 g Fo: 2,396 Tc*: 0,273[s]Danno (SLD) Probabilità di superamento: 63 %Tr: 50 [anni] ag: 0,091 g (*) Fo: 2,370 Tc*: 0,281 [s]Salvaguardia della vita (SLV) Probabilità di superamento: 10 %Tr: 475 [anni] ag: 0,227 g (**) Fo: 2,392 Tc*: 0,314 [s]Prevenzione dal collasso (SLC) Probabilità di superamento: 5 %Tr: 975 [anni] ag: 0,289 g Fo: 2,411 Tc*: 0,324[s]--------------------------------------------------------------------------------------------(*) a favore della sicurezza nel calcolo di RSL si è assume ag=0,10 g(**) a favore della sicurezza nel calcolo di RSL si è assume ag=0,23 g

ZONA SISMOGENETICA (ZS9) Esempio: San Rocco comune di Gualdo Tadino (PG)



La disaggregazione in M-R fornisce il terremoto che domina lo scenario di pericolosità (terremoto di scenario) inteso come l’evento di magnitudo M a distanza R dal sito oggetto di studio che contribuisce maggiormente alla pericolositàsismica del sito stesso.

In pratica la disaggregazione definisce il terremoto che domina la pericolosità sismica locale al fine di scegliere, nelle modellazioni numeriche, accelerogrammi sismogeneticamente corretti.

La disaggregazione della pericolosità sismica (McGuire, 1995; Bazzurro and Cornell, 1999) è un’operazione che consente di valutare i contributi di diverse sorgenti sismiche alla pericolosità di un sito (http//.esse1.mi.ingv.it)

DISAGGREGAZIONE DELLA PERICOLOSITA’ SISMICA Esempio: comune di Gualdo Tadino (PG)




mediante metodo semplificato



DEFINIZIONE DELLA CATEGORIA DEL SOTTOSUOLO e DEI COEFFICIENTI (Ss – Cc)

Al fine di calcolare la Categoria di Sottosuolo e i coefficienti Ss e Cc è necessario conoscere:• STRATIGRAFIA LOCALE da ricostruzione mediante sondaggi o dati bibliografici certi• ANDAMENTO DELLE Vs CON LA PROFONDITA’• VALORE DEL Vs(30) calcolato in base al piano di riferimento del manufatto• LATITUDINE e LONGITUDINE del SITO in coordinate E50• PARAMETRI DI PERICOLOSITA’ SISMICA DI BASE riportati nelle tabelle allegate alla NTC08

Esempio: località Borgonovo di Gualdo Tadino latitudine 43,258644 longitudine 12,740220 (ED50)

CATEGORIA DI SOTTOSUOLO BRocce 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 e da valori di Vs,30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e cu,30 > 250 kPanei terreni a grana fina).



DEFINIZIONE DELLA CATEGORIA DEL SOTTOSUOLO e DEI COEFFICIENTI (Ss – Cc)

Parametri sismici di base (suolo rigido orizzontale)

SITO: CATEGORIA SOTTOSUOLO B - latitudine 43,258644 longitudine 12,740220 (ED50)

Stato Limite di Esercizio

Stato Limite Ultimo

Calcolo dei Coefficienti Ss e Cc

Stato Limite di Esercizio (SLD):Ss = 1,40-0,40*2,382*0,089 = 1,315 (1,20)Cc= 1,10*0,282^-0,20 = 1,417

Stato Limite Ultimo (SLV):Ss = 1,40-0,40*2,402*0,222 = 1,187Cc= 1,10*0,314^-0,20 = 1,387



DEFINIZIONE DELLA CATEGORIA TOPOGRAFICA e DEL COEFFICIENTE (ST)

Al fine di calcolare la Categoria Topografica e il coefficiente ST è necessario conoscere:• MORFOLOGIA DEL LUOGO per verificare se è riconducibile ad una configurazione superficiale semplice• INCLINAZIONE MEDIA del sito• RICOSTRUZIONE BIDIMENSIONALE TOPOGRAFICA in un pendio o in un rilievo isolato con la cresta << della base

Esempio: località Borgonovo di Gualdo Tadino zona di versante uniforme con inclinazione media di 18° verso Est.

Categoria Topografica T2

Coefficiente di amplificazione ST=1,10

Si assume un valore intermedio in quanto il sito non è posto in sommità:

ST = 1,10



SPETTRO ELASTICO DELLA COMPONENTE ORIZZONTALE con smorzamento al 5%



ELABORATI DA FORNIRE AL PROGETTISTA STRUTTURALE:

•Relazione sismica + spettri elastici SLE e SLU

N.B.La relazione sismica deve esplicitare e giustificare tutte le scelte adottate in sede di elaborazione, quindi:

•sismicità storica

•zona sismogenetica di riferimento

•disaggregazione della pericolosità sismica

•stratigrafia di riferimento (profilo sismostratigrafico)

