rapporto geologico - Comune di Porto San Giorgio

GeoLOG
SUBSOIL EXPLORATION
STUDIO GEOLOGICO
Dr. Geol. Enrico SALOMONI
Via G. da Palestrina, 38
63023 – FERMO – (FM)
Tel. 0734-224823/347-7147955
E-Mail: [email protected]
P. IVA: 02036830442
C.F. : SLM NRC 66B28 D542B
RAPPORTO GEOLOGICO
MODELLAZIONE SOTTOSUOLO SISMICA
(D.M. 14.01.2008)
PROGETTO:
PIANO ATTUATIVO IN VARIANTE AL PRG – COMPARTO f ISTITUTO CANOSSIANE Loc.tà: Istituto Suore Canossiane – Comune di PORTO SAN GIORGIO
1 - PREMESSA
Nel seguente rapporto vengono trascritte le risultanze e i responsi relativi ad
un’ indagine sismica di superficie e diretta, eseguita nel sito d’indagine. Con
l’entrata in vigore della nuova normativa sismica, che regola le norme in materia di
costruzioni in c.a., viene definito un diverso scenario sismico a supporto della
progettazione ed al dimensionamento degli elementi strutturali.
Per la modellazione lito-stratigrafica-geotecnica ed idrogeologica del
sottosuolo, si rimanda al “Rapporto geologico-geotecnico” – febbraio 2005 – a firma
del dr. TESTAGUZZA Gianluca.
Nel seguente rapporto geologico (modellazione sismica) viene prospettato il
quadro simico locale, in riferimento alle seguenti situazioni:
• Zonazione sismica
•
Categoria di suolo
•
Categoria topografica
•
Azione sismica di progetto
I responsi derivano da un’indagine sismica eseguita nel mese di ottobre
2010, con esplorazione del sottosuolo mediante tecnica di SISMICA A RIFRAZIONE;
attraverso cioè l’applicazione di geofoni orientati in superficie ed energizazzione,
ortogonale alla direzione dello stendimento sismico, per simulazione, nel primo
sottosuolo, di onde VS di taglio. In particolare, con la medesima tipologia
d’indagine, vengono direttamente registrati i treni di onde trasversali di taglio S.
Il seguente quadro puntuale sismico rappresenta, pertanto, la risposta
sismica locale, in seguito ad eventuale sollecitazione da stress sismico degli strati
geologici; ovvero la risposta al treno di onde sismico in arrivo nei primi 30 metri di
sottosuolo.
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MODELLAZIONE SOTTOSUOLO
2 – MODELLAZIONE SISMICA
L’ approvazione della Legge n. 77 del 24 giugno 2009, di conversione del D.L.
n. 39 del 28 aprile 2008, ha di fatto reso vigenti dal 31 luglio 2009 le norme del
nuovo D.M. 14 gennaio 2008 per le costruzioni.
Con lo scopo di conoscere l’azione sismica di progetto in sede di studio si è
provveduto, per il sito indagato, alla caratterizzazione delle diverse categorie di
suolo o profili di suolo, a partire dalla superficie attuale. Questo determinando la
velocità delle onde simiche di taglio Vs per ogni sismostrato individuato nel
sottosuolo, tenendo conto, altresì, della struttura stratigrafica ricavata dai sondaggi
reperiti e dalle pentrometrie dinamiche-continue già eseguite, nello stesso sito, in
epoca precedente (Rapporto geologico-geotecnico febbraio 2005). Quindi dagli
strati di copertura al bedrock (substrato roccioso), o bedrock-like (strato sciolto); lo
strato di base dove la velocità delle onde Vs risulta molto maggiore della velocità di
propagazione delle onde Vs nei livelli soprastanti.
2.1 - Sismicità locale
Il territorio comunale di Porto San Giorgio (FM) ricade in zona sismica 2. Si
riporta la tabella ove ciascuna zona è individuata secondo valori di accelerazione di
picco orizzontale del suolo ag, con probabilità di superamento del 10% in 50 anni.
zona
sismica
Accelerazione orizzontale con
probabilità di superamento
pari al 10% in 50 anni [ag/g]
Accelerazione orizzontale di
ancoraggio dello spettro di
risposta elastico [ag/g]
1
> 0.25
0.35
2
0.15 – 0.25
0.25
3
0.05 – 0.15
0.15
4
< 0.05
0.05
2.2 - Indagine sismica
Per la caratterizzazione del sottosuolo da un punto di vista sismico è
opportuno conoscere la composizione stratigrafica del sottosuolo, dalla coltre di
copertura al substrato o bedrock-like; quindi la definizione dei litotipi litologici.
