WorkshopStrategie di Mitigazione del Rischio sismico

La Microzonazione sismica:esperienze, risultati, applicazioni dal 2008 al 2013

Roma, 22-23 maggio 2013CNR, Piazzale A. Moro 1

Le categorie di sottosuolo delle NTC08: limiti di applicabilità di Vs30

Giuseppe Lanzo

Amplificazione 1Dstrato elastico su basamento deformabile

s Vs

r Vr

Roccia

Terreno

SS

rr

VVI

rapporto di impedenza

roccia-terreno

frequenza

ampl

ifica

zione

I=9

I=5

I=2.5

SS

rr

VVIA

periodi naturali

)12(41

nVH

fT

Snn

Amplificazione 1D

SS

rr

VVI

SVH

fT 41

00

Le due variabili di controllo:

Studi di Borcherdt (1992, 1994, 2002) hanno mostrato per siti:• di comparabile spessore H del basamento• di comparabile velocità Vr

l’amplificazione media cresce al crescere di Vs

In queste condizioni Vs può essere considerato un parametroefficace per la caratterizzazione sismica

n

1i si

is30

Vh

30V hiStrato i

n

1iit

Azione sismica e RSL nelle NTC08

3.2.2 CATEGORIE DI SOTTOSUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE

Categorie di sottosuolo

Ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto, si rendenecessario valutare l’effetto della risposta sismica localemediante specifiche analisi, come indicato nel § 7.11.3.

In assenza di tali analisi, per la definizione dell’azione sismica sipuò fare riferimento a un approccio semplificato, che si basasull’individuazione di categorie di sottosuolo di riferimento.

Categorie di sottosuolo nelle NTC-08A Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di VS30

superiori a 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione,con spessore massimo pari a 3 m.

B Depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina moltoconsistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramentodelle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di VS30 compresi tra 360 m/s e800 m/s (ovvero NSPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e cu,30 > 250 kPa nei terreni a granafina).

C Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana finamediamente consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un gradualemiglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di VS,30 compresitra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT,30< 50 nei terreni a grana grossa e 70 < cu,30 <250 kPa nei terreni a grana fina).

D Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o terreni a grana finascarsamente consistenti, con spessori superiori a 30m, caratterizzati da un gradualemiglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di VS,30 inferiori a180 m/s (ovvero NSPT,30< 15 nei terreni a grana grossa e cu,30 < 70 kPa nei terreni a granafina).

E Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m posti sul substrato diriferimento (con Vs > 800 m/s).

S1 Depositi di terreni caratterizzati da valori di VS30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < cu30 < 20kPa), 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

S2 Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altracategoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti

Classi di sottosuoloPer le classi di sottosuolo da A ad E si calcola il VS,30 :

Vr

Roccia

Vs30>800 m/s

z

Vs

Vr

Roccia

Terreno

m

B

360≤Vs30<800

C

180≤Vs30<360

Vs

D

Vs30<180 m/s

Classi di sottosuoloClasse di sottosuolo E:

Vr >800 m/s

Vs

Roccia

Terreno

≤20mE

Per le classi di sottosuolo S1 e S2 è necessarioeffettuare analisi di risposta sismica locale

La velocità delle onde ditaglio di taglio è quelladei sottosuoli C o D

Lacune nella classifica di sottosuolo NTC-08

H

Vannucchi (2009)

< 3 m VS30 > 800 m/s A

>360-800 m/s ?< 20 m VS30

< 360 m/s

E

20-30 m

?

> 3 m

H

> 30 m

VS30360-800 m/s

B

< 180 m/s

D180-360 m/s

C

Lacune nella classifica di sottosuolo

0 10 20 30 40 50 60 70 80H (m)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

VS,

VS3

0 (m

/s)

A

E

B

C

D

A

?

?

