slides per il corso di 094933 geologia tenuto dalla prof.a pergalani

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GEOLOGIA APPLICATA ALLA PIANIFICAZIONE

Floriana Pergalani

Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Politecnico di Milano

Tel.: 02-23994258

E-mail: [email protected]

Tematiche

• Geologia

• Geomorfologia

• Geotecnica

• Geofisica

• Stabilità dei versanti

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Geologia

• Litologia– formazione, classificazione e riconoscimento

delle rocce e dei depositi

• Tettonica– principali elementi tettonici, anticlinali,

sinclinali, giacitura strati, faglie

• Lettura delle carte geologiche

Geomorfologia

• Forme, processi e depositi gravitativi– movimenti franosi: cause, tipo, attività

• Forme, processi e depositi delle acque– scarpate e depositi: tipo, attività

• Forme, processi e depositi carsici– scarpate, doline

• Forme, processi e depositi glaciali e crionivali– scarpate, depositi

• Forme, processi e depositi antropici– cave, discariche, riporti

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Geotecnica

• Unità litotecniche– definizione e riconoscimento

• Caratteristiche geotecniche– prove in situ, prove in laboratorio,

parametri geotecnici

Geofisica

• Metodi– sismica, gravimetria, elettrica, ecc.

• Sismica a rifrazione– uso, applicazioni, risultati

• Confronto tra metodi geotecnici e geofisici– analisi costi-benefici

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Stabilità dei versanti

• Valutazione a diverse scale– regionale, subregionale, locale

• Valutazione in diverse condizioni– statiche, pseudostatiche, dinamiche

• Individuazione delle aree potenzialmente instabili– metodi qualitativi e quantitativi

• Applicazioni a livello di strumento urbanistico

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QUATERNARIO

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LITOLOGIA

• Rocce ignee o vulcaniche– consolidamento per raffreddamento

• Rocce sedimentarie– processi legati ad agenti esterni

• Rocce metamorfiche– trasformazione per mutamenti condizioni

chimico-fisiche ambiente

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Rocce ignee

• GENESI

• Consolidamento di un materiale mobile (magma - lava)

• MINERALI PRINCIPALI

• minerali sialici (silice, alluminia)

• minerali ferro-magnesiaci o femici

Vulcani

• Camera magmatica

• Condotti

• Cratere

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Classificazione

• Condizioni di raffreddamento– interno crosta terrestre: plutoniti o intrusive

raffreddamento lento, formazione di cristalli, struttura granulare

– esterno crosta terrestre: vulcaniti o effusive

raffreddamento rapido, massa microcristallina o vetrosa, struttura porfirica

Classificazione

• Composizione mineralogica– rocce acide (silice abbondante)

rocce intrusive: graniti, dioriti, sieniti

rocce effusive: rioliti, daciti, basalti

– rocce basiche (silice scarsa)

rocce intrusive: foialiti, teraliti

rocce effusive: fonoliti, tefriti, leucititi

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Rocce piroclastiche

• Materiali vulcanici lanciati in aria durante le eruzioni– brecciole (brandelli di lava con dimensioni

3 cm)

– tufi (3 cm - 2 mm)

– cineriti (ceneri vulcaniche)

– ignimbriti (tufi compatti)

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Giacitura rocce effusive

• Coperture di lava (espandimenti di lava), Arizona, Arabia Saudita

• Vulcani a scudo (base larga e fianchi a bassa pendenza), Mauna Loa

• Cupole di ristagno (cupole), Ischia, Colli Euganei

• Protusioni solide (obelischi di lava), monte Tabor a Ischia, Pelée a Martinica

• Vulcani a strati (colate laviche e tufi), Vesuvio, Etna, Stromboli

• Vulcani a bastione (fase esplosiva con cratere e bastioni)

• Crateri di esplosione (esplosioni), Dolomiti, monti Berici

Coperture di lava Arabia Saudita

Cupole di ristagnoGuatemala

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Protusioni solide

Martinica

Giacitura rocce intrusive

• Laccoliti (cupola tra rocce sedimentarie), monte Cornetto Vicenza

• Plutoni (masse estese), Adamello-Presanella Alpi centrali, Cima d’Asta Trentino, Campiglia Toscana, Montecristo, Giglio

• Filoni (masse in fenditure)

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laccolite

plutoni

filoni

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Rocce sedimentarie• GENESI

• azioni erosive

– forniscono la materia prima

– alterazione chimica (acqua, acidi, sostanze organiche)

– azione meccanica (acqua, ghiacciai, vento)

– azione termoclastica (temperatura)

• azioni di trasporto

– sedimentazione

– acque correnti, ghiacciai, venti, mare

• azioni di trasformazione

– diagenesi, da sedimenti in roccia

– ambiente marino, ambiente continentale

Accumulo di sedimenti e scarpate

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Classificazione

• Criterio genetico• rocce clastiche (disgregazione meccanica)

• rocce di origine chimica e biochimica (precipitazione di sostanze in soluzione, fissazione da parte di organismi viventi)

• rocce residuali (soluzione di alcuni elementi)

• Criterio identificativo(tessitura -forma, disposizione, dimensioni-)

Terre e Rocce clastiche

Dimensioni dei granuli• dimensioni dei granuli maggiori di 2 mm

• dimensioni dei granuli tra 2 mm e 20 micron

• dimensioni dei granuli tra 20 micron e 2 micron

• dimensioni dei granuli inferiori ai 2 micron

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Terre e Rocce clastiche– (maggiore di 2 mm)– TERRE: ghiaie (clasti maggiori di 60 mm: ciottoli)– ROCCE CLASTICHE: brecce (spigoli vivi) e conglomerati (arrotondati)

– (tra 2 mm e 20 micron)– TERRE: sabbie– ROCCE CLASTICHE: arenarie

– (tra 20 micron e 2 micron)– TERRE: limi– ROCCE CLASTICHE: siltiti

– (minore di 2 micron)– TERRE: argille – ROCCE CLASTICHE: argilliti (residuali o trasportate)

Deposito morenico Deposito fluviale

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Rocce carbonatiche

• Calcari– organogeni (coralli, gusci calcarei)

– travertino, alabastro

• Dolomie– arricchimento in magnesio

• Marne – calcari, arenarie, argilliti

• Rocce silicee (origine chimica, organica)– diatomiti (monte Amiata, Bolsena)

– diaspri

• Rocce saline ed evaporiti (origine chimica)– gesso ed anidrite

• Rocce ferrifere

• Rocce fosfatiche

• Rocce combustibili (arricchimento carbonio)– torba, ligniti, antraciti

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Struttura

• Alternanze– calcari, argilliti, arenarie, coglomerati

• Stratificazione– parallela, inclinata, incrociata

– modificata dall’orogenesi

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Sequenze cicliche e ritmiche

Stratificazioni piano parallele

Slumping

Deposito fluviale

Stratificazione regolare inclinata

Calcari

Stratificazione incrociata

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Rocce metamorfiche

• Genesi

• trasformazione dovute a temperature elevate e/o pressioni

• ricristallizazioni e neoformazioni

• metamorfismo di contatto

• metamorfismo di seppellimento

• metamorfismo regionale

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Classificazione

• Rocce pelitiche - argilliti– scisti, micascisti, gneiss

• Rocce basiche, arenarie– scisti verdi, anfiboliti, quarziti, granuliti

• Rocce carbonatiche e dolomitiche– marmi

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• Facies: definisce l’ambiente di formazione delle rocce

• Litofacies: aspetti petrografici e strutturali

• Biofacies: resti degli organismi

• Formazione: unità litostratigrafica fondamentale

• Variazioni di facies nel tempo

• Variazioni di facies nello spazio

• Ambienti di sedimentazione: fluviali, lacustri, glaciali, marini (neritica, pelagica, batiale, abissale)

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Cambiamenti verticali di facies: improvvisi e graduali

Eteropie di facies

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Zone di sedimentazione ambiente marino

Studio delle strutture Tettonica

• Stile strutturale– tabulare, corrugato

• Stratificazione– inclinazione, immersione, direzione

• Faglie

• Pieghe

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Stili strutturali

Orientamento della superficie di uno strato nello spazio

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Faglie• Frattura tra blocchi con scorrimento

• Rigetto, componente verticale, componente orizzontale, lunghezza, muro, tetto

• Classificazione– Faglie dirette o normali (distensione)

– Faglie inverse (compressione)

– Faglie trascorrenti destre e sinistre

– Faglie verticali, inclinate, suborizzontali

faglie

Schema di faglia

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Terminazioni di faglie

Faglie inverse

Faglie dirette

Faglie trascorrenti

Faglie dirette

Faglie inverse

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Faglie con diversa inclinazione dei piani di scorrimento

Associazioni di faglie

• Faglie dirette– pilastro tettonico, fossa tettonica

– faglie sintetiche ed antitetiche

– rift-valley (Africa orientale, valle del Reno, Cagliari, alta e media valle del Serchio, medio corso del Tevere)

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Pilastro tettonico e fossa tettonica

Faglie antitetiche

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Pieghe• Deformazione delle rocce sottoposte a

compressione

• Classificazione– anticlinale, sinclinale

– cerniera, fianchi, piano assiale

– flessura o monoclinale, piega a ginocchio, simmetrica, asimmetrica, rovesciata, coricata

– piega concentrica, piega simile

– clivaggio

• Pieghe-Faglie, Sovrascorrimenti

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Anticlinali

sinclinali

Schema di anticlinale e sinclinale

Flessura monoclinale

Piega a ginocchio

Classificazione delle pieghe:

Simmetrica

Asimmetrica

Rovesciata

Coricata

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Piega concentrica e piega simile e clivaggio

Pieghe-faglie

Diretta

Inversa

Sovrascorrimenti

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Tettonica a placche

• placche continentali e oceaniche

• placche convergenti o divergenti

• placche divergenti: dorsali oceaniche, formazione di nuova crosta

• placche convergenti: fosse oceaniche, consunzione della crosta

• celle convettive localizzate nell’astenosfera

• vulcani, terremoti, continenti

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Geomorfologia

• Studia le forme della superficie terrestre

• Studia le cause che producono tali forme:– clima, geologia, neotettonica, uomo

– agenti di erosione: acqua, temperatura, vento, ghiacciai, gravità, uomo, organismi, radici, ecc.

– agenti di trasporto: gravità, vento, ecc.

– accumulo

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Forme, processi e depositi gravitativi

• Movimenti franosi

• Cause: – gravità, acqua, azioni antropiche, erosioni fiumi,

eventi sismici

• Elementi:– scarpata

– accumulo

• Attività:– attivo, quiescente, inattivo

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MOVIMENTI FRANOSI• ATTIVI: i processi che li hanno generati risultano in

atto al momento del rilevamento o ricorrono con un ciclo il cui periodo massimo non supera quello stagionale

• QUIESCENTI: forme non attive al momento del rilevamento e prive di periodicità stagionale per le quali però esistono dati che ne dimostrino l’attività passata nell’ambito dell’attuale sistema morfoclimatico e che abbiano oggettive possibilità di riattivazione

• INATTIVI: forme che hanno esaurito il corso della loro evoluzione e non hanno la possibilità di potersi riattivare nel presente contesto morfoclimatico

- CROLLI (Fig. 43) Si definisce crollo una frana nella quale la massa coinvolta compie il suomovimento prevalentemente in aria. Tale fenomeno consiste nella caduta libera, nel movimento a salti e rimbalzi e nel rotolamento di frammenti di roccia o diterreno.

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- RIBALTAMENTI (Fig. 44) Il movimento è dovuto a forze che causano un moto ribaltante attorno ad unpunto di rotazione situato al di sotto del baricentro della massa interessata.Qualora il fenomeno non venga frenato, può evolvere in un crollo o in unoscorrimento.

- SCIVOLAMENTI O SCORRIMENTI (Fig. 45) Il movimento comporta uno spostamento per taglio lungo una o più superfici. Le frane di scorrimento si suddividono in a) rotazionali: movimento rotatorio attorno ad un punto posto al di sopra del

centro di gravità della massa. La superficie di rottura si presenta concavaverso l’alto;

b) traslativi: il movimento si verifica in prevalenza lungo una superficie più omeno piatta o debolmente ondulata, corrispondente frequentemente adiscontinuità strutturali, passaggi tra strati di diversa composizionelitologica, contatto tra roccia in posto e terreni sovrastanti.

