Convenzione tra Regione Lombardia e ... - Lombardia Mobile

6. Stesura della procedura di valutazione semiquantitativa del fattore di amplificazione:la procedura prevede, sulla base dei risultati ottenuti e delle schedeformulate di determinare il valore di Fa, conosciuti le caratteristiche morfologiche, ivalori dello spessore e della velocità Vs dei diversi orizzonti e delle caratteristichedel primo strato. Tale valore viene confrontato con un valore di soglia definito perogni comune. Tali valori sono raccolti nella banca dati soglie_lom.xls. Se il valoredi Fa ricavato dall’abaco risulta superiore al valore di soglia è necessario effettuareanalisi di dettaglio (modellazione monodimensionale e/o bidimensionale).7. Impostazione di un database regionale: sono raccolti per le litologie analizzatetutti i dati litologici, geotecnici e geofisici; ed in particolare le curve di comportamentodei parametri modulo di taglio normalizzato (G/G 0 ) e smorzamento (D) infunzione della deformazione () sono inserite nella banca curve_lomb.xls. In futurosarà possibile implementare la banca dati sulla base di successive analisi eseguitesu litologie e situazioni geologiche diverse.Le precedenti attività sono state applicate ad una zona campione e i risultati ottenutisono serviti per la predisposizione di procedure per la valutazione degli effetti diamplificazione sismica locale: tali procedure sono articolate in tre livelli di approfondimento,i primi due livelli da utilizzarsi nell’ambito pianificatorio e il terzo nella successivafase di progettazione.In particolare il 2° livello di approfondimento rappresenta un approccio di valutazionedi tipo semiquantitativo organizzato in schede di valutazione distinte per litologieed in grado di fornire il valore di Fa.Lo studio è da considerarsi una prima applicazione della metodologia nel territorioregionale: in modo analogo tale metodologia potrà essere applicata ad altre zonecampione (a significato geologico strategico), al fine di implementare i databases allegati.Sulla base dei nuovi dati sarà possibile formulare schede di valutazione semprepiù rappresentative delle diverse situazioni locali da utilizzarsi all’interno delle proceduresemplificate di tipo semiquantitativo proposte nell’ambito della redazione dellostudio geologico a supporto dei piani regolatori generali.4

2. RISPOSTA SISMICA LOCALELe riflessioni sulle evidenze sperimentali di danni imputabili alle condizioni geomorfologichee geotecniche del sito hanno portato a mettere a punto delle metodologieper la valutazione degli effetti locali a scala urbanistica e a definire il tipo di indaginie di analisi indispensabili per raggiungere risultati ingegneristicamente utili per lapianificazione del territorio e per la progettazione delle costruzioni nelle zone sismiche.L'insieme di tali studi costituisce uno studio di microzonazione sismica che ovviamentesi presenta come un’attività interdisciplinare, comprendendo studi sismologici,geologici, di ingegneria geotecnica e di ingegneria strutturaIe.Si definisce microzonazione sismica l’individuazione e la delimitazione di zone allequali vengono attribuiti parametri e prescrizioni finalizzati alla riduzione del rischiosismico, da utilizzare nella pianificazione urbanistica, nella progettazione di manufattie in fase di emergenza. L'individuazione di tali zone avviene attraverso la valutazionedella pericolosità di base (terremoto di riferimento) e della risposta sismica locale.Il vero significato di uno studio di microzonazione sismica è quello di tradursi inuno strumento di uso del territorio e per questo al suo carattere spiccatamente scientificodeve affiancarsi l’aspetto politico, inteso come scelte di priorità precise da partedi amministrazioni locali e di attività volte nella direzione della sicurezza, prevenzione,pianificazione territoriale, conoscenza e salvaguardia dei beni fisici ed architettonici.Si definisce:- Pericolosità sismica di base: previsione deterministica o probabilistica che sipossa verificare un evento sismico in una certa area in un determinato intervallodi tempo. L'evento atteso può essere descritto sia in termini di parametri di scuotimentodel suolo (Pga, Pgv, ecc.), sia i termini di Intensità macrosismica (I MCS ).- Terremoto di riferimento: spettro elastico di risposta o accelerogramma relativoad una formazione rocciosa di base o a un sito di riferimento.- Pericolosità sismica locale: previsione delle variazioni dei parametri della pericolositàdi base e dell’accadimento di fenomeni di instabilità dovute alle condizionigeologiche e geomorfologiche del sito; è valutata a scala di dettaglio partendo dairisultati degli studi di pericolosità sismica di base (terremoto di riferimento) e analizzandoi caratteri geologici, geomorfologici e geologico-tecnici del sito.Le particolari condizioni geologiche e geomorfologiche di una zona (condizioni locali)possono influenzare, in occasione di eventi sismici, la pericolosità sismica di baseproducendo effetti diversi che devono essere presi in considerazione nella valutazionegenerale della pericolosità sismica dell’area.Tali effetti vengono distinti in funzione del comportamento dinamico dei materialicoinvolti: pertanto gli studi finalizzati al riconoscimento delle aree potenzialmente pericolosedal punto di vista sismico sono basati, in primo luogo, sull’identificazione dellacategoria di terreno presente in una determinata area.In funzione del livello di deformazione tangenziale impresso al materiale si distinguono3 campi di comportamento distinti ma tra loro contigui:- il comportamento a piccole deformazioni (o pseudo-lineare), in cui i livelli deformativirimangono al di sotto della soglia di linearità del terreno e pertanto il legame/ è rappresentabile con buona approssimazione con un modello elastico lineare;le caratteristiche di deformabilità del terreno dipendono unicamente dalla5