La caratterizzazione sismica – le categorie di suolo - quindi, conosciute le
caratteristiche lito-stratigrafiche del sottosuolo, può essere determinata, ricorrendo:
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Indagini
penetrometriche dinamiche-continue
conformabili e correlabili alla prova o test SPT;
e
statiche
Indagini con sismica a rifrazione o stendimenti MASW.
Per la caratterizzazione sismica locale, puntualmente, nel lotto oggetto di
intervento urbanistico è stata eseguita una esplorazione sismica attiva e di
superficie, mediante SISMICA A RIFRAZIONE con uno stendimento A-B (lunghezza
120.00 metri), in direzione obliqua nord-est-sud-ovest ai punti di estremi di scoppio
per l’energizzazione della propagazione delle onde di taglio Vs; su cui è stata
distribuita, successivamente, una batteria di geofoni orientati – con distanza
intergeofonica di 5.00 metri.
Il log sismico, o verticale simica, è stato realizzato alla mezzeria della
lunghezza dello stendimento totale. Verticali utilizzate per la taratura stratigraficasismica si riferiscono a penetrometrie dinamiche-continue DPM ed alla stratigrafia di
un sondaggio reperito nelle vicinanze (elaborato “Planimetria generale”).
Tra i vantaggi delle seguente metodologia:
Indagine non invasiva
Più veloce esecuzione della prova
Prevede stendimenti più corti e basse sorgenti di energizzazione
Profondità d’indagine compresa tra i 30 e i 60 metri
Possibilità di individuare inversioni di velocità (strati con Vs più basse
rispetto agli strati soprastanti)
Possibilità di ricavare un profilo sismico di dettaglio, con individuazione
dei sismostrati, sia in senso areale che verticale
E’ un metodo efficace e completo perché considerato di superficie
attivo e con registrazione diretta del treno di onde sismiche trasversali
S.
2.3 - Condizioni topografiche
Per le categorie topografiche complesse è necessario predisporre a specifiche
analisi di risposta sismica locale. Per configurazioni superficiali semplici si può
adottare la seguente classificazione. Peraltro da considerare solo se H risulta
maggiore di 30 metri. Nel caso specifico locale, considerata la morfologia piatta di
sedimentologia di litorale, la categoria topografia individuata è T1.
CATEGORIA
CARATTERISTICHE DELLA SUPERFICIE TOPOGRAFICA
T1
Superficie pianeggiante pendii e rilievi isolati con inclinazione media < 15°
T2
Pendii con inclinazione media > 15°
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T3
T4
Rilievo con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media
15° < i < 30°
Rilievo con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media i
> 30°
E quindi l’amplificazione topografica, in base alla configurazione morfologica
sopra elencata, è definita da un fattore di amplificazione topografica:
St = e (0.70 x tan gα )
2.4 – Log sismico
Il quadro di risposta sismica locale è definito dalle seguenti componenti:
Valore
Vs30 determinato dall’indagine sismica A RIFRAZIONE in
corrispondenza del log sismico più cautelativo 180 <Vs30 >360 Vs30
= 263 m/sec
Condizione
topografica riferibile, morfologicamente, a “Superficie
pianeggiante, pendi e rilievi isolati con inclinazione media i < 15°”.
Di seguito, sinteticamente, si riassume il quadro sismico locale definito
mediante indagine sismica di tipo A RIFRAZIONE:
ZONA SISMICA: ZONA SISMICA 2
CATEGORIA DI SOTTOSUOLO: C
Depositi di terreni a grana grossa (sabbie e ghiaie) mediamente addensati o
terreni a grana fine (argille) mediamente consistenti Con spessori superiori a 30 m,
caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la
profondità e da valori di Vs30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 <
NSPT30 > 50 nei terreni a grana grossa e 70 < Cu30 > 250 kPa nei terreni a grana
fine).
CONDIZIONI TOPOGRAFICHE: CATEGORIA
T1
AZIONE SISMICA DI PROGETTO
3 – VALUTAZIONE PERIODO RIFERIMENTO AZIONE SISMICA
Le azioni sismiche per ogni tipo di costruzione vengono valutate in relazione
ad un periodo di riferimento.
Il periodo di riferimento corrisponde alle seguente relazione:
VR= VN x CU
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Dove:
VN = Vita nominale di un opera intesa come il numero di anni nel quale la
struttura, purchè soggetta alla manutenzione ordinaria, deve poter essere utilizzata
per lo scopo alla quale è destinata.