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- COLATE (Fig. 46) Il fenomeno si produce con movimenti entro la massa spostata. Le superfici discorrimento nella massa che si muove non sono generalmente visibili, oppure hanno breve durata. Il movimento varia da estremamente rapido a estremamentelento.

- ESPANSIONI LATERALI (Fig. 47) I movimenti di espansione laterale, diffusi in una roccia fratturata, possonoverificarsi secondo due modalità: a) non si riconosce né una superficie basale di scorrimento, né una zona di

deformazioni plastiche ben definite; b) l’espansione laterale della roccia è dovuta alla liquefazione o alle

deformazioni plastiche del terreno incoerente sottostante.

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Forme, processi e depositi delle acque

• Erosione:– chimico (acqua dissolve alcuni minerali)

– corrosione (materiale trasportato)

– cavitazione (pressione acqua sulle pareti)

– ruscellamento

• Trasporto

• Deposito

• acque superficiali, acque sotterranee, fiumi

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Forme, processi e depositi carsici

• Erosione:– chimica

– CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2

• Forme superficiali:– Lapiez scannelature

– Doline

– Polie

– Canyon

• Forme profonde:– Grotte

– Pozzi

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Forme, processi e depositi glaciali

• Ghiacciai– inlandis o ghiacciaio a calotta

– calotte minori (Islanda)

– ghiacciaio pedemontano (Alaska)

– ghiacciaio vallivi (Italia)

• Erosione

• Trasporto

• Deposito

Forme, processi e depositi glaciali

• Depositi:– morene superficiali

– morene interne

– massi erratici

– materiali fluvioglaciali

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Forme, processi e depositi crionivali

• Erosione: fisica e chimica

• Mancanza di vegetazione– gelifrazione

– ruscellamento

• Depositi

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FORME EOLICHE

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FORME MARINE LAGUNARI E LACUSTRI

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FORME ANTROPICHE

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CRITERI ED INDIRIZZI PER LA DEFINIZIONE DELLA COMPONENTE

GEOLOGICA, IDROGEOLOGICA E SISMICA DEL PIANO DI GOVERNO DEL

TERRITORIO, IN ATTUAZIONE DELL’ART. 57 DELLA L.R. 11 MARZO

2005, N. 12

• Fase di analisi

• Fase di sintesi e valutazione

• Fase di proposta

Fase di analisi– Ricerca storica e bibliografica

• Acquisire conoscenza con riferimento a fenomeni didissesto o esondazione pregressi

• Raccolta di dati esistenti presso archivi /studi• Raccolta informazioni opere di difesa/bonifica

– Cartografia di inquadramento

• Caratterizzazione del territorio comunale dal puntodi vista geologico, geomorfologico idrologico,idrogeologico strutturale e sismico.

• Estesi a tutto il territorio comunale• Carta CTR 1:10.000 o carte più recenti a scala di

maggior dettaglio

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Fase di analisi– Cartografia di inquadramento– Elementi litologici, geologico-tecnici e pedologici

• Riferimento a legende uffuciali• Schema dei rapporti stratigrafici e sezioni geologiche• Per le rocce riportare la fratturazione• Per i terreni riportare i caratteri tessiturali, la litologia

prevalente, la genesi, i rapporti stratigrafici, lospessore, la cementazione. Caratterizzazione dei terreniai fini geologico-applicativi.

• Ubicazione sondaggi e trincee esplorative– Elementi strutturali

• Fratture, faglie, sovrascorrimenti, assi delle pieghe,giaciture

– Elementi geomorfologici e di dinamica geomorfologica• Forme di erosione e di accumulo secondo la loro

genesi valutandone lo stato di attività (attivo,quiescente, stabilizzato, relitto)

Fase di analisi– Cartografia di inquadramento

• Elementi idrografici, idrologici e idraulici

– Riportare il reticolo idrografico , gli alvoetipi, aree dierosione fluviale e sovraalluvionamento, stazioni dirilevamento idrometrico, opere di difesa idraulica

• Elementi idrogeologici

– Riportare i pozzi idrici, le sorgenti, zone di ristagno,livelli piezometrici, sezioni idrogeologiche

• Opere di difesa ed altri elementi antropici

– Opere di difesa attive e passive

– Approfondimento/integrazione• Definizione della pericolosità per i siti a maggior rischio

– Aree di difficile perimetrazione, caratterizzazione dimaggior dettaglio del fenomeno, aree particolarmentecritiche dal punto di vista geologico/idraulico, areeedificate

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Fase di analisi– Analisi del rischio sismico

• Risposta sismica locale – Generalità– Effetti di sito o di amplificazione sismica locale

topogrefica e litologica, effetti di instabilità• Percorso normativo

– Classificazione sismica dei comuni. Zona 2-41,– Zona 3-238, Zona 4-1267, Norme tecniche per le

costruzioni• Analisi della sismicità del territorio e carta della

pericolosità sismica locale– 3 livelli di approfondimento (qualitativo,

semiquantitativo, quantitativo), definizioni delleamplificazioni attese

• Carta della pericolosità sismica locale– Suddivisione delle aree nelle quali la norma è

cautelativa o non è cautelativa• Sintesi delle procedure

– Definizione delle procedure e obbligatorietà dei livellinei comuni a diversa classificazione sismica

Tramite osservazione degli effetti prodotti da passati terremoti

EFFETTI DI INSTABILITA ’

EFFETTI DI SITO

EFFETTI DI INSTABILITA ’

EFFETTI DI SITO

Pericolosità sismica locale

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79



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Pericolosità sismica localeEmilia 2012

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In funzione della scala di lavoro e dei risultati che si intende ottenere:

• Approccio qualitativo

• Approccio semiquantitativo

• Approccio quantitativo


Approccio qualitativoSigla SCENARIO PERICOLOSITA’ SISMICA LOCALE EFFETTI Z1a Zona caratterizzata da movimenti franosi attivi Z1b Zona caratterizzata da movimenti franosi quiescenti

Z1c Zona potenzialmente franosa o esposta a rischio di frana

Instabilità

Z2 Zone con terreni di fondazione particolarmente scadenti (riporti poco addensati, terreni granulari fini con falda superficiale)

Cedimenti e/o liquefazioni

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

Amplificazioni topografiche

Z4a Zona di fondovalle con presenza di depositi alluvionali e/o fluvio-glaciali 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 eluvio-colluviale

Amplificazioni litologiche e geometriche

Z5 Zona di contatto stratigrafico e/o tettonico tra litotipi con caratteristiche fisico-meccaniche molto diverse

Comportamenti differenziali

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Approccio qualitativo• Carta geologica e sezioni:

– modello geologico e tettonico dell’area;– formazioni, discontinuità e lineamenti tettonici

• Carta litotecnica e sezioni:– individuazione delle unità litostratigrafiche e caratterizzazione fisico-meccanica;

– suddivisione substrato - coperture– substrato: fratturazione, cementazione, intercalazioni

– coperture: forma, dimensioni dei clasti, frazione fine, addensamento, consistenza, spessori

• Carta geomorfologica:– individuazione delle forme e processi per la stesura della carta di sintesi

• Carta di sintesi (pericolosità sismica locale):– derivata dalle precedenti evidenzia le situazioni tipo che possono produrre effetti di instabilità e amplificazioni

– fornisce una perimetrazione areale delle diverse situazioni

– fornisce un’analisi qualitativa degli effetti

Approccio qualitativo

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Due categorie:

– Amplificazioni

– Instabilità

Approcci semiquantitativo e quantitativo

Attraverso l’uso di specifiche tabelle e/o classificazioni si ricava ilvalore di un determinato parametro scelto come indicatoredell’amplificazione.

Alcuni esempi:“Manual for Zonation on Seismic Geotechnical Hazards”, redatto nel 1993 dal Comitato TC4(Technical Committee n° 4 for Earthquake Geotechnical Engineering) della ISSMFE (lnternationalSociety of Soil Mechanics and Foundation Engineering)

“Guidelines for seismic microzonation studies”, redatto nel 1995 dal Scientific and TechnicalCommittee della AFPS (Association Francaise du Genie Parasismique - French Association forEarthquake Engineering) nell’ambito della “Delegation of Major Risks of the French Ministry ofthe Environment – Direction for Prevention, Pollution and Risks”

NEHRP Recommended provisions for seismic regulations for new buildings and other structures(FEMA 450) - Part 1: Provisions (Cap. 3) - 2003

Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1: General rules, seismicactions and rules for buildings 1998-2003

Norme Tecniche per le costruzioni – DM 14/9/2005

Criteri ed indirizzi per la definizione della componente geologica, idrogeologica e sismica del PGT,in attuazione dell’art. 57 della L.R. 11 marzo 2005, n. 12 - ALLEGATO 5 DGR 8/1566 del22/12/2005

Approccio semiquantitativo

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Effetti di sito in LombardiaLEGISLAZIONE

• Legge Regionale n. 12 del 11 marzo 2005 per ilgoverno del territorio e art. 57 della stessa legge

• DGR n. 8/1566 contiene i relativi criteri ed indirizziper la definizione della componente geologica,idrogeologica e sismica del Piano di Governo delTerritorio. Nell’allegato 5 della DGR è illustrata laprocedura per la valutazione della componentesismica ed in particolare per gli effetti di sito

Metodologia3 livelli di approfondimento:

1° livello di tipo qualitativopermette di individuare e delimitare le aree soggette ad effetti sismici

locali

2° livello di tipo semiquantitativo permette di determinare il valore del Fattore di

amplificazione (Fa) tramite l’uso di curve di correlazione

3° livello di tipo quantitativocondotta con approccio numerico e/o sperimentale, permette di

definire gli spettri di risposta del sito

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2° livello• Permette di valutare gli effetti di

amplificazione sismica di tipo litologico e morfologico tramite l’utilizzo di opportune schede di valutazione

• Schede di valutazione disponibili:5 schede litologiche: - litologie ghiaiose- litologie limoso argillose tipo 1 e 2- litologie limoso sabbiose tipo 1 e 22 schede morfologiche:- creste rocciose- scarpate rocciose

Struttura delle schede di valutazione litologica

Individuazione della litologia prevalente sulla base della distribuzione granulometrica

e di alcuni parametri geotecnici indicativi del

litotipo

Ricostruzione dell’andamento della Vs con

la profondità e verifica della validità della scheda

scelta

2° livello

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Struttura delle schede di valutazione litologicaScelta della curva di

correlazione T/Fa sulla base delle caratteristiche dello

strato superficiale

×

×4

=

1=

1=

1=

∑

∑

∑

n

ii

n

iii

n

ii

h

hVs

h

T

2° livello

Struttura delle schede di valutazione litologica

Calcolo del valore di Fa per i due intervalli di periodo 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s in funzione del valore del

periodo proprio calcolato Te della curva e/o equazione

scelta

2° livello

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Struttura della scheda di valutazione per le creste

Riconoscimento del PSL - Z3b

Scelta della tipologia di cresta

Cresta appuntita: valutazione del fattore di forma H/L,

scelta della curva di correlazione in funzione del

valore di L e calcolo del valore di Fa

Cresta arrotondata: valutazione del fattore di forma H/L e

calcolo del valore di Fa

2° livello

Struttura della scheda di valutazione per le scarpate

Riconoscimento del PSL - Z3a

Classe altimetrica Classe di inclinazione Valore di Fa0.1-0.5 Area di influenza

10 m ≤ H ≤ 20 m 10° ≤ ≤ 90° 1.1 Ai = H

20 m < H ≤ 40 m 10° ≤ ≤ 90° 1.2 Ai = 3/4 H

H > 40 m

10° ≤ ≤ 20° 1.1

Ai = 2/3 H

20° < ≤ 40° 1.2

40° < ≤ 60° 1.3

60° < ≤ 70° 1.2

> 70° 1.1

Scelta della tipologia di scarpata e valutazione del

valore di Fa in funzione del He del

2° livello

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Confronto tra valore di Fa calcolato dalle curve di correlazione e il valore di soglia comunale con variabilità di 0.1