•profilo Vs con la profondità

•calcolo della velocità equivalente Vs(30)

•determinazione della categoria di sottosuolo e dei coefficienti Ss – Cc

•determinazione della categoria topografica e del coefficiente ST

•conclusioni e valutazioni finali

DATI OUTPUT: Rapporto sismico

Fine seconda parteDomande e chiarimenti






mediante analisi numerica



SCELTA DEGLI ACCELEROGRAMMI NATURALI RAPPRESENTATIVI DEL SITO

La ricerca dei 5 (o più) accelerogrammi naturali può essere effettuata attraverso Dabase o attraverso software dedicati. Si ricorda che si dovranno utilizzare accelerogrammi classificati su suolo A (Bedrock sismico Vs>800 m/s) o altrimenti ènecessaria effettuare una deconvoluzione:•Database ITACA (Italian Accelerometric Archive);•Database ESD (European Strong motion Database);•SOFTWARE REXEL © Iervolino, Galasso e Chioccarelli 2008-2013

N.B. Gli accelerogrammi scelti devono essere controllati e se necessario scalati linearmente rispetto alla Ag di riferimento: nel nostro caso SLE Agmax = 0,10g e SLU Agmax = 0,23g e la loro media dovrà essere spettro-compatibil e.

Il software REXEL assume che un accelerogramma èspettro-compatibile se, rispetto allo spettro di riferimento, ha una tolleranza in alto del 30% e una basso del 10% rispetto a Sa(T).



SCELTA DEGLI ACCELEROGRAMMI NATURALI RAPPRESENTATIVI DEL SITO

ASS_NS Assisi PGA(cm/s^2) = +164,140 [+0,167 g]

Spettro di Fourier ASS_NS Assisi

Ai sensi dell Circolare C.S.L.P. n.617/09 (NTC08) punto C7.11.3.1.2.2, sono da considerare gli accelerogrammiregistrati da archivi nazionali o internazionali rappresentativi della sismicità del sito. La media o tutti gli accelerogrammi devono essere spettro compatibili e, se necessario, scalati linearmente.

Esempio Database italiano ITACAaccelerogramma stazione di ASSISI componete NS PGA = +164,140 cm/s^2 (0,167g)

INFORMAZIONI PRESENTI NEL FILE:EVENT_NAME: UMBRIA-MARCHE 2° SHOCKEVENT_DATE_YYYYMMDD:19970926EVENT_TIME_HHMMSS: 094025EVENT_LATITUDE_DEGREE: 43.0147EVENT_LONGITUDE_DEGREE: 12.8538EVENT_DEPTH_KM: 10MAGNITUDE_L: 5.8MAGNITUDE_W: 6FOCAL_MECHANISM: NFSTATION_CODE: ASSSTATION_NAME: ASSISISTATION_LATITUDE_DEGREE: 43.074982STATION_LONGITUDE_DEGREE: 12.604141STATION_ELEVATION_M: 390SITE_CLASSIFICATION_EC8: A*EPICENTRAL_DISTANCE_KM: 21.4



Il comportamento del terreno non è lineare, ma varia al variare della deformazione indotta dal sisma.Il Dipartimento di Protezione Civile, consiglia di utilizzare, per gli studi di microzonazione sismica, le curve di decadimento dei seguenti autori:ARGILLA: Vucetic – P.I. 50 - SABBIA: Seed & Idriss – media - GHIAIA: Rollins et al. - 1998

Curve di decadimento del modulo di taglio (G/G0) e dello smorzamento (D/D0) con la deformazione. (Shear modulus and damping vs. shear deformation) proposte dal D.P.C.

SCELTA DEI DATI DI INPUT

Nel caso più semplice di Modellazione 1D (mono-dimensionale) i parametri minimi di ingresso necessari per la elaborazione numerica sono:Peso di volume di ogni sismostratoSpessore di ogni sismostratoVelocità Vs di ogni sismostratoCurva di decadimento del modulo di taglio (G/Go) di ogni sismostratoCurva di decadimento dello smorzamento (D/Do) di ogni sismostrato



CURVE DI DECADIMENTO del MODULO di TAGLIO (G/G0) e dello SMORZAMENTO (D/D0) con la DEFORMAZIONE (g)

E' stato osservato in laboratorio, che al crescere della deformazione tangenziale dinamica c'è un decadimento del modulo di taglio G e dello smorzamento D. Tali risultati si rappresentano con la curva di decadimento del modulo di taglio Gnormalizzato rispetto al valore iniziale di Go (G/Go) e con la curva di decadimento dello smorzamento D normalizzato rispetto al valore iniziale di Do (D/Do).Entrambi i valori sono, in genere, riportati in funzione della deformazione tangenziale dinamica Molti ricercatori hanno raccolto ed analizzato un vasto numero di risultati di laboratorio per ricavare correlazioni quantitative da usarsi ai fini di progetto, nel caso in cui non sia possibile effettuare prove dirette.