Limiti della VS30Siti con la stessa VS30 possono avere risposte

significativamente diversepr

ofon

dità

(m)

20

30

60

90

120

Vs (m/s)

z

20

40

60

80

100

120

VS30=220 m/s

200 400 600 800

Bedrock

VS=1100 m/s

0

Idriss (2011)

prof

ondi

tà (m

)

20

30

60

90

120

Vs (m/s)

z

20

40

60

80

100

120

VS30=220 m/s

200 400 600 800

Bedrock

VS=1100 m/s

0

Limiti della VS30Siti con la stessa VS30 possono avere risposte

significativamente diverse

Idriss (2011)

Limiti della VS30

Inversione di velocità:terreno rigido sovrastante un terreno più deformabile

Roccia

Terreno rigido

Vs

z

Terreno tenero

Depositi di terreno di elevato spessore

Roccia

H=100-200 m

Vs

z

Terreno

H=100-200 m sVHT 4

0

Limiti della VS30

Centro storico de L’Aquila

(da Monaco et al., 2011)

Roccia

H ≈ 250 mLimi

H ≈ 80 mBrecce

Vs

z

Vs=800 m/s

Vs=500 m/s

Vs=1250 m/s

f0=0.5-0.6 Hz

T0=1.67-2 s

misure di rumore ambientale

Amplificazione 2D

Rispetto alle condizioni 1D:• aumento dell’amplificazione• incremento di durata• amplificazione a larga banda• variazione spaziale del moto

Onde di superficie

Limiti della VS30

Formazione Fosso del Torrino

Tufo Litoide Lionato

Bedrock pliocenico

Strato Antropico

Ghiaie e sabbie  Fm. Santa Cecilia

Tufi Antichi (Palatino/Prima Porta)A

Presenza di coperture antropiche: il Colle Palatino

Fossi Alluvioni recenti

Fossi Alluvioni recenti

Scala verticale X 2.5

NWSE

Limiti della VS30

Configurazioni tipo “rupe”

Piastroni di rocce su substrato di argille

Orvieto (TR) (tufo litoide su argille marine OC)

Agrigento (calcareniti su argille marine OC)

Gerace (RC) (calcarenite su argille varicolori)

Banchi di terreni sabbiosi e ghiaiosi su substrato di argille Bisaccia (AV) (conglomerati su argille

plioceniche a scaglie)

Limiti della VS30

Presenza di cavità

Orvieto (TR) Castelnuovo (AQ)

ah

θ

PSV

Limiti della VS30

La revisione delle NTC08Classe Litologia Vs,eq

(m/s) NSPT,30cu,30 (kPa)

A Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi (con eventuale coltre di alterazione < 3m) > 800 ‐ ‐

BRocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti (con spessori > 30 m e miglioramento graduale di proprietà meccaniche con la profondità)

360‐800 > 50 > 250

C Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti (con spessori > 30 m e miglioramento graduale di proprietà meccaniche con la profondità)

180‐360 15‐50 70‐250

DDepositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente consistenti (con spessori > 30 m e miglioramento graduale di proprietà meccaniche con la profondità)

< 180 < 15 < 70

E Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m(su substrato con VS > 800 m/s) < 360 < 50 < 250

S1 Depositi con uno strato > 8 m di terreni fini poco consistenti o > 3 m di torba o argille organiche < 100 ‐ 10‐20

S2 Terreni liquefacibili, argille sensitive o altri terreni non classificabili nelle categorie precedenti

n

i iS

iS

Vh

V

1 ,

30,30

30 m

Per depositi con profondità del bedrock > 30 m si pone

H=30

n

i iS

ieqS

VhHV

1 ,

,

Per tutti i terreni che non rientrano nellaclassifica è necessario effettuare analisi di RSL

La revisione delle NTC08

0 10 20 30 40 50 60 70 80H (m)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

VS,

VS3

0 (m

/s)

A

E

B

C

D

A

Letteratura internazionaleCadet et al. (2011) propongono una classifica basata su:• frequenza fondamentale fo• Vs30

Pitilakis et al. (2012) propongono una classifica basata su:• stratigrafia• profondità del bedrock• Vs,av• T0

Le NTC08 puntualizzano che l’impiego del metodosemplificato (Vs30) per la classifica del sottosuolo ai finisismici non è la scelta prioritaria.

Le categorie di sottosuolo delle NTC08 e le azionisismiche corrispondenti tengono conto solo delleamplificazioni stratigrafiche (1D) nei primi 30 m disottosuolo.

In diversi casi (e.g., contrasti di impedenza, depositi dielevato spessore, inversioni di velocità, presenza dicavità, etc.) la stima degli effetti di sito mediante il VS30risulta affetta da incertezze.

La revisione delle NTC08 consente di colmare alcunelacune presenti nell’attuale classifica di sottosuolo.

Considerazioni conclusive

Grazie per l’attenzione