Equivalente significato energetico tra Fa e valore di sogliaValori di soglia differenziati per zona sismica diclassificazione, categoria di suolo ed intervallo di periodoconsiderato(0.1-0.5 s, 0.5-1.5 s)

IL CONFRONTO PERMETTE DI VALUTARE IN TERMINI ENERGETICI IL GRADO DI SICUREZZA

NELL’APPLICAZIONE DELLA NORMA

2° livello

∫5.0

1.05.01.0 )dT(T, PSVnorma)( PSVnormaSI

∫5.0

1.05.01.0 )dT,PSVinput(T)( PSVinputSI

5.01.0Soglia

Applicazione• 1° livello: fase pianificatoria

• obbligatoria per tutti i comuni della Lombardia edestesa a tutto il territorio comunale (PSL)

• 2° livello: fase pianificatoria • zone sismiche 2 e 3: obbligatoria nelle aree

interferenti con l’urbanizzato e l’urbanizzabile• zona sismica 4: obbligatoria nelle aree con presenza

di edifici strategici e rilevanti• 3° livello: fase progettuale

• quando con il 2° livello il valore di Fa calcolato supera il valore di soglia comunale

• nelle aree PSL Z1-Z2-Z5

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Fase di sintesi e valutazione– Carta dei vincoli

• Redatta sul tutto il territorio comunale: Piano AssettoIdrogeologico, Piano Fasce Fluviali, Quadro del Dissesto,Vincoli di Polizia Idraulica, Aree di salvaguardia delleCaptazioni ad uso idropotabile, Geositi

– Carta di sintesi• Aree pericolose dal punto di vista dell’instabilità dei

versanti– Crolli, rotolamenti, frane attive, quiescenti, soliflussi,

frane complesse, calanchi, ruscellamenti, trasporto suconoide, aree potenzialmente instabili, arre interessateda valanghe, aree estrattive attive

• Aree vulnerabili dal punto di vista idrogeologico– Aree ad elevata vulnerabilità degli acquiferi, aree con

emergenze idriche, aree a bassa soggiacenza dellafalda, arre con carsismo profondo, aree con intensafratturazione

Fase di sintesi e valutazione– Carta di sintesi

• Aree vulnerabili dal punto di vista idraulico– aree allagate, aree potenzialmente inondabili, aree

con erosione fluviale, aree con accessibilità permanutenzione, aree interessate da flussi di detritodei conoidi

• Aree che presentano scadenti caratteristichegeotecniche

– Aree con ristagno, torba e paludi, aree limo-argillose, aree con disomogeneità tessiturali, areecon riporti

• Interventi in aree di dissesto o di prevenzione in aree didissesto potenziale

– Riportare le aree con opere per la mitigazione delrischio

• Altre aree da evidenziare– Aree meritevoli di tutela e salvaguardia, beni di

interesse paesaggistico

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Fase di proposta

– Carta di fattibilità delle azioni di piano• Redatta alla stessa scala dello strumento

urbanistico sull’intero territorio comunale,utilizzando la CTR.

• Desunta dalla Carta di sintesi e dalla Carta deivincoli

• A ciascun poligono viene attribuita la classe difattibilità seguendo la Tabella1, questo valore puòessere aumentato o diminuito in base a valutazionidi merito tecnico documentando la scelta.

• Opere di difesa adeguate possono ridurre il livellodi rischio, opere di difesa inadeguate possonoaggravare il rischio

Fase di proposta– Carta di fattibilità delle azioni di piano

• Classe 1 (bianca) – Fattibilità senza particolarilimitazioni

– Aree che non presentano particolari limitazioniall’utilizzo a scopi edificatori e/o alla modifica delledestinazioni d’uso

• Classe 2 (gialla) – Fattibilità con modeste limitazionisenza l’esecuzione di opere di difesa

– Aree che presentano modeste limitazioniall’utilizzo a scopi edificatori e/o alla modifica delledestinazioni d’uso, che possono essere superatemediante approfondimenti di indagine eaccorgimenti tecnico-costruttivi senza esecuzionidi opere di difesa

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Fase di proposta– Carta di fattibilità delle azioni di piano

• Classe 3 (arancione) – Fattibilità con consistenti limitazioni especifiche opere di difesa

–Aree che presentano consistenti limitazioni all’utilizzo a scopiedificatori e/o alla modifica delle destinazioni d’uso, potrebberorendersi necessari interventi specifici o opere di difesa

–Il professionista può, se ha elementi sufficienti, definire eprescrivere le opere di mitigazione, in alternativa definisce leindagini relative alle problematiche da approfondire

• Classe 4 (rossa) – Fattibilità con gravi limitazioni–Aree che presentano gravi limitazioni all’utilizzo a scopiedificatori e/o alla modifica delle destinazioni d’uso. Deve essereesclusa qualsiasi nuova edificazione, se non per la messa insicurezza dei siti. Per gli edifici esistenti solo opere dimanutenzione ordinaria e straordinaria, restauro, risanamentoconservativo. Piani di protezione civile e monitoraggiogeologico.

Aree pericolose dal punto di vista dell’instabilità dei versanti Aree soggette a crolli di massi (distacco e accumulo). Da definire in base all'estensione della falda di detrito e alla distanza raggiunta dai massi secondo dati storici (vengono delimitate le effettive aree sorgenti e le aree di accumulo dei crolli)

4

Aree interessate da distacco e rotolamento di blocchi provenienti da depositi superficiali (vengono delimitate le effettive aree sorgenti e le aree di accumulo dei crolli)

4

Aree di frana attiva (scivolamenti; colate ed espansioni laterali) 4 Aree di frana quiescente (scivolamenti; colate ed espansioni laterali) 4 Aree a franosità superficiale attiva diffusa (scivolamenti, soliflusso) 4 Aree a pericolosità potenziale per grandi frane complesse (comprensive di aree di distacco ed accumulo)

4

Aree in erosione accelerata (calanchi, ruscellamento in depositi superficiali o rocce deboli)

4

Aree interessate da trasporto in massa e flusso di detrito su conoide 4* Aree a pericolosità potenziale per crolli a causa della presenza di pareti in roccia fratturata e stimata o calcolata area di influenza

4

Aree a pericolosità potenziale legata a orientazione sfavorevole della stratificazione in roccia debole e stimata o calcolata area di influenza

3

Aree a pericolosità potenziale legata a possibilità di innesco di colate in detrito e terreno valutate o calcolate in base alla pendenza e alle caratteristiche getecniche dei terreni

3

Aree di percorsi potenziali di colate in detrito e terreno 4* Aree a pericolosità potenziale legate alla presenza di terreni a granulometria fine (limi e argille) su pendii inclinati, comprensive delle aree di possibile accumulo (aree di influenza)

3

Aree interessate da valanghe già avvenute 4 Aree a probabile localizzazione di valanghe potenziali 4 Aree protette da interventi di difesa efficaci ed efficienti 3 Aree estrattive attive o dismesse non ancora recuperate, comprendendo una fascia di rispetto da valutare in base alle condizioni di stabilità dell’area

3

94

Aree vulnerabili dal punto di vista idrogeologico Aree ad elevata vulnerabilità dell’acquifero sfruttato ad uso idropotabile e/o del primo acquifero

3

Aree con emergenze idriche diffuse (fontanili, sorgenti, aree con emergenza della falda) 4 Aree a bassa soggiacenza della falda o con presenza di falde sospese 3 Aree interessate da carsismo profondo (caratterizzate da inghiottitoi e doline) 4 Aree vulnerabili dal punto di vista idraulico Aree ripetutamente allagate in occasione di precedenti eventi alluvionali o frequentemente inondabili (indicativamente con tempi di ritorno inferiori a 20-50 anni), con significativi valori di velocità e/o altezze d’acqua o con consistenti fenomeni di trasporto solido

4

Aree allagate in occasione di eventi meteorici eccezionali o allagabili con minore frequenza (indicativamente con tempi di ritorno superiori a 100 anni) e/o con modesti valori di velocità ed altezze d’acqua, tali da non pregiudicare l’incolumità delle persone, la funzionalità di edifici e infrastrutture e lo svolgimento di attività economiche

3

Aree potenzialmente inondabili individuate con criteri geomorfologici tenendo conto delle criticità derivanti da punti di debolezze delle strutture di contenimento quali tratti di sponde in erosione, punti di possibile tracimazione, sovralluvionamenti, sezioni di deflusso insufficienti anche a causa della presenza di depositi di materiale vario in alveo o in sua prossimità ecc.

4

Aree già allagate in occasione di precedenti eventi alluvionali nelle quali non siano state realizzate opere di difesa e quando non è stato possibile definire un tempo di ritorno

4

Aree soggette ad esondazioni lacuali 3 Aree protette da interventi di difesa dalle esondazioni efficaci ed efficienti, dei quali sia stato verificato il corretto dimensionamento secondo l’allegato 3 (con portate solido-liquide aventi tempo di ritorno almeno centennale)

3

Aree interessabili da fenomeni di erosione fluviale e non idoneamente protette da interventi di difesa

4

Aree adiacenti a corsi d’acqua da mantenere a disposizione per consentire l’accessibilità per interventi di manutenzione e per la realizzazione di interventi di difesa

4

aree potenzialmente interessate da flussi di detrito in corrispondenza dei conoidi pedemontani di raccordo collina-pianura

3

Aree che presentano scadenti caratteristiche geotecniche aree di possibile ristagno, torbose e paludose 3 aree prevalentemente limo-argillose con limitata capacità portante (riportare gli spessori) 3 aree con consistenti disomogeneità tessiturali verticali e laterali (indicare le ampiezze) 3 aree con riporti di materiale, aree colmate 3

• Contenuti della relazione geologica generale– Due elaborati: relazione illustrativa e norme

geologiche di piano• Ricerca storica• Inquadramento meteo-climatico• Descrizione dei corsi d’acqua• Assetto geologico strutturale• Forme e processi geomorfologici• Assetto idrogeologico• Ambiti di pericolosità omogenea come da carta di sintesi• Aree con amplificazione sismica locale • Relazione sui declassamenti• Opere realizzate

95

• Raccordo con gli strumenti di pianificazione sovraordinata– Piani stralci di bacino

• Piani Stralcio delle Fasce Fluviali del fiume Po (PSFF)

• Piano Stralcio per l’Assetto Idrogeologico del Bacino del fiume Po (PAI)

• Piano strordinario per le aree a rischio idrogeologico (PS267)

• Piano di Assetto Idrogeologico del Bacino del fiume Fissero-Tartaro-Canalbianco

– Piani Territoriali di Coordinamento Provinciali (PTCP)

• Allegati– Documentazione consultabile presso le strutture regionali

• Carte dei centri abitati instabili

• Studi idraulici

• Carte geologiche

• Schede frane

• Studi sul rischio sismico

• Studi sul rischio di esondazione

• Dati contenuti nel Sistema Informativo Territoriale Regionale

– Procedure per la valutazione della pericolosità da frana

– Procedure per la valutazione della pericolosità da valanga

– Criteri di compatibilità idraulica de delle proposte di uso del suolo nelle aree a rischio idraulico

– Procedure per l’analisi e valutazione degli effetti sismici di sito in Lombardia finalizzate alla definizione dell’aspetto sismico nei PGT

96

• Scheda per il censimento delle frane

• Scheda crolli

• Scheda per la descrizione di ammassi rocciosi in rocce resistenti

• Scheda colate

• Scheda conoidi

• Scheda per il censimento delle esondazioni storiche

• Scheda per il censimento dei pozzi

• Scheda per il censimento delle sorgenti

• Legenda carte di inquadramento e dettaglio

• Valori dei coefficienti di restituzione e di rotolamento da letteratura

• Elenco comuni di cui alla d.g.r. 7365/01 che non risulta abbiano concluso l’iter di adeguamento ai sensi dell’art. 18 delle N.d.A. del PAI