Il comportamento dinamico dei terreni può essere descritto con G e D



Ricostruzione stratigrafica

Profilo Vp Tomografia 2D

Profilo Masw-ReMi

Controllo stratigrafia con HVSRcurva di ellitticità sintetica e sperimentale

SCELTA DELLA STRATIGRAFIA Esempio: INDAGINE PER RSL NTC08 San Rocco di Gualdo Tadino (PG)

Colonna sismostratigrafica

INDAGINI GEOGNOSTICHE



CODICE DI CALCOLO 1D Software STRATA - Metodo di analisi equivalente lineare

ANALISI NUMERICA 1D Software Strata - Località S.Rocco di Gualdo Tadino (Dott. Geol. Sandro Zeni)

Parametri base scelta history time:

n.6 registrazioni (ITACA, 2008).

registrazioni su bedrock sismico suolo A o riportate a sottosuolo di categoria A mediante deconvoluzione;

caratteristiche sismogenetiche della sorgente = NF faglia diretta (regime distensivo);

coppia magnitudo-distanza dalla sorgente sismica (da dati di disaggregazione prodotti dal Gruppo di Lavoro, 2004) compresa tra Mw 5,26 e 6,37 e distanza da 0,00 a 30 Km;

SLU massima accelerazione orizzontale attesa su suolo rigido amax = 0,23g (Tr=475 anni).

SLE massima accelerazione orizzontale attesa su suolo rigido amax = 0,10g (Tr=50 anni).

Le registrazioni scelte sono state oggetto di scalatura lineare, per ottenere un valore medio del picco di accelerazione scalato più vicino possibile al valore di Amax atteso.

OUTPUT ELABORAZIONI codice “Strata”le principali restituzioni sono:•Spettri elastici•Spettro di Fourier•Valori di PGA con la profondità•Funzione di Trasferimento (Acceleration Transfer Function)

N.B. Queste restituzioni si dovranno fornire per entrambi gli stati limite (SLE e SLU)



Fourier Amplitude Spectrum SLU f = 0,50 e 7,00 HzAcceleration Response Spectrum (Damping 5%) SLU Se(T) = 0,69g a T = 0,175s (f=5,71 Hz)

Peak Ground Acceleration Profile SLU PGA=0,271 g Acceleration Transfer Function SLU fo = 18,14 Hz Ao = 2,99

CODICE DI CALCOLO 1D Software STRATA ESEMPIO DI DATI OUTPUT per lo SLU

ANALISI NUMERICA 1D Software Strata - Località S.Rocco di Gualdo Tadino (Dott. Geol. Sandro Zeni))



CODICE DI CALCOLO 1D Software STRATA - Metodo di analisi equivalente lineare

DATI OUTPUT: Spettri SLE e SLU



ELABORATI DA FORNIRE AL PROGETTISTA STRUTTURALE:Caso analisi lineare:•Relazione sismica + spettri elastici SLE e SLU

Caso di analisi non lineare:•Relazione sismica + accelerogrammi SLE e SLU

N.B.La relazione sismica deve esplicitare e giustificare tutte le scelte adottate in sede di elaborazione, quindi:

•sismicità storica

•zona sismogenetica di riferimento

•disaggregazione della pericolosità sismica

•accelerogrammi di input

•stratigrafia di riferimento (profilo sismostratigrafico)

•parametri dinamici dei terreni [D/D0 – G/G0]

•codice di calcolo adottato

•conclusioni e valutazioni finali

DATI OUTPUT: Rapporto sismico



CONFRONTO SPETTRI DI NORMA E SPETTRO OTTENUTO DA MODELLAZIONE NUMERICA

Spesso il progettista “conosce” solo sottosuoli di tipo A, B, C, D, ECosa fare:•sovrapporre lo spettro calcolato con quelli di norma del sito•definire il periodo fondamentale della struttura di progetto (T1)•Assegnare lo spettro di norma in funzione dell’intersezione Se/T1 con lo spettro calcolatoNostro caso:T1<0,10 s sottosuolo D0,10<T1<0,20 s sottosuolo C/E0,20<T1<0,35 s sottosuolo BT1>0,35 s sottosuolo A

Periodo fondamentale della struttura: parametro fornito dal progettista e deriva dalla modellazione numerica dell’opera.In alternativa si può stimare mediante: a) Misure dirette e rapporti spettrali H/V, se la struttura è esistenteb) Formule empiriche:T1 = 0,1*n (n = numero dei piani) T1 = C*H3/4 (H = altezza (dalla fondazione) e C cost. dipendente dal materiale 0,085-0,075-0,05) NTC2008 punto 7.3.3.2

T1 = C*H/(B1/2) (H = altezza edifico, B dimensione max e C cost. dipendente dal materiale 0,09-0,06) Castellani e Faccioli 2000

N.B. E’ bene definire un range (forchetta) per il periodo fondamentale della struttura, se stimato con formule empiriche



GRAZIE PER L’ATTENZIONE !

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