5.1.2 Analisi dei fattori di amplificazione
[ CDM-02CG-1581069562 ]
[ CDM-02CG-1581069562-1 ]
Gli effetti di sito o di amplificazione sismica locale interessano tutti i terreni che mostrano un comportamento stabile nei confronti delle sollecitazioni sismiche attese; tali effetti sono rappresentati dall’insieme delle modifiche in ampiezza, durata e contenuto in frequenza che un moto sismico (terremoto di riferimento), relativo ad una formazione rocciosa di base (bedrock), può subire, durante l’attraversamento degli strati di terreno sovrastanti il bedrock, a causa dell’interazione delle onde sismiche con le particolari condizioni locali.
Gli effetti di amplificazione litologica si verificano quando le condizioni locali sono rappresentate da morfologie sepolte (bacini sedimentari, chiusure laterali, corpi lenticolari, eteropie ed interdigitazioni, gradini di faglia ecc.) e da particolari profili stratigrafici costituiti da litologie con determinate proprietà meccaniche; tali condizioni possono generare esaltazione locale delle azioni sismiche trasmesse dal terreno, fenomeni di risonanza fra onda sismica incidente e modi di vibrare del terreno e fenomeni di doppia risonanza fra periodo fondamentale del moto sismico incidente e modi di vibrare del terreno e della sovrastruttura.
Per quanto attiene in particolare al 2^ livello di approfondimento previsto per il territorio di Milano, viene prevista la caratterizzazione semi-quantitativa degli effetti di amplificazione attesi negli scenari perimetrati nella carta di pericolosità sismica locale, allo scopo di fornire la stima della risposta sismica dei terreni in termini di valore di Fattore di Amplificazione (Fa).
L’applicazione del 2^ livello consente l’individuazione delle aree in cui la normativa nazionale risulta insufficiente a salvaguardare dagli effetti di amplificazione sismica locale (Fa calcolato superiore a Fa di soglia comunali forniti dal Politecnico di Milano).
Le aree a pericolosità sismica locale individuate saranno riportate nella carta di fattibilità con appositi retini “trasparenti”, distinguendo quelle con Fa maggiore al valore soglia comunale da quelle con Fa minore.
Tale sovrapposizione non comporta quindi un automatico cambio di classe di fattibilità ma fornisce indicazioni su dove poter utilizzare, in fase di progettazione, lo spettro di risposta elastico previsto dalle NTC 2018, oppure dove sia necessario realizzare preventivamente gli studi di 3^ livello, fermo restando la possibilità di utilizzare i parametri di progetto previsti dalla normativa nazionale per la categoria di suolo superiore.
Il valore di Fa è stato calcolato per gli intervalli di periodo compresi tra 0.1-0.5 s e tra 0.5-1.5 s: i due intervalli di periodo nei quali viene calcolato il valore di Fa sono stati scelti in funzione del periodo proprio delle tipologie edilizie presenti più frequentemente nel territorio regionale; in particolare l’intervallo tra 0.1-0.5 s si riferisce a strutture relativamente basse, regolari e piuttosto rigide, mentre l’intervallo tra 0.5-1.5 s si riferisce a strutture più alte e più flessibili.
La procedura di 2° livello fornisce, per gli effetti litologici, valori di Fa per entrambi gli intervalli di periodo considerati.
La procedura semplificata richiede la conoscenza dei seguenti parametri:
- litologia prevalente dei materiali presenti nel sito;
- stratigrafia del sito;
- andamento delle Vs con la profondità fino a valori pari o superiori a 800 m/s; la conoscenza degli spessori e delle Vs è stata ottenuta attraverso l’utilizzo di metodi di indagine diretti ed indiretti, in grado di fornire un modello geologico e geofisico del sottosuolo attendibile in relazione alla situazione geologica del sito e il più dettagliato possibile nella parte più superficiale per una corretta individuazione dello strato superficiale; in mancanza del raggiungimento del bedrock (Vs ≥ 800 m/s) sulla base delle indagini è possibile ipotizzare un opportuno gradiente di Vs con la profondità, tale da raggiungere il valore di 800 m/s;
- spessore e velocità di ciascun strato;
- sezioni geologiche, conseguente modello geofisico - geotecnico ed identificazione dei punti rappresentativi sui quali effettuare l’analisi.
Sulla base di intervalli indicativi di alcuni parametri geotecnici, quali curva granulometrica, parametri indice, numero di colpi della prova SPT, è stata individuata la litologia prevalente presente nel sito e per questa si sceglie la relativa scheda di valutazione di riferimento.
Attualmente sono disponibili:
- una scheda per le litologie prevalentemente ghiaiose;
- due schede per le litologie prevalentemente limoso-argillose (tipo 1 e tipo 2);
- due schede per le litologie prevalentemente limoso-sabbiose (tipo 1 e tipo 2);
- una scheda per le litologie prevalentemente sabbiose.