• Criteri per la definizione delle aree di valore paesaggistico e ambientale a spiccata connotazione geologica (geositi)

• Scheda per la “Dichiarazione sostitutiva di atto di notorietà” per la certificazione della conformità dello studio geologico/idraulico

ANALISI GEOTECNICHE

• Caratterizzazione fisico-meccanica terreni

• Prove in situ

• Prove in laboratorio

• Proprietà fisiche (prove di classificazione -proprietà indici)

• Proprietà meccaniche (resistenza e deformabilità)

97

PROPRIETA’ INDICI

• Terreno formato da: particelle solide (s), acqua (w), gas (g)

– V = volume, W = peso

• Volume totale: V = Vg + Vw + Vs

• Porosità: n = Vv / V x 100 (%)

– dove Vv = Vg + Vw

• Indice dei vuoti: e = Vv / Vs

• Grado di saturazione: S = Vw / Vv x 100 (%)

• Contenuto d’acqua: w = Ww / Ws x100 (%)

• Densità relativa: (emax - e)/(emax - emin) x 100 (%)

98

PROPRIETA’ INDICI

• Peso specifico dell’acqua: w (kN/m3)

• Peso unità di volume: = W / V (kN/m3)

• Peso specifico dei grani: s = Ws / Vs (kN/m3)

• Peso specifico secco: d = Ws / V (kN/m3)

• Peso volume saturo: sat = s(1-n) + nw (kN/m3)

Prove in situ

• Scavi: trincee, gallerie o cunicoli, pozzi

– profilo statigrafico, acqua, prelievo campioni

• Sondaggi: percussione, rotazione, trivella

– profilo stratigrafico, acqua, prelievo campioni

• Piezometri

– misura pressione neutra

• Pozzetti o prove di emungimento

– permeabilità del terreno

• Campioni: disturbati (Q1, Q2, Q3), disturbo limitato, indisturbati (Q4, Q5)

100

Metodo

di perforazione

Utensile di perforazione

Diametro Profondità Idoneità per tipo di terreno

Non idoneità per tipo di terreno

Qualità dei campioni

Classe di qualità

PERCUSSIONE Sonda a valvola

Scalpello

150-600 mm

150-600 mm

60 m

60 m

Ghiaia, sabbia, limo

Tutti i terreni, fino a rocce di media resistenza

Terre coesive tenere o molto consistenti, rocce

Rocce con resistenza alta o molto alta

Disturbati, dilavati

Fortemente disturbati, dilavati, frantumati

Q1 (Q2)

Q1

ROTAZIONE Tubo carotiere semplice

Tubo carotiere doppio

Scalpelli a distruzione

Triconi

Attrezzatura Rotary

75-150 mm

75-150 mm

60-300 mm

50-150 m

50-150 m

Illimitata

Tutti i terreni escluse le terre a grana grossa

Terre a grana grossa

Discreta

Buona

Frammenti di materiale

A secco Q2 (Q3) con acqua o fango Q1 (Q2)

Q2 (Q3-Q4)

-----

TRIVELLA Spirale a vite senza fine

Manuale:

50-150 mm

Meccanica:

100-300 mm

Manuale:

10 m

Meccanica:

40 m

Sopra falda: da coesivi a poco coesivi

Sotto falda:

coesivi

Terre a grana grossa, roccia

Disturbati, dilavati sotto falda

Q1 (Q2-Q3)

Prove in situ

• Prove penetometriche statiche (CPT)

– resistenza alla penetrazione di una punta

• resistenza di avanzamento alla punta Rp (kPa)

• resistenza di avanzamento laterale Rl (kPa)

• resistenza totale Rt (kPa)

• tipi di terreno F = Rp / Rl

• resistenza al taglio o coesione non drenata

cu = Rp / Ncp (kPa)

– dove Ncp (15-25)

• carico limite dei pali di fondazione (indicazione di massima)

101

Terre F Torbe ed argille organiche < 15 Limi ed argille 15 - 30 Limi sabbiosi e sabbie limose 30 - 60 Sabbie e sabbie con ghiaie > 60

102

Prove in situ• Prove penetrometriche dinamiche (SPT)

– infissione a percussione di un campionatore

• resistenza meccanica alla penetrazione e prelievo di campioni

• Prove penetrometriche dinamiche a punta conica

– infissione a percussione di una punta conica

• numero dei colpi Np (punta)

• numero dei colpi Nr (rivestimento)

• resistenza meccanica alla penetrazione e prelievo di campioni

Prove in situ

• Prove scissiometriche

– infissione di una paletta a quattro ali

• resistenza meccanica

• resistenza al taglio o coesione non drenata

cu = 6T / 7 d3 (kPa)

dove T momento torcente, d dimensioni cilindro

104

PROVE DI LABORATORIO

• Prove di classificazione:

• granulometrie– setacci a maglia variabile

• limiti di Atterberg– essiccamento del materiale

106

PROPRIETA’ INDICI• Analisi granulometriche:

– ghiaia, sabbia, limo, argilla

– curve granulometriche

• Coefficiente di uniformità: C = D60 / D10

– D = diametro

• Limiti di Atterberg:

– limite liquido Wl (%)

– limite plastico Wp (%)

– limite di ritiro Ws (%)

– indice di plasticità: Ip = Wl - Wp (%)

– indice di liquidità: Il = (W - Wp) / Ip (%)

– indice di consistenza: Ic = (Wl - W) / (Wl - Wp) (%)

Classificazione• Analisi granulometriche

• Limiti di Atterberg

• Ghiaie

• Sabbie

• Argille inorganiche

• Limi inorganici

• Limi e argille organiche

107

PROVE DI LABORATORIO• Proprietà meccaniche (resistenza e deformabilità)

• Sforzo (normale), (taglio)

• Deformazione (normale), (taglio)

• Modulo di Young o di deformazione longitudinale

E = (kPa)

• Modulo di deformazione tangenziale

G = (kPa)

• Modulo di compressibilità

K = V/V) (kPa)

• Coefficiente di Poisson

=

108

PROVE DI LABORATORIO• Sforzo normale ‘ + u

– dove ‘ = sforzo effettivo, u = pressione neutra

• Prove drenate = c’ + ( utan ’ (legge di Coulomb)

• Coesione effettiva c’ (kPa)

• Angolo di attrito effettivo ’ (°)

• Prove non drenate = c + tan (legge di Coulomb)

• Coesione non drenata cu (kPa)

• Angolo di attrito non drenato u (°)

109

PROVE DI LABORATORIO

• Consolidazione edometrica

– espansione laterale impedita:

– modulo edometrico Eed (kPa)

– coefficiente di compressibilità Ked (kPa)

– coefficiente di consolidazione cv (m2/s)

PROVE DI LABORATORIO• Prova di compressione semplice

– monoassiale verticale:

– sforzo normale (kPa)

– coesione non drenata cu (kPa)

– espansione laterale libera:

– modulo di Young o di deformazione longitudinale in condizioni non drenate Eo (kPa)

– coefficiente di Poisson

• Taglio diretto

– forza verticale costante e forza orizzontale crescente

– angolo di attrito – coesione c (kPa)

110

PROVE DI LABORATORIO• Triassiale

– triassiale asimmetrica:

– angolo di attrito – coesione c (kPa)

– espansione laterale confinata:

– modulo di Young o di deformazione longitudinale in condizioni non drenate Eo (kPa) e in condizioni drenate E’ (kPa)

• Vane Test

– taglio su superficie cilindrica:

– angolo di attrito non drenato u – coesione non drenata cu (kPa)

111

PROVE DINAMICHE DI LABORATORIO

• Colonna risonante:

– provino cilindrico si applica forza assiale ciclica o momento torcente ciclico

• Torsione ciclica:

– provino cilindrico si applica momento torcente ciclico o forza assiale costante

• Triassiale ciclica:

– provino cilindrico consolidato si applica carico assiale verticale ciclico

• Taglio semplice ciclico:

– provino contenuto in una scatola di taglio si applica pressione verticale costante e sollecitazione orizzontale di taglio ciclico

112

PARAMETRI DINAMICI• Modulo di taglio o di deformazione tangenziale

G = (kPa)


=

• Coefficiente di smorzamento definito come una capacità di dissipazione dell’energia di un terreno per attrito sotto carichi ciclici

= W / 4W

113

ANALISI GEOFISICHE

• Elettriche• Magnetiche• Magnetotelluriche• Gravimetriche• Radiometriche• Sismiche:

– Riflessione– Rifrazione

ANALISI SISMICHE

• Prospezione del sottosuolo• Ricerca del bedrock• Comportamento meccanico del suolo

114

PERTURBAZIONI ELASTICHE

• Scoppi• Vibratori in superficie• Caduta pesi

• Scoppi in cava, ecc.

APPARECCHIATURE SISMICHE• Geofoni:

– Elettromagnetici (terra)– Elettrostatici (terra)– Meccanici (terra)– Piezoelettrici (pozzo)– Magnetorestrittivi (pozzo)

• Smorzatore• Registratore sismico:

– Complesso di amplificazione (ingresso, amplificazione, filtri, controllo, alimentazione)

– Complesso di registrazione

116

ONDE SISMICHE - DROMOCRONE• Onde dirette• Onde riflesse• Onde rifratte

• Tempi• Distanze-tempi• dromocrone

117

SISMOGRAMMI - RIFLESSIONE

• Correzioni:– Istante di scoppio– Tempo sul pozzo– Primi impulsi rifratti– Velocità dell’areato e del substrato– Potenza dello areato– Riduzione del sismogramma al piano di

riferimento (influenza areato e quota)

118

SISMOGRAMMI - RIFLESSIONE• Segnali anomali:

– Riflessione multipla

– Diffrazione

– Riflessione diffratta

119

– Diffrazione riflessa

– Rifrazione riflessa

SISMOGRAMMI - RIFLESSIONE

DROMOCRONE - RIFRAZIONE• Caso due strati orizzontali

ti = 2z (1 / V02 – 1 / V1

2) ½

tg 1 = V1

tg 0 = V0

z = Xc / 2 [(V1-V0) / (V1+V0)] ½

120

DROMOCRONE - RIFRAZIONE• Strato a velocità più bassa dello strato sovrastante

• Variazione lineare della velocità con la profondità

DROMOCRONE - RIFRAZIONE• Presenza di faglie

• Orizzonte rifrangente inclinato

121

VELOCITA’ DELLE ONDE

• Velocità delle onde longitudinali o P:

• Velocità delle onde trasversali o S:

Vp = [( + 2 G) / ] ½

Vs = (G / ) ½

COSTANTI ELASTICHE modulo di Young o di deformazione longitudinale:

E = (9Vs2K / Vs2) / (3K / Vs2 + 1) (kPa) dove K è il modulo di compressibilità

modulo di compressibilità: K = (Vp2 – 4/3 Vs2) (kPa)

K = E / 3(1 - 2) (kPa) coefficiente di Poisson: = 1/2 [(Vp / Vs)2 – 2] / [(Vp / Vs)2 – 1] modulo di deformazione tangenziale: G = Vs2 (kPa)

G = E / 2(1 + 2) (kPa)

122

COMPORTAMENTO VELOCITA’ DELLE ONDE

• Due fasi: solido-liquido– Velocità diverse – velocità solido– Velocità simili – velocità intermedia tra

le due

• Tre fasi: solido-liquido-gassoso:– Propagazione non nel solido– Fase liquida continua – velocità

dell’acqua– Fase liquida non continua – velocità che

si avvicina a quella del gas

123

CARATTERISTICHE GEOLOGICHE

• Litotipi calcarei

• Litotipi calcareo-marnosi

• Litotipi marnosi calcarei

• Litotipi terrigeni

PARAMETRI UTILIZZATI

• Velocità delle onde compressionali

• Velocità delle onde di taglio


• Pseudofrequenza media:– Fm = ((N + n) / 2) / X

• Durata del segnale– Ampiezza raggiunge il 10% di quella

massima

125

RISULTATI

• Vp: scarsa capacità discriminante• Vs: migliore discriminazione• Coefficiente di Poisson: buona

discriminazione per calcari e marne e perghiaie ed argille

• Pseudofrequenza media: maggiori valoriper i terreni più compatti

• Durata del segnale: maggiori valori per iterreni meno compatti (terreni argillosi)

128

CORRELAZIONI

DATI VELOCITA’ – DATI GEOTECNICI

• Velocità delle onde S – Peso volume solido

• Velocità onde P – Peso volume naturale

• Velocità onde P – Grado di saturazione

STABILITA’ DEI VERSANTI

129

ANALISI DI STABILITÀ DEI VERSANTIARGOMENTI

• Scala di analisi

• Condizioni di analisi

• Metodi

• Dati necessari

• Strumenti utilizzati

SCALA DI ANALISI

• Regionale (es. Regione)

• Subregionale (es. singolo comune o gruppo di comuni)

• Locale (singoli versanti)

130

VANTAGGI E SVANTAGGI DELL’ANALISI A DIVERSE SCALE

Scala Volume dati Accuratezza Pianificazione RisultatiRegionale Elevato Bassa Si Aree da

approfondireSubregionale Medio Media Si Valutazione di

singoliversanti

Locale Basso Alta No Risanamentodi versanti

Tipi di analisi• Condizioni statiche: analisi a lungo termine che

non considerano fattori scatenanti (piogge, terremoti, ecc.)