sua struttura e dal suo stato, mentre la minima dissipazione energetica presentedipende dalla viscosità dello scheletro solido e del fluido interstiziale ed è quindimarcatamente dipendente dalla velocità di carico e dalla frequenza di eccitazione;in un ciclo completo il modulo di taglio si può considerare costante e pari al valoreG 0 iniziale, mentre l’energia dissipata è percentualmente molto ridotta rispetto aquella impressa e quindi trascurabile (D prossimo a zero);- il comportamento a medie deformazioni (o non lineare stabile), in cui i livelli deformativisuperano la soglia di linearità restando comunque inferiori alla soglia volumetrica;il comportamento è marcatamente non lineare e dissipativo con diminuzionedel modulo di taglio G ed aumento del rapporto di smorzamento Dall’aumentare della deformazione; la deformabilità del terreno dipende non solodallo stato corrente del materiale ma anche dal livello di sforzo o deformazioneimposto, dalla velocità di deformazione e dalla storia tensio-deformativa pregressa;pertanto l’aspetto del ciclo del legame / si modifica al crescere dell’ampiezzadella sollecitazione, ma dopo pochi cicli il comportamento diviene stabile e persollecitazione ciclica costante il terreno ripercorre lo stesso ciclo tensionedeformazione;il comportamento è di tipo elastico non lineare con deformazioniplastiche di modesta entità e può approssimativamente essere simulato con unmodello lineare equivalente, dopo aver definito per ogni valore di una coppia divalori G e D;- il comportamento a grandi deformazioni (o non lineare degradabile), in cui i livellideformativi superano la soglia volumetrica oltre il quale il terreno risentedell’accoppiamento tra deformazioni distorsionali e volumetriche; livelli deformativicosi grandi generano, per effetto di ogni singolo ciclo /, valori residui particolarmenterilevanti delle deformazioni plastiche, in condizioni drenate, e delle sovrappressioneneutre, in condizioni non drenate; la deformabilità del terreno è fortementeinfluenzata dalla storia tensio-deformativa pregressa, dalla velocità di deformazionee dal numero di cicli di carico, il cui ripetersi produce una continua degradazionedelle proprietà meccaniche del materiale; la dissipazione dell’energiaè dovuta prevalentemente a fenomeni di non linearità. Il comportamento sforzideformazionideve obbligatoriamente essere descritto con un modello non linearedi tipo elasto-plastico.Come estrema conseguenza del fenomeno di degradazione ciclica si ha, in condizionidrenate, la rottura o instabilità del materiale, mentre, in condizioni non drenate,si ha l’improvvisa perdita di resistenza al taglio in seguito all’annullamento deglisforzi efficaci.I valori di soglia deformativi variano in funzione del tipo di materiale e quindi, a paritàdi livello deformativo indotto dal sisma, i materiali si distinguono in due grandi categorie:- terreni sismicamente stabili quando gli sforzi ciclici generati dal terremoto rimangonoinferiori alla resistenza al taglio che il terreno possiede sotto carichi ciclici;il comportamento potrà essere di tipo pseudo-lineare, non lineare stabile enon lineare degradabile senza comunque giungere alla rottura;- terreni sismicamente instabili quando gli sforzi ciclici indotti dal sisma raggiungonoo superano la resistenza al taglio dei terreni stessi che pertanto diventanoincapaci di trasmette gli sforzi e quindi si deformano permanentemente (rottura).La distinzione dei terreni in sismicamente stabili ed instabili è di fondamentale importanza:in funzione della categoria di terreno variano i parametri richiesti dalle proceduredi calcolo per la stima della pericolosità e di conseguenza variano le prove6

necessarie da eseguire in sito e in laboratorio per la valutazione dei parametri richiesti.Inoltre a ciascuna categoria di appartenenza dei terreni corrispondono ben precisiscenari sismici, individuati qualitativamente attraverso un’analisi di valutazione dellapericolosità sismica locale di 1° livello, riassunti nella Tabella seguente:Sigla SCENARIO PERICOLOSITA’ SISMICA LOCALE EFFETTIZ1a Zona caratterizzata da movimenti franosi attiviZ1b Zona caratterizzata da movimenti franosi quiescentiInstabilitàZona potenzialmente franosa o esposta a rischio diZ1cfranaZ2Zone con terreni di fondazione particolarmenteCedimenti e/oscadenti (riporti poco addensati, terreni granulari finiliquefazionicon falda superficiale)Z3aZ3bZ4aZ4bZ4cZ4dZ5Zona di ciglio H > 10 m (scarpata con paretesubverticale, bordo di cava, nicchia di distacco, orlo diterrazzo fluviale o di natura antropica)Zona di cresta rocciosa e/o cocuzzolo:appuntite - arrotondateZona di fondovalle con presenza di depositi alluvionalie/o fluvio-glaciali granulari e/o coesiviZona pedemontana di falda di detrito, conoidealluvionale e conoide deltizio-lacustreZona morenica con presenza di depositi granulari e/ocoesivi (compresi le coltri loessiche)Zone con presenza di argille residuali e terre rosse diorigine eluvio-colluvialeZona di contatto stratigrafico e/o tettonico tra litotipi concaratteristiche fisico-meccaniche molto diverseAmplificazionitopograficheAmplificazionilitologiche egeometricheComportamentidifferenzialiIn funzione, quindi, della categoria del terreno si distinguono due grandi gruppi dieffetti locali:- gli effetti di sito o di amplificazione sismica locale: interessano tutti i terreniche mostrano un comportamento stabile nei confronti delle sollecitazioni sismicheattese; tali effetti sono rappresentati dall’insieme delle modifiche in ampiezza, duratae contenuto in frequenza che un moto sismico (terremoto di riferimento), relativoad una formazione rocciosa di base (bedrock), può subire, durantel’attraversamento degli strati di terreno sovrastanti il bedrock, a causadell’interazione delle onde sismiche con le particolari condizioni locali. Tali effettisi distinguono in due gruppi che possono essere contemporaneamente presentinello stesso sito:gli effetti di amplificazione topografica: si verificano quando le condizioni localisono rappresentate da morfologie superficiali più o meno articolate e da irregolaritàtopografiche in generale; tali condizioni favoriscono la focalizzazionedelle onde sismiche in prossimità della cresta del rilievo a seguito di fenomeni diriflessione sulla superficie libera e di interazione fra il campo d’onda incidente equello diffratto; tale amplificazione è condizionata dalle caratteristiche geometrichedel rilievo (quali il fattore di forma H/L), che devono essere tali per cui lalunghezza d’onda incidente sia comparabile con la semilarghezza L/2 della7

ase dell’irregolarità; lungo i fianchi del rilievo l’interazione tra onde incidenti edonde diffratte produce rapide variazioni in ampiezza e frequenza delle onde sismichegenerando un complesso campo di spostamenti con alternanza di amplificazionied attenuazioni che possono dare luogo a marcati movimenti differenziali;se l’irregolarità topografica è rappresentata da substrato roccioso (bedrock)si verifica un puro effetto di amplificazione topografica, mentre nel casodi rilievi costituiti da materiali non rocciosi l’effetto amplificatorio è la risultantedell’interazione (difficilmente separabile) tra l’effetto topografico e quello litologicodi seguito descritto;effetti di amplificazione litologica: si verificano quando le condizioni locali sonorappresentate da morfologie sepolte (bacini sedimentari, chiusure laterali,corpi lenticolari, eteropie ed interdigitazioni, gradini di faglia ecc.) e da particolariprofili stratigrafici costituiti da litologie con determinate proprietà meccaniche;tali condizioni possono generare esaltazione locale delle azioni sismiche trasmessedal terreno, fenomeni di risonanza fra onda sismica incidente e modi divibrare del terreno e fenomeni di doppia risonanza fra periodo fondamentale delmoto sismico incidente e modi di vibrare del terreno e della sovrastruttura.Durante il percorso di propagazione delle onde sismiche dalla sorgente al sitol’ampiezza della vibrazione è soggetta ad un fenomeno di attenuazione totale,rappresentato dalla sommatoria di 3 termini fondamentali:l’attenuazione geometrica o radiation damping dovuta all’effetto dell’espansionedel fronte d’onda sferico ed è direttamente proporzionale alla distanza sorgentesito;l’attenuazione per diffusione o scattering damping dovuta alla perdita di energiada parte dell’onda primaria per generazione di onde secondarie; questo fenomenoè dovuto all’eterogeneità del mezzo, costituito da corpi con densità e rigiditàdiversa ed è direttamente proporzionale al numero di corpi “scatteratori” incontratidurante il tragitto;l’attenuazione intrinseca (dissipazione anelastica) o material damping dovuta allaperdita di energia da parte delle onde sismiche per riscaldamento del mezzoattraversato (effetti termici).Tali fenomeni sono raccolti in un’unica legge di attenuazione che può avere validitàregionale o nazionale.In sismologia le proprietà dissipative del mezzo vengono descritte dal fattore diqualità Q (dato dai diversi contributi), mentre in geotecnica si utilizza il decrementologaritmico (), funzione della velocità, frequenza e lunghezza d’onda edal rapporto di smorzamento D espresso in %.Il comportamento non lineare del terreno è espresso in termini di decadimentodel modulo di taglio G ed aumento del rapporto di smorzamento interno D, infunzione della deformazione tangenziale e la sua influenza sulla risposta sismicain superficie è dipendente dal livello di eccitazione sismica.Al crescere dell’input sismico l’influenza della non linearità si traduce in:- una riduzione della trasmissione di frequenze elevate e quindi in uno spostamentodel picco di amplificazione verso frequenze minori, a causa della riduzionedelle caratteristiche di rigidezza del terreno;- un’attenuazione dei picchi di amplificazione delle ampiezze in spostamento, acausa dell’aumento del rapporto di smorzamento D;- un’attenuazione per elevati valori della frequenza.8