Da un punto di vista generale la scelta delle schede è stata effettuata seguendo le indicazioni della DGR IX/2616 ed in particolare secondo il seguente schema procedurale:
- una volta individuata la scheda di riferimento è necessario verificarne la validità in base all’andamento dei valori di Vs con la profondità; in particolare si dovrà verificare l’andamento delle Vs con la profondità partendo dalla scheda tipo 1, nel caso in cui non fosse verificata la validità per valori di Vs inferiori ai 600 m/s si passerà all’utilizzo della scheda tipo 2,
- in presenza di una litologia non contemplata dalle schede di valutazione allegate si potrà utilizzare a scheda di valutazione che presenta l’andamento delle Vs con la profondità più simile a quella riscontrata nell’indagine;
- nel caso esista la scheda di valutazione per la litologia esaminata ma l’andamento delle Vs con la profondità non ricade nel campo di validità della scheda potrà essere scelta un’altra scheda che presenti l’andamento delle Vs con la profondità più simile a quella riscontrata nell’indagine;
- nel caso di presenza di alternanze litologiche, che non presentano inversioni di velocità con la profondità, si potranno utilizzare le schede a disposizione solo se l’andamento dei valori di Vs con la profondità, nel caso da esaminare, risulta compatibile con le schede proposte;
- nn presenza di alternanze litologiche con inversioni di velocità con la profondità si potrà utilizzare la scheda di valutazione che presenta l’andamento delle Vs con la profondità più simile a quella riscontrata nell’indagine e si accetteranno anche i casi in cui i valori di Vs escano dal campo di validità solo a causa dell’inversione;
- all’interno della scheda di valutazione si sceglie, in funzione della profondità e della velocità Vs dello strato superficiale, utilizzando la matrice della scheda di valutazione, la curva più appropriata (indicata con il numero e il colore di riferimento) per la valutazione del valore di Fa nell’intervallo 0.1-0.5 s e nell’intervallo 0.5-1.5 s, in base al valore del periodo proprio del sito T2;
- il valore di Vs dello strato superficiale riportato nella scheda è da intendersi come limite massimo di ogni intervallo (es: per un valore di Vs dello strato superficiale ottenuto dall’indagine pari a 220 m/s si sceglierà il valore 250 m/s nella matrice della scheda di valutazione);
- qualora lo strato superficiale abbia una profondità inferiore ai 4 m si utilizzerà, per la scelta della curva, lo strato superficiale equivalente, a cui si assegna una velocità Vs calcolata come media pesata del valore di Vs degli strati superficiali la cui somma supera i 4 m di spessor;
- il periodo proprio del sito T necessario per l’utilizzo della scheda di valutazione è calcolato considerando tutta la stratigrafia fino alla profondità in cui il valore della velocità Vs è uguale o superiore a 800 m/s ed utilizzando la seguente equazione:
[ CDM-02CG-1581069562-2 ]
[ CDM-02CG-1581069562-3 ]
ove hi e Vsi sono lo spessore e la velocità dello strato i-esimo del modello;
- il valore di Fa determinato dovrà essere approssimato alla prima cifra decimale e dovrà essere utilizzato per valutare il grado di protezione raggiunto al sito dall’applicazione della normativa sismica vigente.
La valutazione del grado di protezione viene effettuata in termini di contenuti energetici, confrontando il valore di Fa ottenuto dalle schede di valutazione con un parametro di analogo significato calcolato per ciascun comune e per le diverse categorie di suolo soggette ad amplificazioni litologiche (B, C, D ed E) e per i due intervalli di periodo 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s.
Il parametro calcolato per ciascun Comune della Regione Lombardia è riportato nella banca dati in formato .xls (soglie_lomb.xls) e rappresenta il valore di soglia oltre il quale lo spettro proposto dalla normativa risulta insufficiente a tenere in considerazione la reale amplificazione presente nel sito.
La procedura prevede pertanto di valutare il valore di Fa con le schede di valutazione e di confrontarlo con il corrispondente valore di soglia, considerando una variabilità di + 0.1 che tiene in conto la variabilità del valore di Fa ottenuto.
Si possono presentare quindi due situazioni:
- il valore di Fa è inferiore al valore di soglia corrispondente: la normativa è da considerarsi sufficiente a tenere in considerazione anche i possibili effetti di amplificazione litologica del sito e quindi si applica lo spettro previsto dalla normativa;
- il valore di Fa è superiore al valore di soglia corrispondente: la normativa è insufficiente a tenere in considerazione i possibili effetti di amplificazione litologica e quindi è necessario, in fase di progettazione edilizia, o effettuare analisi più approfondite (3° livello) o utilizzare lo spettro di norma caratteristico della categoria di suolo superiore, con il seguente schema:
- anziché lo spettro della categoria di suolo B si utilizzerà quello della categoria di suolo C; nel caso in cui la soglia non fosse ancora sufficiente si utilizzerà lo spettro della categoria di suolo D;
- anziché lo spettro della categoria di suolo C si utilizzerà quello della categoria di suolo D;
- anziché lo spettro della categoria di suolo E si utilizzerà quello della categoria di suolo D.
Tutti profili di velocità analizzati sono risultati compatibili solo con l’applicazione della scheda per le litologie prevalentemente sabbiose, nel seguito riportata.
Fig. 22 Scheda di valutazione del fattore di amplificazione valida per terreni prevalentemente sabbiosi.
- Fig. 22 (pdf - 133.65 KB)
[ CDM-02CG-1581069562-4 ]
La seguente tabella sintetizza i risultati delle analisi effettuate in corrispondenza dei 72 punti di indagine.
- Tabella 2 Elenco punti di indagine.pdf (pdf - 115.28 KB)
[ CDM-02CG-1581069562-5 ]
Le singole schede di valutazione dei fattori di amplificazione sono riportate nell’ elaborato “Schede dei fattori di amplificazione”.