• Condizioni pseudostatiche: valutazione della forza minima necessaria per l’innesco di un movimento franoso

• Condizioni dinamiche: valutazione della stabilità di un pendio considerando un fattore dinamico (terremoto)

131

ANALISI AREALI

Fasi lavoro• Dati di base

• Analisi geotecnica

• Analisi di pericolosità sismica

• Analisi di stabilità

• Analisi dei risultati

132

PROGETTO

Presidenza del Consiglio dei Ministri Dipartimento per i Servizi Tecnici Nazionali

Servizio Geologico

SCHEDA DI CENSIMENTO DEI FENOMENI FRANOSI Vers. 2.25 a cura di: Amanti M., Bertolini G., Ceccone G., Chiessi V., De Nardo M.T., Ercolani L.,

Gasparo F., Guzzetti F., Landrini C., Martini M. G., Ramasco M., Redini M., Venditti A., Rielaborata dall’originale: Guida al censimento dei fenomeni franosi ed alla loro archiviazione. AMANTI M., CASAGLI N., CATANI F.,

D’OREFICE M. & MOTTERAN G. (1996) - Miscell. VII Serv. Geol. d’It., Roma. Sigla ID Frana

GENERALITÀ

Compilazione Localizzazione Data Regione Provincia

Compilatore Comune

Autorità di bacino

Istituzione Toponimo IGM

CTR Scala Numero Toponimo MORFOMETRIA FRANA POSIZIONE FRANA SUL VERSANTE

Dati generali Testata Unghia Quota corona (m) Azimut movimento (°) In cresta

Quota unghia (m) Area totale A (m2) Parte alta del versante

Lungh. orizz. Lo (m) Larghezza La (m) Parte media del versante

Dislivello H (m) Volume massa sp. Vf (m3) Parte bassa del versante

Pendenza (°) Profondità sup. sciv. Dr (m) fondovalle

GEOLOGIA Unità 1 Unità 2 1 2 Litologia rocce carbonatiche Descrizione 1 Descrizione 2 travertini marne flysch calcareo-marnosi Discontinuità 1: immers./inclinaz. Discontinuità 2: immers./inclinaz. 1 2 Assetto discontinuità arenarie, flysch arenacei orizzontali argilliti, siltiti, flysch pelitici reggipoggio rocce effusive laviche acide 1 2 Struttura 1 2 Litotecnica traverpoggio (generico) rocce effusive laviche basiche massiva roccia traverp. ortoclinale rocce effusive piroclastiche stratificata roccia lapidea traverp. plagioclinale rocce intrusive acide fissile roccia debole franapoggio (generico) rocce intrusive basiche fessurata detrito franap. + inclinato pendio rocce metamorfiche fratturata terra granulare franap. - inclinato pendio rocce gessose, anidritiche, saline scistosa terra granulare addensata franap. inclinato = pendio rocce sedimentarie silicee vacuolare terra granulare sciolta 1 2 Degradazione conglomerati e brecce caotica terra coesiva fresca detriti 1 2 Spaziatura terra coesiva consistente leggerm. degradata terreni prev. ghiaiosi molto ampia (> 2m) terra coesiva poco consist. mediam. degradata terreni prev. sabbiosi ampia (60cm - 2m) terra organica molto degradata terreni prev. limosi moderata (6cm - 20cm) unità complessa completam. degradata terreni prev.argillosi fitta (20cm - 60cm) unità complessa: alternanza Se necessario aggiungere i dati di terreno eterogeneo molto fitta (<6cm) unità complessa: mélange altre unità su un foglio a parte terreno di riporto

USO DEL SUOLO ESPOSIZIONE DEL VERSANTE aree urbanizzate aree estrattive seminativo

seminativo arborato colture specializzate vegetazione riparia

rimboschimento e novelleto bosco ceduo bosco d'alto fusto

incolto nudo incolto macchia cespugliato incolto prato pascolo

N NNE ENE

E ESE SSE

S SSW WSW

W WNW NNW

IDROGEOLOGIA CLASSIFICAZIONE DELL’EVENTO FRANOSO Acque superficiali 1°liv 1 2 Movimento n.d. 1 2 Velocità 1 2 Materiale

assenti crollo estremamente lento (< 5*10-10 m/s) roccia stagnanti

ribaltamento molto lento (< 5*10-8 m/s) detrito

ruscellamento diffuso scivolamento rotazionale lento (< 5*10-6 m/s) terra

ruscellamento concentrato

scivolamento traslativo moderato (< 5*10-4 m/s) 1 2 Cont. acquaSorgenti Falda espansione rapido (< 5*10-2 m/s) secco

assenti assente colamento “lento” molto rapido (< 5 m/s) umido diffuse freatica colamento “rapido” estremamente rapido (> 5 m/s) bagnato localizzate in pressione sprofondamento molto bagnato

N° Prof. (m) complesso Note sulla classificazione: DGPV

Se necessario, al 2° livello, aree soggette a crolli/ribaltamenti diffusi aggiungere i dati relativi ad un 3° o 4° aree soggette a sprofondamenti diffusi

movimento su un foglio a parte aree soggette a frane superficiali diffuse ATTIVITÀ

Stato non determinato Distribuzione Stile quiescente stabilizzato relitto

attivo riattivato sospeso

artificialmente naturalmente

costante retrogressivo avanzante in allargamento in diminuzione multidirezionale confinato

singolo complesso multiplo composito successivo

* In caso di scelta fotointerpretazione: Id_volo (rif. tabella volo_aer) Numero strisciata

METODOLOGIA UTILIZZATA PER LA VALUTAZIONE DEL TIPO DI

MOVIMENTO E DELLO STATO DI ATTIVITA’

fotointerpretazione* rilevamento sul terreno monitoraggio dato storico/archivio segnalazione Numero fotogramma

DATA DELLA OSSERVAZIONE PIU’ RECENTE CHE HA PERMESSO DI DETERMINARE LO STATO DI ATTIVITA’

SEGNI PRECURSORI DATAZIONE fenditure, fratture inclinaz. pali o alberi Fonte Data certa trincee, doppie creste comparsa sorgenti giornali immagini telerilevate Data incerta min max crolli localizzati scomparsa sorgenti pubblicazioni documenti storici Anno rigonfiamenti scomparsa corsi d’acqua testim. orali lichenometria Mese contropendenze variaz. portata sorgenti audiovisivi dendrocronologia Giorno cedimenti variaz. livello acqua pozzi archivi enti metodi radiometrici Ora lesioni dei manufatti acqua in pressione nel suolo cartografia altre datazioni Età Anni B.P. precisione scricchiolio strutture rumori sotterranei Radiometrica ±

CAUSE Intrinseche

materiale debole superfici di taglio preesistenti materiale sensitivo orient. sfavorev. discont. Prim. materiale collassabile orient.sfavorev. discont second. materiale alterato contrasto di permeabilità materiale fratturato contrasto di competenza

Geomorfologiche sollevamento tettonico erosione glaciale base versante sollevamento vulcanico erosione margini laterali frana scarico glaciopressioni eros. sotterranea, sifonamento erosione fluviale base versante deposito sul pendio o in cresta erosione marina base versante rimozione naturale vegetazione

Fisiche precipitaz. brevi intense gelifrazione o crioclastismo precipitaz. eccezionali prolungate termoclastismo fusione rapida di neve/ghiaccio imbibizione / disseccamento fusione del permafrost aloclastismo congelamento sorgenti terremoto abbass. rapido liv. idrico esterno eruzione vulcanica innalzam. livello idrico esterno rottura soglia lago

Antropiche scavo al piede del pendio perdite d'acqua carico sulla cresta del pendio disboscamento abbassam. rapido livello serbatoio rimboschimento innalzamento livello serbatoio attività estrattive in superficie irrigazione attività estrattive sotterranee attività agricole e pratiche colturali accumulo materiali scarto scarsa manutenz. drenaggi vibrazioni

Note: (X) predisponenti () innescante

DANNI n.d. Tipo di danno diretto caduta in un invaso sbarramento corso d’acqua sbarramento e rottura diga di frana rottura diga o argine

Persone morti N. feriti N. evacuati N a rischio N

Edifici privati N. pubblici N. privati a rischio N. pubblici a rischio N.

Costo (ML.) Beni Attività Totale Grado Grado Grado GradoCentri abitati Strutture servizio pubblico Beni culturali Strade centro abitato maggiore ospedale monumenti autostrada centro abitato minore caserma beni storico-architettonici statale nucleo rurale scuola musei provinciale case sparse biblioteca opere d’arte comunale Attività economiche sedi Pubblica Amministraz. Infrastrutture di servizio altro

nucleo commerciale chiesa acquedotti Opere sistemazione nucleo artigianale impianto sportivo fogne regimazione fluviale impianto manifatturiero cimitero linee elettriche consolidamento versante impianto chimico centrale elettrica linee telefoniche opere di protezione impianto estrattivo porto gasdotti

impianto zootecnico ponte o viadotto oleodotti Corso d’acqua Terreno agricolo galleria canalizzazioni Denominazione

seminativo condotta forzata impianti a fune

seminativo arborato stazione ferroviaria Ferrovie colture specializzate bacino idrico alta velocità prato o pascolo diga 2 o più binari Danno: potenziale bosco inceneritore 1 binario deviazione rimboschimento discarica Rete urbana sbarramento parziale depuratore Ferrovia nd sbarramento totale Grado di danno: N = non valutabile; L = lieve (estetico) ; M = medio (funzionale); G = grave (strutturale o perdita totale)

STATO DELLE CONOSCENZE INTERVENTI PREESISTENTI Relaz. tecniche Movimenti di terra Drenaggio Sist. idraul.-forest. relaz. sopralluogo progetto preliminare riprofil., gradonatura canalette superf. inerbimenti relazione geologica prog. esecutivo/definitivo riduz. carichi testa trincee drenanti rimboschimenti

Indagini e monitoraggio increm. carichi piede pozzi drenanti disboscam.selettivo perforaz. geognostiche inclinometri disgaggio dreni suborizz. viminate, fascinate

analisi geotecniche lab. piezometri Sostegno gallerie drenanti briglie o soglie

indagini idrogeologiche fessurimetri gabbioni Protezione difese di sponda geoelettrica estensimetri muri reti Rinforzo sismica di superficie clinometro paratie spritz-beton chiodi-bulloni sismica down-hole assestimetro pali rilevati paramassi tiranti-ancoraggi sismica cross-hole rete microsismica terre arm.-rinf. trincee paramassi imbracature

penetrometro monitor. topografico Mitigaz. danni strutt. paramassi iniezioni/jet grouting

pressiometro monitor. idrometeorol. consolid. edifici evacuazione reticoli micropali scissometro altro demolizioni sistema allarme tratt. term.chim.elettr.