Pertanto nel caso di modelli di analisi equivalenti lineari la non linearità del materialeè tenuta in conto attraverso la ridefinizione dei parametri meccanici G eD in funzione della deformazione tangenziale impressa dal moto sismico.Per la valutazione della risposta sismica del sito è necessario calcolare la funzionedi trasferimento (e quindi di amplificazione) che indica quali componentidel moto sismico sono amplificate o smorzate durante il passaggio attraverso ilterreno e in che rapporto.Esistono molteplici soluzioni numeriche per il calcolo della funzione di trasferimentoa seconda della complessità del modello considerato (tra cui si ricorda ilmodello eterogeneo stratificato visco-elastico poggiante su substrato deformabile,ampiamente utilizzato nell’ambito delle analisi equivalenti lineari); qualunquesia la soluzione teorica utilizzata la funzione di trasferimento dipende dai parametrimeccanici del sottosuolo.Nel caso di comportamento lineare le proprietà meccaniche del materiale sonocostanti al variare della deformazione tangenziale impressa dalla sollecitazionesismica: in questo caso la funzione di trasferimento rappresenta una proprietàunivoca del sito qualunque sia il moto sismico di riferimento.Nel caso di comportamento non lineare le proprietà meccaniche dei materialivariano in funzione della deformazione tangenziale prodotta dalla sollecitazionesismica: pertanto considerando come metodo di analisi quello equivalente linearela funzione di trasferimento non può essere considerata una proprietà univocadel sito, ma dipende dalla combinazione tra caratteristiche stratigrafiche delsottosuolo, ampiezza e contenuto in frequenza del moto sismico del basamentoed incidenza del comportamento non lineare dei terreni.Pertanto a parità di caratteristiche stratigrafiche e di comportamento non linearedei materiali nel caso di piccoli eventi sismici con basso contenuto energetico ilmodello lineare ben si presta all’analisi della risposta sismica in superficie e lafunzione di trasferimento calcolata costituisce una proprietà intrinseca del sito;nel caso di forti eventi sismici con alto contenuto energetico l’influenza della nonlinearità non è più trascurabile, l’analisi può essere condotta con modelli equivalentilineari, in cui la funzione di trasferimento calcolata non è una proprietà delsito ma varia in funzione dell’evento atteso oppure con modelli non lineari complessie sofisticati che tengono conto del reale comportamento dei materialitramite modelli e parametri plastici per cui la funzione di trasferimento calcolatapuò essere considerata una proprietà del sito.A parità di terremoto atteso e di caratteristiche stratigrafiche del sito la rispostasismica in superficie è fortemente influenzata dalla suscettibilità dei terreni adesibire un comportamento più o meno lineare (di fondamentale importanza perun corretto utilizzo di modelli di analisi equivalenti lineari è la conoscenza dellecurve di degrado dei materiali).Nel caso di materiali omogenei e isotropi le modificazioni nella forma ed ampiezzadel segnale sismico dipendono solo dalle caratteristiche della sorgentesismica (energia liberata, meccanismo di rottura etc.) e dalla distanza di propagazionetra sorgente e sito (radiation damping).Nel caso di materiali eterogenei con condizioni geologiche e geotecniche moltovariabili le modificazioni del moto sismico sono dovute anche a fenomeni discattering, di riflessioni multiple, rifrazioni e trasformazione delle onde di volumein onde superficiali.9

L’equazione che descrive l’andamento nel tempo dello spostamento di un puntodi un corpo continuo posto alla distanza r dalla sorgente è costituita da terminiche si attenuano in ragione di 1/r (termini far-field) e in ragione di /r e /r 2 (termininear-field). Si definiscono pertanto:- condizioni far-field quando la distanza tra sorgente e sito è superiore ad 1-2volte la lunghezza della rottura della faglia ed è quindi comparabile con le dimensionidell’area di studio: in tali condizioni è possibile considerare gli effettidi sito come unici responsabili delle modificazioni delle onde sismiche, mentresi trascurano gli effetti di sorgente e tutti quei termini la cui ampiezza decaderapidamente già a breve distanza dalla sorgente; in tali condizioni è lecito considerarel’influenza delle sole onde trasversali, con direzione di incidenza normalealla superficie del suolo;- condizioni near-field quando la sorgente sismica è relativamente vicina al sitodi analisi e quindi il contributo dei termini di sorgente e di riduzione geometricaproporzionali a /r e /r 2 non sono più trascurabili; inoltre non sono più trascurabilisia la direzionalità di incidenza delle onde di volume sia l’influenza delleonde longitudinali in superficie.Pertanto la valutazione degli effetti di sito è eseguita attraverso analisi in condizionifar-field determinando l’ampiezza e il contenuto in frequenza del moto sismicoalla superficie libera del suolo in assenza di manufatti, cioè in condizionifree-field; infatti la presenza di una qualsivoglia sovrastruttura, poggiante sulterreno attraverso una struttura di fondazione, induce delle deformazioni al terreno(interazione inerziale) e quindi esercita una certa influenza sul moto sismicocomplessivo.- gli effetti di instabilità: interessano tutti i terreni che mostrano un comportamentoinstabile o potenzialmente instabile nei confronti delle sollecitazioni sismiche attesee sono rappresentati in generale da fenomeni di instabilità consistenti in verie propri collassi e talora movimenti di grandi masse di terreno incompatibili con lastabilità delle strutture; tali instabilità sono rappresentate da fenomeni diversi aseconda delle condizioni presenti nel sito.Nel caso di versanti in equilibrio precario (in materiale sciolto o in roccia) si possonoavere fenomeni di riattivazione o neoformazione di movimenti franosi (crolli,scivolamenti rotazionali e/o traslazionali e colamenti), per cui il sisma rappresentaun fattore d’innesco del movimento sia direttamente a causa dell’accelerazioneesercitata sul suolo sia indirettamente a causa dell’aumento delle pressioni interstiziali.Nel caso di aree interessate da particolari strutture geologiche sepolte e/o affiorantiin superficie tipo contatti stratigrafici o tettonici quali faglie sismogenetiche sipossono verificare movimenti relativi verticali ed orizzontali tra diversi settori arealiche conducono a scorrimenti e cedimenti differenziali interessanti le sovrastrutture.Nel caso di terreni particolarmente scadenti dal punto di vista delle proprietà fisico-meccanichesi possono verificare fenomeni di scivolamento e rottura connessia deformazioni permanenti del suolo; per terreni granulari sopra falda sono possibilicedimenti a causa di fenomeni di densificazione ed addensamento del materiale,mentre per terreni granulari fini (sabbiosi) saturi di acqua sono possibili fluimentie colamenti parziali o generalizzati a causa dei fenomeni di liquefazione.10