La vita nominale di diversi tipi di opera è di seguito riassunta nella seguente
tabella:
VITA
TIPI DI COSTRUZIONI
NOMINALE VN
(in anni)
1
2
3
Opere provvisorie – Opere provvisionali- strutture in fase costruttiva
Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni
contenute o di importanza normale
Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi
dimensioni o di importanza strategica
< 10
> 50
> 100
CU = Valore del coefficiente d’uso definito al variare delle classi di uso di una
costruzione, come nella seguente tabella:
CLASSE D’USO
COEFFICIENTE CU
I
0.7
II
1.0
III
1.5
IV
2.0
Classe d’uso: In presenza di azioni sismiche, con riferimento alle conseguenze di
una interruzione di operatività o di eventuale collasso, le costruzioni sono suddivise
in 4 classi d’uso:
CLASSE D’USO I
Costruzioni con presenza occasionale di persone
CLASSE D’USO II
Costruzioni con normale affollamento
CLASSE D’USO III
Costruzioni con affollamento significativo
CLASSE D’USO IV
Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti
Per l’intervento urbanistico previsto e di progetto, costruzione di n. 4 edifici
con destinazione residenziale, si ritiene valido adottare una classe d’uso di
“costruzioni con affollamento normale”, quindi classe d’uso II. Pertanto
VR= VN x CU = 50 x 1.0 = 50 anni
INDICAZIONI GENERALI
GENERALI
4 – CONCLUSIONI
Il seguente rapporto geologico – modellazione sottosuolo sismica - è di
supporto a valutare e decifrare lo scenario sismico locale e la sequenza dei
sismostrati, in relazione all’assetto lito-stratigrafico/idrogeologico e geotecnico
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rilevato in fase d’indagine nel sottosuolo (Rapporto geologico-geotecnico febbraio
2006). Anche in riferimento all’individuazione del tetto della formazione del
substrato di base (Argille stratificate marine integre) che, in sede d’indagine
geologica febbraio 2005, non è stata localizzato in quanto le penetrometrie
dinamiche sono state interrotte a circa - 10.00 metri profondità. Inoltre la tecnica
d’indagine sismica adottata, SISMICA A RIFRAZIONE, ha permesso di individuare il
profilo sismico di dettaglio, sia in senso areale, sia in senso verticale con
l’elaborazione completa di una sezione sismica dell’area indagata.
Dall’indagine geologica-sismica del sottosuolo è emerso:
•
Lo scenario sismico indagato, attraverso esplorazione dl sottosuolo
con tecnica di SISMICA A RIFRAZIONE, evidenzia valori delle onde di
taglio trasversali VS che aumentano, gradatamente, con la profondità.
Un primo sismostrato è stato identificato da 0.00
a -8.20 metri di
profondità; si tratta di uno strato riconducibile ai depositi di litorale e
colluviali mediamente sciolti e saturi (sismostrato 1 velocità delle
onde di taglio Vs con range di intervallo
205-215 m/s). In
sequenza, verosimilmente, fino a – 20.00/-28.00 metri di profondità si
rilevano depositi di litorale a composizione tessiturale sabbiosa,
probabilmente talora con interposizioni di livelli ghiaiosi possibile
miscuglio di sabbie e ghiaie, med. compatti e/o materiali fini med.
consistenti – limi argillosi e argille limose - (sismostrato 2 velocità
delle onde di taglio Vs con range di intervallo 265-280 m/s).
Oltre i 20.00-28.00 metri di profondità, verosimilmente, è stato
individuato il tetto della formazione in posto, o substrato marino molto
consistente e sovraconsolidato, composta da argille stratificate molto
consistenti e sovraconsolidate (sismostrato 3 velocità delle onde
di taglio Vs con range di intervallo
535-550). Substrato la cui
consistenza e le cui proprietà fisico-meccaniche aumentano con la
profondità e quindi con registrazione di incremento della velocità delle
onde sismiche Vs. L’individuazione dei sismostrati, al variare della
profondità,
è
individuata
dalla
compilazione
della
sezione
sismostratigrafica (vedi allegato “elaborazione indagini sismiche”);
•
Localmente, si suppone, ed è probabile, ipotizzare il passaggio della
formazione argillosa in posto (substrato marino), alla quota di -20.0028.00 metri di profondità dalla superficie attuale. Tale formazione
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appare
verosimilmente
compatta,
sovraconsolidata
e
molto
consistente – substrato integro e inalterato -. Peraltro non si esclude
la presenza, nel sottosuolo indagato, di strati nascosti o fantasma, la
cui velocità delle onde S sia inferiore alla velocità dello strato
soprastante od anche il cui spessore sia inferiore alla distanza
intergeofonica;
•
Il profilo sismico verticale ha trovato discreta attendibilità e riscontro
alla correlazione lito-stratigrafica delle penetrometria DPM e della
stratigrafia
del
sondaggio reperito, almeno fino alle profondità
investigate di circa – 10.00 metri, verticali d’indagine peraltro prese
come riferimento e taratura lito-stratigrafica per una migliore e più
realistica modellazione sismica-litologica del sottosuolo.