Costo indagini già eseguite(ML)

Costo previsto interventi eseguiti(ML)

Costo effettivo interventi eseguiti (ML)

DOCUMENTAZIONE ADEMPIMENTI LEGISLATIVI NAZIONALI Archivi CARG Legge 267/98 piani straordinari Piano Paesistico

Archivio AVI SI Legge 267/98 interventi urgenti Piani territoriali di coordinamento provinciale

Archivio SCAI NO Legge 267/98 PSAI Ordinanze Min. Interno (Prot. Civile)

Archivio sopralluoghi DPC Non coperto Schemi provisionali e programmatici Legge 183/89 Numero dell’Ordinanza

Archivio interventi SGN Pianificazione di bacino Legge 183/89 Altro

Altro ATTIVAZIONI PRECEDENTI

BIBLIOGRAFIA Autori Anno Titolo Rivista / Libro / Relazione Editore / Ente vol. pag.

Note:

133

Dati di base

• Modello digitale del terreno, Carta acclività, Carta esposizione, Carta uso suolo, Carta geologica, Carta geomorfologica, Analisi geotecniche, Statistica frane, Pericolosità sismica

Area di studio

134

DESCRIZIONE DELL’AREA

• Superficie: 310 km2• Bacino idrografico: Torrente Staffora• Foglio geologico 1: 100.000: Voghera (n.

71)• Categoria sismica: seconda (comune di

Varzi)• Struttura sismogenetica ipotizzata: linea

Villavernia - Varzi• Zona sismogenetica: 26

135

FENOMENI FRANOSI

• Numero complessivo: 811• Fenomeni ricorrenti: scorrimenti

traslazionali, colamenti, scorrimenti traslazionali e colamenti

• Unità litotecniche coinvolte: coltri di alterazione delle unità argillose, marnose e sabbiose

percentuale0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

albanantbisboca

castccplummp

paglpalpe

ranzrigsc

var

percentuale0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

bp

gb

hp

s

(a) (b)

angolo versante

%

0 10 20 30 40 50

05

101520253035404550

dislivello versante (m)

%

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1(X 1000)

05

101520253035404550

(c) (d)

lunghezza versante (m)

%

0 1 2 3 4(X 1000)

05

101520253035404550

percentuale0 10 20 30 40 50

E

N

NE

NW

S

SE

SW

W

(e) (f)

136

percentuale0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

col

crl

scr

scr_col

sct

sct_col

percentuale0 20 40 60 80 100

att

ina

qui

(a) (b)

angolo accumulo

%

0 10 20 30 40

05

101520253035404550

percentuale0 20 40 60 80 100

GM - GC

GP - GW

MH - CH - OH

ML - CL - OL

SM - SC

(c) (d)

FORZE AGENTI LUNGO UN PENDIO

W

Wn

Wt

z

zwu

c'

W = peso dell’unità di pendioz = profondità superficie di

scorrimentozw = altezza della tavola d’acqua = angolo del pendiou = pressione dell’acquac = coesionem = zw / z = angolo di attrito

137

METODO DEL PENDIO INDEFINITO

tanz

'tanz)m(cos/'cF w

2

s

' = angolo di attrito (gradi);

c' = coesione effettiva (kPa);

= peso di volume (kN/m3);

m = rapporto tra la profondità del livello della falda e il deposito zw/z;

w = peso specifico dell’acqua (kN/m3);

z = profondità della superficie di scivolamento (m);

= inclinazione della superficie topografica (gradi)

METODO DEL PENDIO INDEFINITO

'tantanzz

tanz'tanz)m(cos/'cK w

2

c

' = angolo di attrito (gradi);

c' = coesione effettiva (kPa);

= peso di volume (kN/m3);

m = rapporto tra la profondità del livello della falda e il deposito zw/z;

w = peso specifico dell’acqua (kN/m3);

z = profondità della superficie di scivolamento (m);

= inclinazione della superficie topografica (gradi)

138

0 5 Km

Tav. 3 - Modello digitale del terreno e reticolo idrografico

0 5 Km

Alluvioni attuali

Alluvioni terrazzate

Depositi di conoide

Detrito

Marne di M. Piano

Arenarie di Ranzano

Marne di Antognola

Marne di M. Lumello

Arenarie di Bismantova

Marne di M. Piano (B. T. P.)

Arenarie di Ranzano (B. T. P.)

Marne di Bosmenso

Marne di Rigoroso

Formazione di Castagnola

Marne di M. Bruggi

Argille a palombini di Barberino

Ofioliti

Argille varicolori

Arenarie di Scabiazza

Calcari di M. Cassio

Argilliti di Montoggio

Calcari di M. Antola

Argilliti di Pagliaro

Formazione di M. Penice

Complesso dell'Alberese Terziario

Complesso Caotico Pluriformazionale

LEGENDA

Tav. 1 - Carta Geologica

Faglia diretta o trascorrente

Sovrascorrimento

DEPOSITI

SUCCESSIONE NEOAUTOCTONA DEL BACINO TERZIARIO PIEMONTESE

SUCCESSIONE ALLOCTONA-SEMIALLOCTONADI LOIANO,RANZANO-BISMANTOVA

UNITA' LIGURI

UNITA' SUBLIGURI

139

Detrito di versante

Substrato arenaceo

Depositi di conoide

Alluvioni

Substrato marnoso - arenaceo

Substrato calcareo

Ofioliti

Depositi colluviali argillosi ad alta plasticità (HP) con spessore > 5m

Depositi colluviali argillosi a bassa plasticità (BP) con spessore > 5m

Depositi colluviali argillosi a bassa plasticità (BP) con spessore < 5m

Depositi colluviali argillosi a bassa plasticità con blocchi (BP-GB)con spessore > 5m

Depositi di blocchi calcarei in matrice argillosa a bassa plasticità (GB-BP) con spessore > 5m e paleofrane

LEGENDA

0 5 Km

Tav. 7 - Carta litologica derivata

0 5 Km

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

LEGENDA

Tav. 5 - Carta dell'esposizione dei versanti

140

MAPPA IDROGEOLOGICA

141

Scheda n. Compilatore Data DATI GENERALI

Ente in possesso dei dati: Località Comune

Mappa 1:............. rif. n. Geologo responsabile: data d'indagine: scopo: tipo di indagine Rilievo campagna Scavo Sondaggio Prova penetrometrica Prova geofisica altro................................................................. massima profondità raggiunta

DATI GEOLOGICI Descrizione dei litotipi interessati dall'indagine Relativa formazione geologica L1 L2 L3 L4 L5

DATI GEOTECNICI C1 (L.....) C2 (L.....) C3 (L.....) C4 (L.....) pesovolume.(kN/m3) coesione (kPa) angolo d'attrito (°) conten. d'acqua (%) Limiti Atterberg LL..............LP............

IP...................... LL..............LP............. IP......................

LL...............lP............... IP......................

LL..............lP.............. IP......................

granulometria (%) g................s.............. l.................a..............

g................s.............. l.................a..............

g................s.............. l.................a..............

g................s.............. l.................a..............

provenienza dati (1) EP L PL PS EP L PL PS EP L PL PS EP L PL PS

qualità campione (2) I DL R NV I DL R NV I DL R NV I DL R NV

profondità prelievo attendibilità alta media bassa

DATI GEOFISICI

profondità livello Vp (m/s) Vs (m/s)

DATI IDROLOGEOLOGICI Sond1 Sond2 Sond3 quota data quota data quota data quota falda (m) (al di sotto del p. c.) NOTE

Analisi geotecnica

Codice Descrizione Coesione(kPa)

Angolo di attrito(°)

Peso volume(kN/m3)

1 alluvioni, depositi di conoide,detrito di versante, substrato,ofioliti

- - -

2 colluvioni HP 0.0 14.0 20.03 colluvioni BP 0.0 22.0 20.04 colluvioni BP-GB 0.0 11.0 20.05 colluvioni GB-BP 0.0 24.0 20.0

• 182 campioni

• Analisi statistica

142

LEGENDA

0 5 Km

Fs > 1.5

Fs 1

1 < Fs 1.25

1.25 < Fs 1.5

non valutato

Tav. 12 - Carta dei valori del fattore di sicurezza (Fs) in assenza di acqua

Fs > 1.5

Fs 1

1 < Fs 1.25

1.25 < Fs 1.5

non valutato

LEGENDA

0 5 Km

Tav. 13 - Carta dei valori del fattore di sicurezza (Fs) in condizioni di completa saturazione

143

LEGENDA

0 5 Km

non valutato

0.01 < Kc 0.03

0.03 < Kc 0.06

Kc 0.01

0.06 < Kc 0.1

0.1 < Kc 0.2

Kc > 0.2

Tav. 14 - Carta dei valori del coefficiente di accelerazione orizzontale critica (Kc) in assenza di acqua

non valutato

0.01 < Kc 0.03

0.03 < Kc 0.06

Kc 0.01

0.06 < Kc 0.1

0.1 < Kc 0.2

Kc > 0.2

LEGENDA

0 5 Km

Tav. 15 - Carta dei valori del coefficiente di accelerazione orizzontale critica (Kc) in condizioni di completa saturazione

Kc < 0.01

0.01 < Kc < 0.03

0.03 < Kc < 0.06

0.06 < Kc < 0.1

0.1 < Kc < 0.2

Kc > 0.2

non valutato

144

COEFFICIENTE Kc (CON MAPPA IDROGEOLOGICA)

INPUT SISMICODati di base• zone sismogenetiche (Oltrepo’ = zona

26)• catalogo dei terremoti storici• leggi di attenuazione

Risultato• Intensità attesa con 90% di

probabilità di non eccedenza in 50 anni (periodo ritorno 475 anni)

145

INPUT SISMICO

679715.550657.ln Ig

a

86238.528484.1ln IIa

ACCELERAZIONE DI PICCO (m/s2)

INTENSITA’ DI ARIAS (m/s)

LEGENDA

0 5 Km

0.9 - 1.0

1.01 - 1.1

1.11 - 1.2

1.21 - 1.3

1.31 - 1.4

1.41 - 1.5

I valori sono espressi in m/sec2

Tav. 8 - Carta dei valori del picco di accelerazione

146

0 5 Km

0.14 - 0.16

0.17 - 0.19

0.20 - 0.22

0.23 - 0.25

0.26 - 0.28

0.29 - 0.31

0.32 - 0.34

0.35 - 0.37

0.38 - 0.40

I valori sono espressi in m/sec

Tav. 9 - Carta dei valori dell'intensità di Arias

LEGENDA

Mappa degli spostamenti

Mappa di Pga

Mappa del Kc

se Pga > Kc

Mappa di Ia

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

Dis

pla

cem

ent

(cm

) Kc <= 0.01

0.01 < Kc <= 0.03

0.03 < Kc <= 0.06

0.06 < Kc <= 0.1

0.1 < Kc <= 0.2

0.2 < Kc <= 0.3

147

Relazione tra spostamento e Ia per diversi valori di Kc

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

Sp

ost

amen

to (

cm) Kc <= 0.01

0.01 < Kc <= 0.03

0.03 < Kc <= 0.06

0.06 < Kc <= 0.1

0.1 < Kc <= 0.2

0.2 < Kc <= 0.3

Valori di Ia (cm/s)

LEGENDA

0 5 Km

aree non esaminate

aree non riattivate

aree riattivate

Tav. 16 - Carta delle aree potenzialmente riattivabili durante un evento sismico

148

LEGENDA

0 5 Km

assente

0 - 10 cm

11 - 30 cm

31 - 50 cm

> 50 cm

aree non esaminate

Tav 17 - Carta dello spostamento potenziale del terreno durante un evento sismico

LEGENDA

0 5 Km

aree non influenzate

infrastrutture e centri abitati non danneggiati

infrastutture e centri abitati danneggiati

Tav. 18 - Carta del danneggiamento delle infrastrutture e dei centri abitati

149

ANALISI PUNTUALI

FORZE AGENTI LUNGO UN PENDIO

W

Wn

Wt

z

zwu

c'

W = peso dell’unità di pendioz = profondità superficie di

scorrimentozw = altezza della tavola d’acqua = angolo del pendiou = pressione dell’acquac = coesionem = zw / z = angolo di attrito

150

Analisi statiche (Bishop, Jambu, Fellenius, ecc.)