Nel caso di siti interessati da carsismo sotterraneo o da particolari strutture vacuolaripresenti nel sottosuolo si possono verificare fenomeni di subsidenza più omeno accentuati in relazione al crollo parziale o totale di cavità sotterranee.La presenza degli effetti locali sopra elencati dimostra che una corretta progettazionestrutturale antisismica non è da sola sufficiente a garantire condizioni di sicurezzaadeguate e che strutture e infrastrutture, dimensionate per resistere ad azionisismiche anche molto violente, possono perdere la loro efficienza per problemi dipendentidalla natura del terreno di fondazione.11

3. SCELTA DELLA ZONA CAMPIONEIn accordo con le finalità dello studio si è proceduto all’individuazione della zonacampione, ove applicare le nuove metodologie di analisi della risposta sismica locale.L’Ordinanza del PCM n. 3274/2003 e successive modifiche ed integrazioni hafornito nuovi criteri di classificazione sismica del territorio nazionale e nuove normetecniche per la progettazione: tali criteri hanno modificato sostanzialmente la situazionedella Regione Lombardia, come rappresentato nella seguente Figura.Vecchia classificazione Classificazione 20031 a 2 a 3 a NC1 a 2 a 3 a 4 aNella scelta dell’area campione sono stati considerati i seguenti aspetti:- sismicità nell’ambito del territorio regionale e zona sismica di appartenenza;- fase di avanzamento del progetto CARG per la stesura della cartografia geologicaa scala 1:50.000;- assenza di precedenti ricerche sul rischio sismico ed eventuale raccordo con studiprecedenti;- conformazione geografica e caratteristiche geologiche e geomorfologiche;- presenza di centri abitati e di attività produttive;- conoscenze geologico-stratigrafiche disponibili in bibliografia;- problematiche logistiche;- disponibilità da parte delle amministrazioni locali e dei proprietari delle aree interessateda indagini geognostiche e geofisiche.Sulla base della sismicità regionale l’area campione è stata individuata in Provinciadi Brescia, provincia in cui si ritrova il maggior numero di comuni classificati sismicie i più alti valori di accelerazione massima attesa.All’interno della Provincia di Brescia è attualmente in fase di ultimazione il Foglio99 Iseo del progetto CARG – cartografia geologica a scala 1:50.000, che rappresentalo strumento geologico più aggiornato e raccoglie i dati geologici, stratigrafici estrutturali dell’area, frutto degli ultimi avanzamenti scientifici avvenuti nel settore.12

I comuni ricadenti nel Foglio 99 Iseo sono passati da “non classificati” a classificatiin “zona 3”: è pertanto un’area regionale particolarmente interessante, dato cheben 238 comuni regionali si ritrovano nella stessa situazione, come rappresentatonella seguente Figura.41 comuni in zona 2: nonhanno subito variazioni esono collocati 1 in Provinciadi Pavia, 4 in Provincia diCremona, 4 in Provincia diBergamo e 32 in Provinciadi Brescia238 comuni in zona 3:hanno subito un incrementopassando da non classificatia zona 3 e sono collocati 16in Provincia di Pavia, 21 inProvincia di Mantova, 85 inProvincia di Bergamo e 116in Provincia di BresciaArea campione1267 comuni in zona 4:sono rappresentati dai restanticomuni che da nonclassificati sono passati azona 4La scelta di un’area campione collocata in zona 3 è dettata dal fatto che in tali territori,non essendo mai stati, almeno fino ad oggi, coinvolti direttamente dalla classificazionesismica, non esiste alcuna sensibilità su tale aspetto e poche o nulle sono leconoscenze scientifiche in campo applicativo, quali la pianificazione e la progettazioneantisismica.Diversa è la situazione presente nei 41 comuni classificati in zona 2 e già in precedenzadichiarati sismici (in 2° categoria) ai sensi del Decreto Ministeriale 5 marzo1984 (pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale del 31 marzo 1984, n.91): nei 20 anni trascorsile Amministrazioni pubbliche, i professionisti interessati e i singoli privati hannopotuto sviluppare conoscenze e sensibilità sul tema; inoltre tali zone sono state, nelcorso degli anni ’90, interessate da ricerche, svolte dalla Regione Lombardia edall’IRRS del CNR, finalizzate alla definizione di alcuni aspetti legati al rischio sismico,quali le amplificazioni di sito, le analisi di stabilità in condizioni pseudostatiche edinamiche di frane di scivolamento e di crollo e la vulnerabilità di centri abitati e singoliedifici.L’area interessata dal Foglio 99 Iseo, in particolare quella interessata dalla SezioneII (SE), si colloca a N della città di Brescia, ove recentemente è stato redatto nel2002, dal Settore Sicurezza Urbana e Protezione Civile del Comune di Brescia, incollaborazione con il Servizio Sismico Nazionale, uno studio preliminare finalizzatoalla microzonazione sismica del Comune di Brescia, in cui sono fornite utili indicazionisu alcune tipologie di indagine strumentale impiegate e in cui viene fornita una zonazionepreliminare qualitativa delle aree suscettibili di amplificazione sismica 1 .1 Comune di Brescia-Settore Sicurezza Urbana e Protezione Civile. Studio finalizzato ad una microzonazione sismicadeo Comune di Brescia, Roma, settembre 200213