•
il valore Vs30 determinato dall’indagine geofisica di superfice a
RIFRAZIONE è risultato il seguente Vs30 = 263 m/sec, con
intervallo compreso 180<Vs30<360 nella definizione di categoria di
suolo
C.
Tale
risultato
è
stato
determinato
per
quantificare
l’amplificazione stratigrafica del sito. La categoria di suolo rilevata
e quindi la velocità media Vs30, comunque, va considerata dal piano
di fondazione di progetto;
•
morfologicamente
assimilabili
alle
l’area
condizioni
rientra
nelle
semplificate,
condizioni
sempre
topografiche
sussistendo
un
dislivello minimo di H > 30 metri. Nello specifico la categoria
topografica determinata T1, risulta necessaria a quantificare
l’amplificazione morfologica del sito;
•
Il moto sismico al suolo è definito dalla conoscenza dell’accelerazione
max.,
quindi
della
dall’amplificazione
pericolosità
stratigrafica
dall’amplificazione morfologica
sismica
di
(categoria
base
locale.
di
(condizione topografica)
Quindi
suolo)
e tutti
e
i
parametri sismici che compongono il quadro locale della pericolosità
geologica nella situazione specifica di SLU, nelle condizioni sismiche
SLV e SLC (vedi allegato “Reporter parametri sismici”);
•
il valore di riferimento dell’azione sismica di progetto, considerato il
tipo di costruzione da realizzare - quindi la vita nominale e la classe
d’uso dell’edificio - è riferito a VR= 50 anni;
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5 - IPOTESI PROGETTUALI E PRESCRIZIONI
In questa fase urbanistica – Piano attuativo in variante al PRG – per ciò che
concerne più specificatamente gli aspetti qualitativi lito-stratigrafici, geotecnici e
idrogeologici, si rimanda a quanto già sottolineato nel paragrafo “Conclusioni” alle
pagine 6, 7 e 8 del “Rapporto geologico-geotecnico febbraio 2005” a firma del Dr.
TESTAGUZZA Gianluca. Inoltre, alla luce delle indagini sismiche ad oggi eseguite, in
ottemperanza al D.M. 14.01.2008, si segnalano le seguenti indicazioni:
Esecuzione di indagini geologiche-geotecniche puntuali eseguite, localmente,
in corrispondenza di ogni singolo lotto da edificare come previsto dalla
normativa D.M. 11.03.1988, indagini approfondite necessarie a valutare
l’esatta interazione terreno di fondazione-fondazione e spiccato in elevazione
in relazione, soprattutto, alla tipologia e geometria di fondazione da
adottare;
L’analisi specifica, per ogni lotto oggetto di edificazione, del fenomeno della
liquefazione, circostanza ricorrente nel sito per la presenza di strati sabbiosi
sottofalda, saturi a luoghi sciolti e con falda freatica sub affiorante.
Condizioni e verifiche da eseguire mediante comparazione dei dati storici di
stress da sisma con magnitudo di progetto verosimilmente di M=6. Le
verifiche, peraltro, dovranno tenere conto del valore dell’accelerazione max
di picco al suolo, delle tensioni litostatiche totali ed efficaci e dei risultati
delle prove in sito corretti e normalizzati. La verifica, considerando
l’effetto potenziale di liquefazione, deve essere condotta nelle condizioni di
SLU, nella situazione SLC (stato limite collasso);
Approfondimenti geofisici mirati, soprattutto, a rilevare il range di vibrazione
del sistema suolo-sottosuolo che potenzialmente potrebbe mettere in
risonanza, con amplificazione dell’accellerazione sismica di picco, il
complesso opera-sottosuolo, qualora si allinei alla sollecitazione di progetto
da stress sismico (range di vibrazioni) cui è sottoposta l’edificazione.
Fermo, 19.10.2010
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