1 (c’ b + (W - u b) tan’) secFs= ----------- ------------------------------

W sin 1 + tan tan’--------------

Fs

Dati necessari• Geometria• Parametri geotecnici (peso volume,

coesione, angolo di attrito)• Livello della falda

• LIMITI E VANTAGGI• Semplicità del modello• Condizioni statiche• Applicabilità in vaste aree

151

Metodo di Bishop

• Superficie topografica: punti• Superficie di scivolamento: punti o

circolare (centro e raggi)• Discretizzazione: definita – calcolata a

passo costante• Presenza di acqua• Caratteristiche fisico-meccaniche • Stratificazione• Parametri meccanici: C, , w, ru,

1 c = 7 KPa NPX = 3 = 25 ° NPY = 3= 19.5 KN/m3 NRA = 3ru = 0.3

2 c = 25 KPa Fs = 1.21 = 12 °= 18 KN/m3

ru = 0.3

1

2

152

------------------------------ SLOPE STABILITY - BISHOP'S SIMPL METHOD

FRANA MONTE ROTONDO SUP ASS BISHOP BMW.DAT

(11- 4-2008)

NO. OF POINTS ...................... (NPS ) 86

SLIP SURF.INDEX (0=CIRCLE;1=INPUT).. (NGEOM) 1

NO. OF EXTERNAL LOADS .............. (NLO ) 0

ASSIGNED END ...(0=NO; 1=YES)....... (NRR ) 0

ITERATIVE PROCESS DATA .............................

MIN NO. OF ITER. (DEFAULT.EQ. 3) .............. 3

MAX NO. OF ITER. (DEFAULT.EQ.15) .............. 15

FS VAR TOLERANCE (DEFAULT.EQ.0.02) ...... .200E-01

SURFACE DATA .......................................

IPS X -IPS YU-IPS YL-IPS YW-IPS

1 1.000 20.00 20.00 .0000

2 2.000 20.60 19.80 .0000

3 3.000 20.70 19.60 .0000

4 4.000 20.70 19.50 .0000

5 5.000 20.80 19.40 .0000

6 6.000 20.90 19.40 .0000

........

82 82.00 53.00 51.70 .0000

83 83.00 53.60 52.70 .0000

84 84.00 54.40 53.80 .0000

85 85.00 55.40 55.00 .0000

86 86.00 56.00 56.00 .0000

MOMENT ABOUT POINT O .................... (IROT= 0) X-COORD ..(XCC ) 18.0 ; Y-COORD ..(YCC ) 98.0 MAX DIST..(RAA ) 80.0 ;

NO. OF LAYER (1=HOMOGENEOUS DEP).... (NST ) 1

I COH PHI Y0 ALPH GAM-T

1 .0000 40.00 .0000 .0000 24.50

WATER UNIT WEIGHT ...................(GAMW) .000

PWP RATIO RU (U/SIGVT)...............(RU ) .500

============================================================ COMPUTED FS

FS = 1.05

Analisi pseudostatiche (Sarma, ecc.)

Wi

Kc Wi

Xi

Zi

Ei

Ti

Ni

bi

an + an-1 en + an-2 en en-1 + ... + a1 en en-1...e3 e2Kc = ----------------------------------------------------------------- pn + pn-1 en + pn-2 en en-1 + ... + p1 en en-1...e3 e2

Wisin(i -i) + Ricos i + Si+1sin( i -i -i+1) - Sisin( i -i -i) ai = ------------------------------------------------------------------------------------- cos(i -i +*i+1-i+1) sec*i+1

Wi cos (i - i)pi = --------------------------------------- cos ( - i + i+1 - ) seci+1

cos (i - i + *i - i) sec*iei = ------------------------------------------------ cos (i - i + *i+1 - i+1) sec*i+1

Ri = ci bi seci - Ui tani

Si = c*i di - PWi tan*i

153

Dati necessari• Geometria• Parametri geotecnici (peso volume,

coesione, angolo di attrito)• Livello della falda• Azione orizzontale

• LIMITI E VANTAGGI• Semplicità del modello• Input sismico semplificato come azione

orizzontale• Applicabilità in vaste aree

Metodo di Sarma

• Superficie topografica: punti• Superficie di scivolamento: punti o

circolare (centro e raggi)• Discretizzazione: definita – calcolata a passo costante – conci inclinati

• Presenza di acqua• Caratteristiche fisico-meccaniche • Stratificazione• Parametri meccanici: C, , w, ru, • Accelerazioni verticali ed orizzontali

154

a

b

c

V (m3) M (t) (t/m3) (°) (°) Kc

Corpo globale 24.347 48.450 1.99 17 10.0 0.0001

Corpo a-b 10.447 20.790 1.99 17 10.5 0.002

Corpo c 2.980 5.930 1.99 17 11.0 0.006

---------- SLOPE STABILITY - SARMA DYNAMIC METHOD

NO. OF POINTS ON GROUND SURFACE = 9

AUTOMATIC GENERATION INDEX FOR SLIP DATA = 1

AUTOMATIC GENERATION INDEX FOR INTERSLICE MATERIAL PROPERTIES = 1

IPS X-UPP. Y-UPP. X-LOW. Y-LOW. Y-W.T.

1 2.300 2.000 2.300 2.000 15.00

NO. OF LAYER (1=HOMOGENEOUS DEP).... (NST ) 3

I COH PHI GAM-T Y0 ALPHA

1 0.0000 33.00 19.70 0.0000 0.0000

NO. OF BOUNDARIES .................. (NPS ) 9

I COH PHI PW-FOR

1 0.0000 0.0000 0.0000

ASSIGNED VERTICAL ACCELERATION ....(ACV ) 0.000 ASSIGNED HORIZONTAL ACCELERATION ....(ACH ) 0.000

WATER UNIT WEIGHT ...................(GAMW) 9.81 PWP RATIO RU (U/SIGVT)...............(RU ) 0.600

FACTOR OF SAFETY (REDUCT OF SHEAR ST)(FS ) 1.00 LINE OF THRUST (N-TOT FORC) .........(BLL ) 0.500

PESI KC*PESI SUI CONCI

1 462.65 97.324

FORZE TRA LE LINEE DI SEPARAZIONE DEI CONCI

N-TOT F-TG N-EFF PWW

1 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000

2 1078.5 275.43 393.36 685.18

FORZE ALLA BASE DEI CONCI

N-TOT F-TG N-EFF UB

1 1650.3 384.55 592.15 1058.2

SFORZI EFFICACI TRA LE LINEE DI SEPARAZIONE DEI CONCI

SF-NORM SF-TG

2 64.484 45.153

SFORZI EFFICACI ALLA BASE DEI CONCI

SF-NORM SF-TG

1 75.484 49.020

PTI APPL. FORZE E, E' VS. LUNGH.PARETE CONCIO

1 0.00000 0.00000 0.00000

2 1.0107 7.6122 6.1000

ULT.CONCIO: L(F-NORM) VS. LUNGH.BASE CONCIO 8 2346.2 0.89443 AREA= 306.27

COMPUTED KC 0.210

155

Analisi dinamiche (Newmark, ecc.)

Ne

Te

x

y

W

M an

M at

z

N - M an - Wn + Ne = 0T - M at - Wt + Te = 0

• Contatto tra base e blocco

• Superamento della resistenza limite – moto relativo tra base e blocco

• Velocità relativa nulla – contatto tra base e blocco

• Andamento degli spostamenti relativi

T

Nl N

T

s

Cpk

spk sr

pk

r

r

Analisi dinamiche (Newmark, ecc.)LEGAME COSTITUTIVO BASE-BLOCCO

Tlim = N tg pk quando N < Nl e s < spkTlim = Cpk + N tg r quando N > Nl

Tlim = N tg r quando s > sr

Tlim = N tg r + [(Cpk + N tg r– N tg pk) / (sr – spk)] s quando spk < s < sr

156

Dati necessari• Geometria (superficie di scivolamento,

massa)• Parametri geotecnici (peso volume,

coesione, angolo di attrito)• Livello della falda• Accelerogramma atteso

• LIMITI E VANTAGGI• Semplicità del modello• Non analizza l’effetto post-sismico• Applicabilità in vaste aree

Dati di input

• Accelerogrammi• Massa del blocco M• Anglo dello strato di base • Angolo di attrito di picco pk• Angolo di attrito residuo r• Resistenza limite Cpk• Spostamento limite resistenza di picco spk• Spostamento limite resistenza residua sr

157

Risultati

a

b

c

NTC07 - Tr 975 anni - Accelerogramma n. 6

-0.30

-0.20

-0.10

0.00

0.10

0.20

0.30

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Tempo (s)

Ac

cel

era

zio

ne

(g)

158

acc 1 acc 2 acc 3 acc 4 acc 5 acc 6 media acc 1 acc 2 acc 3 media40% 0.002 0.003 0.003 0.004 0.004 0.004 0.003 0.070 0.069 0.071 0.07050% 0.014 0.016 0.017 0.017 0.020 0.018 0.017 0.147 0.151 0.149 0.14960% 0.067 0.078 0.084 0.078 0.088 0.078 0.079 0.356 0.371 0.358 0.362

acc 1 acc 2 acc 3 acc 4 acc 5 acc 6 media acc 1 acc 2 acc 3 acc 4 acc 5 acc 6 acc 7 media40% 0.099 0.074 0.057 0.088 0.089 0.076 0.081 0.135 0.181 0.12 0.216 0.118 0.335 0.137 0.17750% 0.186 0.145 0.13 0.186 0.193 0.157 0.166 0.213 0.383 0.231 0.404 0.21 0.61 0.288 0.33460% 0.424 0.357 0.352 0.463 0.466 0.374 0.406 0.353 0.967 0.464 0.847 0.387 1.29 0.758 0.724

acc 1 acc 2 acc 3 acc 4 acc 5 acc 6 media acc 1 acc 2 acc 3 acc 4 acc 5 acc 6 acc 7 media40% 0.198 0.189 0.154 0.162 0.203 0.158 0.177 0.043 0.062 0.437 0.243 0.402 0.118 0.194 0.21450% 0.338 0.346 0.275 0.285 0.366 0.277 0.315 0.098 0.111 0.766 0.439 0.731 0.233 0.430 0.40160% 0.678 0.707 0.656 0.636 0.811 0.597 0.681 0.311 0.246 1.570 0.905 1.570 0.534 0.956 0.870

Tempo di ritorno 975 anniaccelerogrammi da NTC07 accelerogrammi compatibili con OPCM 3431 - Reluis scalati

Tempo di ritorno 475 anniaccelerogrammi da NTC07

Tempo di ritorno 475 anniaccelerogrammi da NTC07 accelerogrammi compatibili con OPCM 3431 - Reluis non scalati

accelerogrammi da pericolosità GdL04

CORPO cTempo di ritorno 72 anni

FRANA DI VIGOMARITO

• Scorrimento traslazionale quiescente• Formazione di Monte Penice• Indagini geotecniche e sismica a rifrazione

Formazione (kN/m3) c’ (kPa) ’ (°) cu (kPa) u (°)pe 18.8 20.0 19.0 25.0 0.0

159

FRANA DI VIGOMARITO

Sezione Spost. (m)GNDT

asciutto

Spost. (m)GNDTsaturo

Spost. (m)Lom1

asciutto

Spost. (m)Lom1saturo

Spost. (m)Lom2

asciutto

Spost. (m)Lom2saturo

A-A’ 0.00 10.90 0.00 1.31 0.00 1.81A’-A’’ 0.00 0.34 0.00 0.01 0.00 0.09

Sezione Kcdrenate asciutto

Kcdrenate saturo

Kcnon drenate

A-A’ 0.296 0.109 0.000A’-A’’ 0.353 0.162 0.030

Influenza delle componenti dell’accelerogramma

Linea continua: uso componente orizzontale e verticale

Linea tratteggiata: uso della sola componenteorizzontale

160

Influenza dell’angolo di attrito

Influenza della resistenza limite

161

Influenza degli spostamenti limite resistenza di picco e residua

ANALISI DELLE PERICOLOSITA’ DEL CENTRO URBANO DI SALO’

162

Tematiche

•Pericolosità sismica di base•Pericolosità sismica locale:AmplificazioniInstabilità

•Aspetti metodologici•Applicazione a Salò

- la pericolosità sismica di base:l’individuazione dell’input sismico, rappresentato da uno scenario di evento atteso nell’area;

- la pericolosità sismica locale:possibili effetti di amplificazionepossibili effetti di instabilità.