All’interno del Foglio Iseo la scelta dei comuni campione è stata dettata, oltre chedalla possibilità di raccordare i nuovi studi con quelli già esistenti nel Comune di Brescia,da considerazioni di carattere geologico e geomorfologico, mirateall’individuazione di situazioni tipo, riscontrabili frequentemente nell’intero territorioregionale.L’obiettivo fondamentale è quello di analizzare in dettaglio le singole situazionicampione considerate e di estrapolare i risultati in altre aree, in cui esistono analogiedal punto di vista geologico e geomorfologico.L’estrapolazione avverrà mediante l’estensione, ad altre zone del territorio regionale,della validità delle schede di valutazione redatte sulla base dei dati provenientidalle analisi condotte sulle aree campione.Pertanto nell’ambito del Foglio 99 – Iseo sono state individuate le seguenti situazionitipo:- grandi valli di origine fluviale, caratterizzate da una dinamica prevalentemente torrentizianei tratti di monte e prevalentemente fluviale nei tratti di valle prospicientiallo sbocco nell’alta Pianura Padana Lombarda, senza la presenza di anfiteatrimorenici e depositi di origine glaciale in senso stretto; le portate idrauliche delcorso d’acqua principale sono stimabili in alcune centinaia di m 3 /s; sono pertantocaratterizzate da bacini idrografici molto estesi e da un fondovalle ad andamentoprevalentemente longitudinale, con larghezze variabili in rapporto alle profondità,che risultano dell’ordine di alcune decine di metri (zone di monte) fino a raggiungeree superare abbondantemente il centinaio di metri (zona di valle); le litologiesono rappresentate da depositi alluvionali recenti e terrazzati, costituiti da materialigranulari da molto grossolani a grossolani, talora cementati; localmente, incorrispondenza degli sbocchi laterali di piccoli torrenti, si ritrovano alti spessori deidepositi alluvionali di fondovalle interdigitati con depositi di conoide alluvionale;- medie valli di origine fluviale, caratterizzate da portate idrauliche minori, da baciniidrografici meno estesi e da un fondovalle piuttosto ampio in relazione alle profondità,che non superano i 100 m; sono rappresentate dalle principali valli affluentidelle grandi valli fluviali e sono caratterizzate da litologie miste costituite dadepositi alluvionali medio-grossolani, da depositi detritici e da depositi eluviocolluvialifini;- piccoli bacini montani, posti in corrispondenza di altopiani, depressioni o selle, tipicidi ambienti collinari o prealpini e caratterizzati da una dinamica prevalentementegravitativa; sono pertanto rappresentati da bacini di dimensioni piuttostocontenute, di forma variabile e profondità di poche decine di metri, riempitidall’accumulo di depositi detritici di varia granulometria;- zone pianeggianti intramoreniche e zone collinari moreniche, rappresentate dallearee poste all’interno di grandi anfiteatri morenici e in corrispondenza dei rilievicollinari morenici, caratterizzati da notevoli estensioni areali, notevoli profondità(oltre i 100 m) e da altissime eterogeneità litologiche; infatti i depositi che caratterizzanotali aree sono di origine glaciale in senso lato e possono essere rappresentatida materiale molto grossolano immerso in matrice fine, costituentil’ossatura di cordoni morenici più o meno sviluppati, e da depositi fini da limosabbiosia sabbio-limosi a limo-argillosi di spessore molto variabile, di origine lacustree glacio-lacustre;- zone pianeggianti fluvioglaciali, rappresentate da grandi bacini sedimentari postiin continuità con l’alta pianura lombarda; le profondità sono dell’ordine di alcune14

centinaia di metri e la litologia è prevalentemente grossolana, con frequenti orizzontisabbiosi piuttosto spessi e lenti argillose discontinue;- pendii mediamente inclinati con coltre superficiale, rappresentati dai versanti dipiccoli e medi rilievi collinari ricoperti da una coltre più o meno continua di depositosuperficiale di origine detritica e/o glaciale; tali depositi sono caratterizzati damateriale molto eterogeneo, variabile da grossolano a mediamente fine e quindicon spessori variabili in funzione della stabilità lungo il pendio stesso; gli spessorisono in genere dell’ordine di pochi metri fino alla decina di metri con valori massimiin corrispondenza di depressioni o tratti poco acclivi dove possono superareabbondantemente la decina di metri;- rilievi topografici isolati, rappresentati da irregolarità topografiche più o meno accentuatecostituite prevalentemente da substrato roccioso.Le situazioni tipo sopra descritte rappresentano solo alcuni scenari di pericolositàsismica già individuati nell’ambito di precedenti studi e che rappresentano le situazionisuscettibili di amplificazione sismica.Nella provincia di Brescia, all’interno del Foglio 99 – Iseo, sono state pertantoscelte le seguenti aree, in funzione della situazione morfostratigrafica di appartenenzae in base alle conoscenze geologico-stratigrafiche disponibili in bibliografia:- media e bassa Val Trompia e valle del Garza, ad essa affluente, per la situazionedi grande e media valle fluviale;- area di valico tra la media Val Trompia e la Val Sabbia per la situazione di piccolobacino detritico montano;- area pianeggiante compresa tra le torbiere del Lago d’Iseo e l’area collinaredell’Anfiteatro morenico del Sebino per la situazione di zone pianeggianti intramorenichee zone collinari moreniche;- area della sponda bresciana del lago d’Iseo per la situazione di pendio mediamenteacclive con coltre superficiale;- diverse aree per la situazione di cresta e rilievo topografico in roccia.L’area campione cosi individuata comprende 16 comuni, come riportato nella Figuraseguente:Comuni campione:MarchenoGardone Val TrompiaSarezzoVilla CarcinaCollebeatoConcesioBresciaNaveLodrinoCastoSale MarasinoIseoProvaglio d’IseoCortefrancaAdroMonte IsolaPer la scelta dei comuni campione è stata valutata, in modo del tutto qualitativo,l’esposizione sismica, cioè la presenza di centri abitati particolarmente sviluppati, di15

attività produttive ed artigianali particolarmente attive, di edifici strategici e storicomonumentale.L’area campione cosi individuata è stata interessata da una ricerca bibliografica didati esistenti, da una campagna d’indagini geologiche, geotecniche e geofisiche e daanalisi numeriche di dettaglio della risposta sismica locale.La fase di analisi è stata quindi preceduta da una campagna d’indagine finalizzatasia alla caratterizzazione stratigrafica, geotecnica e geofisica di dettaglio delle areeoggetto di analisi, sia alla raccolta di campioni indisturbati di litologie diverse da destinaread analisi di laboratorio statiche e dinamiche finalizzate alla creazione di unaprimo banca dati regionale.16

4. REPERIMENTO DI DATI PER LA ZONA CAMPIONE4.1. PremessaIl reperimento dati e le successive analisi, in questa fase, sono stati concentratinelle aree corrispondenti agli scenari di grande e media valle fluviale e di zone pianeggiantiintramoreniche e collinari moreniche.Pertanto le aree investigate sono:- la media e bassa Val Trompia (in particolare nel Comune di Sarezzo)- la valle del Garza (Comune di Nave)- l’area pianeggiante compresa tra le torbiere del Lago d’Iseo e l’area collinaredell’Anfiteatro morenico del Sebino (Comuni di Provaglio d’Iseo e Adro).4.2. Dati bibliograficiPer l’area campione sono stati reperiti alcuni dati geologici e stratigrafici esistenti.Per i dati geologici sono state consultate:- carta geologica di inquadramento a scala 1:100.000 foglio 47 - Brescia e foglio 34– Breno del 1962- carta geologica delle Prealpi Bresciane a sud dell’Adamello a scala 1:50.000 del1973- carta geologica derivata dalla banca dati alla scala 1:10.000 Progetto CARG –sezione D5a4 PASSIRANO del 2001- foglio 99 ISEO a scala 1:50.000 del progetto CARG inedito (in fase di pubblicazione)- carte geologiche a scala 1:10.000 disponibile negli studi a supporto dei PRG comunaliPer i dati stratigrafici sono state raccolte le stratigrafie dei pozzi comunali e privatiarchiviati presso la Sede Territoriale Regionale di Brescia (ex Genio Civile). Inoltresono state rese disponibili dalla Struttura Sistema Informativo Territoriale la stratigrafiadel Sondaggio RL6 Cremignane d’Iseo e la descrizione pedo-litologica di 3 scaviubicati nei comuni di Provaglio d’Iseo e di Cortefranca.In Allegato 1 si riporta la cartografia con l’ubicazione dei pozzi raccolti.4.3. Indagine geognosticaLe aree in cui sono state ubicate le indagini geognostiche e geofisiche sono statescelte nell’area campione, in funzione delle litologie presenti e della logistica dei luoghi,intesa come possibilità di accesso con i mezzi, facilità di manovra, disponibilitàd’acqua per i lavori di perforazione e, non ultimo, permesso di accesso alle aree daparte dei proprietari.Durante la scelta dei punti di indagine è stata considerata anche la vicinanza didati stratigrafici esistenti, in modo da operare una taratura degli stessi, cosi da poterliutilizzare con consapevolezza rispetto al loro grado di affidabilità.Il programma di indagine è consistito in 10 sondaggi a carotaggio continuo conrelativa prova Down-Hole e con prelievo di 11 campioni indisturbati da destinare allaboratorio geotecnico.I sondaggi sono stati ubicati all’interno dell’area campione in zone geologicamentestrategiche, ovvero zone particolarmente rappresentative di situazioni stratigrafi-17

che ripetibili all’interno dell’area campione e zone in cui è stato possibile reperire litologiemedio-fini per il prelievo di campioni indisturbati.In Tabella sono riportati i 10 sondaggi con le relative coordinate Gauss-Boaga, ilcomune di ubicazione, la profondità di perforazione, il numero di campioni prelevati,la profondità investigata con la prova sismica Down-Hole (DH), il numero delle proveCPT e SPT:SondaggioCoordinateGauss-Boaga Comune Profondità CampioniXYProfonditàprova DHCPT SPTS1 1597705 5048645 Nave (SP 237) 30 0 30 0 0S2 1592802 5057753 Sarezzo (Cimitero) 28 0 23+23 0 0S3 – S3a 1598670 5048870 Nave (Pozza)28 2 28 0 020 0 20 4 3S4 1580244 5052145Provaglio d’Iseo(Pizzeria)73 0 54 0 0S5 1580350 5052705Provaglio d’Iseo(Montecolino)25 3 23 0 0S6 1578050 5051602Cortefranca(Fornaci Quattro Vie)10 1 10 0 0S7 1579955 5052958Provaglio d’Iseo(Spinella)15 2 15 0 0S8 – S8a 1580225 5053100Provaglio d’Iseo 25 3 16 0 0(Vigneto Berlucchi) 32 0 32 3 2TOTALE CAMPIONI 11L’indagine geognostica è consistita in:- esecuzione di sondaggi a carotaggio continuo con sonda semovente autocarrata:il diametro di perforazione varia in funzione del carotiere utilizzato; per carotierisemplici è pari a 101 mm, per carotieri doppi e metodi di perforazione wire line(sondaggi profondi) è pari almeno a 85 mm; il diametro interno del rivestimentoè pari a 127 mm.Il carotiere semplice utilizzato è in acciaio di qualità N80, di lunghezza 1.5 m e coronaWidia standard di lunghezza pari a 55 mm. Per l’attraversamento di trovantiè stato utilizzato il carotiere doppio tipo T2.Le carote di terreno recuperate sono state raccolte in apposite cassette catalogatrici,sulla base delle quali è stato redatto il profilo stratigrafico, con segnalazionedelle principali caratteristiche litologiche dei materiali.Ove possibile il carotaggio è stato condotto a secco per ottenere il massimo recuperoin percentuale, soprattutto nel caso di materiali grossolani, per evitare il dilavamentodella matrice fine.- prelievo di campioni indisturbati mediante campionatore semplice tipo Shelbya pareti sottili; l’infissione avviene lentamente a pressione previa accurata puliziadel foro di sondaggio con carotiere semplice e manovra finale a secco; il tubocampionatore utilizzato (fustella zincata) ha un diametro esterno di 88 mm, unospessore delle pareti di 2-3 mm, una lunghezza di 67 mm e un tagliente dellascarpa con angolo di 5°-6° con coefficiente di ingresso inferiore a 0.5%; le fustellemetalliche cosi ottenute sono state sigillate su entrambe le estremità tramite pa-18

affinatura a caldo e chiusura con tappo. Le fustelle sono state trasportate in laboratorioper l’esecuzione di prove statiche e dinamiche.- strumentazione dei fori di sondaggio mediante installazione di tubi a sezionecircolare in PVC pesante di diametro pari a 80 mm, di spessore pari a 5.0 mm,composto da spezzoni di lunghezza pari a 3.0 m, giuntati mediante nastro e munitidi tappi di testa e fondo foro.La posa in opera della colonna in PVC è avvenuta nelle seguenti fasi operative:lavaggio accurato del foro con acqua pulita e controllo della profondità; installazionedei tubi senza torsione e con il solo aiuto del peso dell’acqua, con cui vieneriempita l’intera colonna di tubi; cementazione dal basso verso l’altodell’intercapedine foro-tubo con miscela acqua-bentonite-cemento mediante iniezioneda fondo foro con tubo ausiliario, in modo da garantire la continuità del contattoterreno-tubazione su tutta la verticale. Ogni foro così strumentato è statoprotetto con chiusino metallico munito di lucchetto.- cementazione finale attraverso intasamento dal fondo verso la superficie medianteiniezione di miscela cementizia.In Allegato 1 e 1a è riportata la cartografia riportante l’ubicazione dei 10 sondaggieseguiti nell’ambito della campagna geognostica ed in Allegato 2 sono riportate le relativestratigrafie, con le fotografie delle cassette catalogatrici ed i risultati delle proveCPT.I sondaggi S3 e S3a sono ubicati a distanza di pochi metri e identificati con la siglaS3; le prove CPT sono posizionate in vicinanza del sondaggio S3a.I sondaggi S8 e S8a sono ubicati a distanza di pochi metri ed identificati con lasigla S8; le prove CPT sono posizionate in vicinanza del sondaggio S8a.4.4. Prove geofisiche in foroIn ciascun foro di sondaggio, opportunamente strumentato, è stata eseguita unaprova Down-Hole; solo per il sondaggio 2 è stato scelto di eseguire 2 distinte proveDH con registrazione a profondità sfalsate di 0.5 m una rispetto all’altra.L’obiettivo delle prove DH è quello di valutare la velocità di propagazione delle ondedi taglio (Vs) e di compressione (Vp) dei materiali e i relativi parametri elastici.L’ipotesi alla base della prova è quella di supporre il volume di terreno da investigarestratificato orizzontalmente e che all’interno di ogni strato il comportamento delterreno sia elastico, omogeneo ed isotropo.Nella Figura seguente si riporta uno schema semplificato della prova DH:19