A tal fine quindi si mostreranno i passaggi che portano alla individuazione e valutazione di tali problematiche, passando quindi dall’analisi geologica e geomorfologica del sito, alla caratterizzazione geotecnica dei litotipi ed alle relative analisi numeriche.

Pericolosità sismica

163

Pericolosità sismica di base• Il Comune di Salò è attualmente classificato, dal punto di vista

sismico, in zona 2.• I dati di riferimento sono stati ricavati dal catalogo storico (Stucchi

e Camassi, 1996; CPTI, 1999). In particolare si è consideratol’evento avvenuto nel 1901 traslando il suo epicentro nella posizionedell’evento del 1826 (intensità epicentrale 5.5° MCS, magnitudo 4.2).

• L’evento del 1901 è caratterizzato dall’avere una intensitàepicentrale dell’8° della scala MCS, una magnitudo di 5.5 ed un piccodi accelerazione massima di 0.28 g.

• Al fine di ottenere una distribuzione spaziale della severità(espressa in termini di Picco di accelerazione, (Pga) di tale evento, siè applicata la legge Sabetta e Pugliese (1987). Per il funzionamentodi tale programma sono richiesti come dati le coordinate geografichedell'epicentro e degli estremi della zona in esame, la magnitudodell'evento e le dimensioni della cella della griglia (in questo caso 1Km).

164

Pericolosità sismica di base• Per il sito oggetto di studio è stata effettuata

anche un’analisi di pericolosità probabilistica che ha portato all’individuazione di un Picco di accelerazione atteso di 0.15 g, considerando un periodo di ritorno di 475 anni. Si è inoltre valutato che l’evento del 1901 posizionato nell’epicentro originale avrebbe causato, nel centro di Salò, un Picco di accelerazione di 0.12 g. Risulta quindi chiaro come lo scenario di evento considerato può essere considerato come il massimo atteso nell’area.

Pericolosità sismica di basePer l’analisi delle amplificazioni e delle instabilità è necessario avere un

accelerogramma di riferimento. In tale applicazione sono statiutilizzati due accelerogrammi:

• accelerogramma artificiale generato in modo da avere lo spettro dirisposta proposto dal Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti,nell'ambito della proposta di normativa per le costruzioni in zonasismica, valido a livello nazionale, per la 2° categoria, per i terreni ditipo S1 e ha una durata di 20 s (GNDT);

•accelerogramma artificiale generato in modo da avere lo spettro dirisposta derivante dallo scenario di evento del 1901 (SALO),ambedue caratterizzati da un Picco di accelerazione di 0.28 g.

165

Pericolosità sismica localePer individuare i possibile effetti di amplificazioni ed instabilità è stata

predisposta una carta litotecnica con elementi geomorfologici e sisono raccolti i dati geotecnici.

Sulla Carta litotecnica con elementi geomorfologici sonostate raggruppate le diverse formazioni geologicheaffioranti in unità litotecniche omogenee percomposizione litologica e comportamento meccanico

In particolare è stato distinto il substrato roccioso, e partedella copertura, dai depositi sciolti più recenti.

Nella categoria copertura sono stati raggruppati i depositicontinentali sciolti (detriti in genere, distinti in base allagranulometria prevalente).

166

Pericolosità sismica localeSulla stessa carta sono state evidenziate le forme

geomorfologiche particolarmente significative(soprattutto dal punto di vista della possibilevariazione della risposta sismica e dei potenzialifenomeni indotti dal sisma) e le aree in dissesto:gli orli di frana (attiva, quiescente, inattiva), learee potenzialmente franose (soliflussi e creep),le aree esposte a pericoli di frane, i cigli discarpate con altezze superiori ai 10 m e le zonepaludose o acquitrinose.

frana di scivolamento attiva

frana di scivolamentoquiescentefrana da crollo

SUBSTRATO ROCCIOSOSuccessioni carbonatico-dolomitiche e marnoso-selciose:ST stratificatoSF stratificato molto fratturato o cataclasato

Depositi continentali addensati:DC detriti cementati, conglomerati e travertiniDM depositi glaciali, fluvioglaciali, fluviali, addensati o consistenti

COPERTURADepositi continentali sciolti:GG terreni prevalentemente a grana grossa

GEOMORFOLOGIA

167

Parametri geotecnici• SUBSTRATO ROCCIOSO• Successioni carbonatico-dolomitiche e marnoso-selciose:• ST stratificato• Parametro min max• RMR base 50 70

(°) 30 40• c (kPa) 250 350• Esitu (GPa) 10 40• Vp (ms) 3.600 5.600 Ammassi di qualità buona• Vp (ms) 3.000 3.600 Ammassi di qualità mediocre• SF stratificato molto fratturato o cataclasato• Parametro min max• RMR base 20 30

(°) 15 20• c (kPa) 100 150• Esitu (GPa) 2 3• Vp (ms) 2.300 4.000 Ammassi di qualità scadente

Parametri geotecnici• Depositi continentali addensati:• DC detriti cementati, conglomerati e travertini• Parametro min max• RMR base 50 70

(°) 30 40• c (kPa) 250 350• Esitu (GPa) 10 40• Vp (ms) 3.500 4.500 Ammassi di qualità discreta• Vp (ms) 2.500 3.500 Ammassi di qualità scadente• DM depositi glaciali, fluvioglaciali, fluviali, addensati o consistenti• Parametro min max

(kN/m3) 17 20 (°) 25 45

• c (kPa) 0 10• Vp (m/s) 800 1800• Vs (m/s) 250 500

168

Parametri geotecnici• COPERTURA• Depositi continentali sciolti:• terreni prevalentemente a grana grossa• Parametro min max

(kN/m3) 16 20 (°) 20 45

• c (kPa) 0 50• Vp (m/s) 800 1200• Vs (m/s) 200 300

Movimenti franosi- uno scorrimento del quale la parte

superiore è stata classificata comequiescente e la parte inferiore comeattiva, il movimento è probabilmentedovuto ad uno scorrimentonell’accumulo di frana derivato da uncrollo

- una frana di crollo

169

Movimenti franosi• Scorrimento• porzione superiore• Angolo medio dei versanti in dissesto 10°• Ampiezza orizzontale dell’accumulo 650 - 900 m• Lunghezza verticale dell’accumulo 550 m• Spessore dell’accumulo 30 - 60 m• Angolo d’attrito residuo del materiale 34° (detrito)• Coesione residua del materiale 0 kPa• Peso di volume medio del materiale 19 kN/m3

• porzione inferiore• Angolo medio dei versanti in dissesto 15°• Ampiezza orizzontale dell’accumulo 400 - 450 m• Lunghezza verticale dell’accumulo 80 - 120 m• Spessore dell’accumulo 25 - 35 m• Angolo d’attrito residuo del materiale 20°• Coesione residua del materiale 50 kPa• Peso di volume medio del materiale 20 kN/m3

Analisi dinamiche (Newmark)

Ne

Te

x

y

W

M an

M at

z

N - M an - Wn + Ne = 0T - M at - Wt + Te = 0

• Contatto tra base e blocco

• Superamento della resistenza limite – moto relativo tra base e blocco

• Velocità relativa nulla – contatto tra base e blocco

• Andamento degli spostamenti relativi

170

T

Nl N

T

s

Cpk

spk sr

pk

r

r

Analisi dinamiche (Newmark)LEGAME COSTITUTIVO BASE-BLOCCO

Tlim = N tg pk quando N < Nl e s < spkTlim = Cpk + N tg r quando N > Nl

Tlim = N tg r quando s > sr

Tlim = N tg r + [(Cpk + N tg r– N tg pk) / (sr – spk)] s quando spk < s < sr

Analisi di stabilità

Località Inclinazione del versante

(°)

Massa (t)

Angolo di attrito residuo

(°)

Coesione (kPa)

Peso di volume (kN/m3)

Saturazione (%)

SALO (cm)

GNDT (cm)

Salò (p.s.) 10 51640 34 0 19 0 stabile stabile 10 51640 34 0 19 20 stabile stabile 10 51640 34 0 19 40 stabile stabile 10 51640 34 0 19 60 stabile stabile 10 51640 34 0 19 80 stabile stabile 10 51640 34 0 19 100 0.07 0.03

Salò (p.i.) 15 4562 20 50 20 0 2.27 4.48 15 4562 20 50 20 20 9.24 13.5 15 4562 20 50 20 40 55.0 50.4 15 4562 20 50 20 45 94.5 101.0 15 4562 20 50 20 50 * *

Scorrimento

171

Movimenti franosi• Crollo• fino alla quota di 250–300 m è presente il substrato roccioso subaffiorante

che porta ad inclinazioni maggiori di 30°: detriti cementati conglomerati etravertini (Formazione del Colle di San Bartolomeo) e formazionistratificate molto fratturate o cataclasate (Scaglia Lombarda);

• da 250 m a 150 m sono presenti i terreni prevalentemente a grana grossa:detrito di falda con inclinazioni intorno ai 20°-30°;

• da 150 m a 90 m sono presenti i terreni prevalentemente a grana grossa:un deposito morenico misto a detrito che porta ad inclinazioni comprese tra i10° e i 15°;

• da 90 m fino a 70 m sono presenti i terreni prevalentemente a granagrossa: un deposito alluvionale di fondovalle che porta ad inclinazioniinferiori ai 5°-10°.

Analisi di stabilità• predisposizione delle schede di campagna • prove in sito sugli affioramenti • prelievo di campioni • rilievo geologico• classificazione degli ammassi rocciosi • rilievo della pista di discesa e statistica dei massi al

piede • esecuzione di modelli di rottura • esecuzione di analisi di stabilità in condizioni statiche

e pseudostatiche • verifiche • possibili piste di discesa e le aree caratterizzate

dalle diverse percentuali di quantità di materiale crollato

172

Analisi di stabilità

• fascia di transito: nessun blocco si fermaall’interno della fascia;

• fascia A: arresto del 70% dei blocchi;• fascia B: arresto del restante 25% dei

blocchi;• fascia C: arresto del restante 5% dei

blocchi.

Crollo

173

Analisi di amplificazione• Terreni di copertura classificati come Depositi

continentali sciolti (terreni prevalentemente a granagrossa), che potrebbero causare effetti diamplificazione.

• Analisi parametriche ipotizzando diversi spessori deimateriali e diverse stratigrafie

• Modelli di calcolo monodimensionali (Idriss e Sun, 1992)e si sono applicati alla base del deposito gliaccelerogrammi derivati dalle analisi di pericolosità dibase (GNDT e SALO)

• I risultati sono stati espressi attraverso un Fattore diamplificazione (Fa), dato dal rapporto tra l’intensitàspettrale (SI) di output (punto sulla superficietopografica) e quella di input (punto alla base deldeposito) (Housner, 1952)

Analisi di amplificazione

Spessore (m) (kN/m3) Vs (m/s) Fa SALO Fa GNDT 60 20

22 300

1100 1.18 1.07

30 30

20 20 32

300 500

1100

1.56 1.44

20 40

20 20 22

300 500

1100

1.74 1.69

10 50

20 20 22

300 500

1100

1.50 1.52

174

Conclusioni• L’applicabilità, la ripetitività e

l’affidabilità nei risultati, della metodologia proposta è strettamente legata, chiaramente, alle informazioni di base, in modo particolare per quanto riguarda l’analisi della pericolosità locale

• Livelli diversi di affidabilità legata anche ai costi

slides per il corso di 094933 geologia tenuto dalla prof.a pergalani

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