La realizzazione della prova DH può seguire metodi diversi in funzione del tipo enumero di ricevitori, dell’utilizzo o meno di un sistema di bloccaggio del ricevitore altubo di rivestimento, dell’utilizzo o meno di un sistema di controllo dall’altodell’orientazione del ricevitore, del tipo di energizzazione e del tipo di acquisitore utilizzatie del metodo di interpretazione dei dati acquisiti.Pertanto nella campagna di indagine sono state applicate 3 diverse metodologie,nelle quali è stato impiegato un acquisitore a 24 canali, in grado di registrare su ciascuncanale le forme d’onda acquisite, con possibilità di incremento di segnale nelcaso di alte profondità di indagine, di conservare le registrazioni su memoria in formanumerica e visualizzarle su un apposito monitor; ricevitori di tipo triassiale da pozzo,costituiti ciascuno da 3 trasduttori di velocità orientati secondo le componenti di unaterna cartesiana ortogonale e collocati all’interno di un unico contenitore di forma cilindrica;cavi sismici multipolari di collegamento; geofono di trigger ("switch") per sincronizzarela ricezione con l’energizzazione; esecuzione della prova in risalita con intervallidi energizzazione di 1 m.L’interpretazione dei dati acquisiti può essere condotta seguendo due approcci diversi:- approccio cinematico: che si bassa sull’osservazione nei sismogrammi acquisitidei tempi di primo arrivo delle onde P ed S e che comprende 3 metodi:- metodo delle dromocrone: i tempi di arrivo ai geofoni delle onde P ed SH,corretti in funzione della distanza del punto di battuta dal foro di sondaggio,vengono posti su un diagramma in funzione della profondità cui è collocato ilsensore. Il cambiamento di pendenza delle rette di regressione dei tempi di arrivo(dromocrone) permette di individuare i vari strati di terreno ed i relativi valoridelle velocità Vp e Vs;- metodo differenziale: per ogni coppia di acquisizione viene calcolata la velocitàsismica dividendo la differenza tra due profondità successive per la differenzatra i tempi di arrivo determinati in corrispondenza di ciascuna profonditàconsiderata; la velocità calcolata è definita come velocità di intervallo se lacoppia di acquisizioni corrisponde allo stesso impulso (prova con 2 geofoni) evelocità di pseudo-intervallo se la coppia di acquisizioni corrisponde a due impulsisuccessivi (prova con 1 geofono);- metodo tomografico: la velocità delle onde sismiche è calcolata tramitel’utilizzo iterativo di algoritmi di calcolo adeguati disponibili in commercio. Lametodologia tomografica prevede la suddivisione dello spazio in celle secondouna maglia quadrata prefissata; ad ognuna di queste viene attribuito un determinatovalore di velocità sismica sulla base dei numerosi raggi chel’attraversano.- approccio dinamico: che si basa sull’osservazione della forma d’onda, individuazionedei punti caratteristici, elaborazione del segnale nel dominio del tempo e dellefrequenze e confronti attraverso analisi statistiche con diverse metodologie dicalcolo.Le prove di Down-Hole sono state eseguite seguendo 3 metodi diversi cosi distinti:- metodo 1: utilizzo di 2 geofoni collegati in serie a distanza di 1 m e dispositivodi energizzazione unico per la generazione di onde P ed SH, costituito da unapiastra in ferro rettangolare, opportunamente disposta sulla parete laterale diuna piccola trincea, a sezione trapezoidale rovesciata e profonda poche deci-20

ne di centimetri, scavata a circa 3 m dal boccaforo con orientazione radiale allostesso; metodo di interpretazione cinematico;- metodo 2: utilizzo di 1 geofono, con sistema idraulico di bloccaggio alle paretidel tubo in PVC; dispositivo di energizzazione separato per la generazione dionde P ed SH costituito da una piastra in ferro rettangolare disposta orizzontalmentesul piano campagna e colpita verticalmente per le onde P e trave dilegno appoggiata al piano campagna e fissata con autocarro colpita orizzontalmenteda ambo i lati (inversione di polarità) per le onde SH, con distanza dicirca 2 m dal boccaforo con orientazione radiale allo stesso; metodo di interpretazionecinematico;- metodo 3: utilizzo di 2 geofoni con sistema elettrico di bloccaggio alle paretidel tubo in PVC e sistema di controllo dell’orientazione da boccaforo tramitebatteria di aste in alluminio; dispositivo di energizzazione separato per la generazionedi onde P ed SH costituito da una piastra in ferro rettangolare dispostaorizzontalmente sul piano campagna e colpita verticalmente per le ondeP e trave di legno appoggiata al piano campagna e fissata con autocarrocolpita orizzontalmente da ambo i lati (inversione di polarità) per le onde SH,con distanza di circa 2 m dal boccaforo con orientazione radiale allo stesso;metodo di interpretazione dinamico.In Tabella si riporta il metodo utilizzato per la realizzazione della prova DH per ciascunsondaggio:SondaggioMetodo utilizzatoS1 1S2 1S3 1S3a 2-3S4 1S5 1-3S6 1S7 1S8 1S8a 2-3Il confronto tra i 3 diversi metodi utilizzati ha evidenziato una sostanziale eterogeneitàdei risultati.Dal confronto eseguito tra i risultati delle prove DH con quelli ottenuti dalle provedinamiche di laboratorio (descritte nel seguito) è emerso che il metodo che megliocorrela i due risultati è il metodo 3, mentre il metodo 2 mostra leggere discrepanze.Si è notato come il metodo di energizzazione e l’utilizzo di un sistema di bloccaggiodel ricevitore alle pareti del foro siano parametri molto influenti sull’attendibilitàdei risultati della prova DH: è quindi da preferire un metodo di energizzazione multiplocon sistema di bloccaggio.Inoltre è noto come anche la fase di strumentazione del foro e quindi di cementazionedel tubo in PVC risulti determinante per una corretta esecuzione della provaDH.21

In Allegato 3 sono riportati i certificati di prova per ciascun sondaggio con le interpretazionieseguite con i 3 diversi metodi.4.5. Prove di laboratorioI campioni indisturbati prelevati durante la campagna di indagine sono stati condottiin laboratorio per l’esecuzione di prove di tipo statico e dinamico.Nella Tabella seguente si riporta la profondità di prelievo e una descrizione dimassima della litologia del campione:Campione Sondaggio Fustella Profondità LitologiaC1 S3 F1 14.00 – 14.50 Limo argilloso debolmente sabbioso (residuale)C2 S3 F2 16.00 – 16.50 Limo argilloso debolmente sabbioso (residuale)C3 S5 F1 1.60 – 2.20 Sabbia limosa - limo sabbioso (lacustre)C4 S5 F2 9.00 – 9.60 Limo argilloso –sabbia con limo (lacustre)C5 S5 F3 12.00 – 12.60 Sabbia limosa (lacustre)C6 S6 F1 1.50 – 2.10 Limo argilloso – limo debol. argilloso (lacustre)C7 S7 F1 1.50 – 2.20 Limo con argilla – limo debol. sabbioso (lacustre)C8 S7 F2 3.00 – 3.70 Limo sabbioso – sabbia limosa (lacustre)C9 S8 F1 4.50 – 5.20 Limo debolmente sabbioso (lacustre)C10 S8 F2 8.00 – 8.70 Limo debolmente sabbioso (lacustre)C11 S8 F3 11.00 – 11.70 Limo debolmente sabbioso (lacustre)L’obiettivo primario delle prove geotecniche dinamiche e cicliche in laboratorio finalizzatealla modellazione della risposta sismica è la misura dei parametri G e D, richiestidai codici di calcolo, in condizioni di sforzo e deformazione che simulino piùda vicino possibile le condizioni in sito, assumendo cioè valori della pressione di confinamentomedia efficace, ’ 0 , prossimi a quelli in sito e indagando il campo di deformazioniche possono essere indotte dall’azione sismica di riferimento.Nei problemi di risposta sismica locale è in genere sufficiente indagare il comportamentodel terreno nel dominio elastico ed elastico-non lineare, cioè a bassi e medilivelli di deformazione. È però di notevole interesse applicativo spingere le prove a livellideformativi anche abbastanza alti per misurare l’entità della soglia volumetrica,al fine di verificare se le deformazioni che possono essere indotte dall’azione sismicain corrispondenza del terremoto assunto come riferimento, supereranno o resterannoal di sotto di tale valore.Affinché le misure dei parametri dinamici in laboratorio risultino significative, affidabilied estendibili alle condizioni in sito, alle prove specificatamente dinamiche e ciclichedevono essere associate altre prove geotecniche convenzionali di classificazionee di consolidazione, con il duplice obiettivo di:- caratterizzare in modo preciso il materiale sotto il profilo geotecnico;- valutare l’influenza dei parametri di composizione e di stato fisico (indice di plasticità,IP, grado di sovraconsolidazione, OCR, indice dei vuoti, e 0 , pressione di confinamento,’ 0 ) sui parametri dinamici e sulle loro leggi di variazione con la deformazionedi taglio.Le prove dinamiche di laboratorio si possono dividere, in base alla loro finalità, indue gruppi:- quelle che hanno come obiettivo la caratterizzazione del terreno a livelli di deformazionebassi e medi (< 10 -5 );22

- quelle che studiano il comportamento del terreno ad alti livelli di deformazione e arottura in condizioni ultime cicliche e post-cicliche.Tra le numerose prove dinamiche disponibili in letteratura sono state eseguite laprova di taglio torsionale ciclico e la prova in colonna risonante (RC stand 1/1), entrambefinalizzate alla misura dei parametri dinamici dei terreni a livelli deformativimedio-bassi (

(top cap), sul quale viene disposto l'oscillatore torsionale. Il piedistallo e il piatto dibase sono attraversati da tubi muniti di rubinetto che collegano l'interno della cellacon l'esterno. Sul piatto vengono fissati, oltre al piedistallo, una celletta pienad'acqua in cui si troverà immerso il provino e un supporto cilindrico rigido (cilindroportabobine), che ha lo scopo di sorreggere l'oscillatore torsionale. Sul piatto dibase viene fissato in ultimo un robusto cilindro d'acciaio che racchiude al suo internoil provino, la celletta dell'acqua e il supporto cilindrico. Alla sommità vienequindi disposto un robusto disco d'acciaio di chiusura della cella (piatto superiore)che viene rigidamente connesso al piatto di base con robusti supporti e viti. Il tuttocostituisce una camera chiusa isolata dall’esterno. L'oscillatore torsionale è costituitoda un anello d'acciaio fissato al cilindro portabobine, su cui si trovano 4 coppiedi bobine e un dispositivo mobile a quattro bracci disposti a croce, alle cui e-stremità sono fissati quattro magneti permanenti, ciascuno inserito in una coppiadi bobine. L'insieme formato dalle bobine e dai magneti costituisce il motore elettricoin grado di applicare al provino, al passaggio della corrente nelle bobine, unacoppia alternata. Al centro del dispositivo a quattro bracci c’è un foro filettato incui viene inserita l'asta del misuratore degli spostamenti verticali; sono inoltre dispostedelle viti di fissaggio in modo da connettere rigidamente i bracci dei magnetial top cap (e quindi al provino).- il sistema di eccitazione, costituito dal generatore di funzioni (sinusoidali, rettangolari,triangolari, ecc.), che genera un segnale di prefissati valori di ampiezzae di frequenza, dall’amplificatore di potenza che aumenta la potenza del segnalegenerato, dal frequenzimetro che permette di misurare con precisione la frequenzadel segnale di eccitazione, da un interruttore specificamente predisposto perapplicare o meno l’eccitazione al provino. Il sistema di eccitazione è direttamentecollegato con uno dei canali dell'oscilloscopio.- il sistema di registrazione, costituito da un accelerometro, connesso a uno deibracci dell'oscillatore con lo scopo di registrare la risposta del provino e collegatoa un canale dell'oscilloscopio (esso misura la risposta in termini di differenza dipotenziale elettrico ovvero in mV), da un amplificatore di carica per aumentarel'intensità della risposta, da un oscilloscopio, dotato di memoria a cui arrivano ilsegnale di eccitazione e di risposta del provino e da un voltometro per la misuradell’ampiezza del segnale di risposta del provino. Quando si interrompe l'eccitazione,agendo sull’interruttore, si possono osservare le oscillazioni libere sul monitordell’oscilloscopio. In questo caso l'oscilloscopio deve attivare la memoria inmodo da poter misurare le ampiezze via via smorzate.Nella prova di taglio torsionale ciclico il provino viene precedentemente saturato econsolidato, successivamente viene sottoposto all’azione di un momento torcenteapplicato all’estremità libera per mezzo di un motore torsionale, al quale viene inviato,con un generatore di funzioni, un segnale (sinusoidale o triangolare) di frequenzacostante e predeterminata (0.4 – 0.5 Hz) ed ampiezza via via incrementata ad ognipasso successivo. Per mezzo di due trasduttori di non contatto applicati in corrispondenzadella testa del provino e delle deformazioni angolari da essi misurate, si puòtracciare, per l’ampiezza della sollecitazione considerata, il ciclo d’isteresi corrispondentee conoscendo i cicli d’isteresi per ciascuna ampiezza di sollecitazione applicata,è possibile ricavare la legge di decadimento del modulo di taglio e del rapportosmorzamento.Gli obiettivi della prova sono la determinazione del modulo di taglio iniziale G 0 apiccoli livelli di deformazione, la determinazione della legge di decadimento del mo-24

dulo di taglio con l'ampiezza della deformazione di taglio G = G(), la determinazionedell'andamento del rapporto di smorzamento con l'ampiezza della deformazione ditaglio D = D(), la rappresentazione grafica dei cicli d’isteresi corrispondenti ai vari livellideformativi raggiunti, da cui ricavare, oltre alla deformazione massima, il modulodi taglio corrispondente (dato dalla pendenza media del ciclo) e il rapporto di smorzamento.L’apparecchiatura utilizzata è molto simile a quella di Stokoe per la prova in colonnarisonante ed è costituita dai seguenti componenti principali:- dal sistema di regolazione e controllo delle pressioni all’interno della cella;- dal sistema elettromeccanico, costituito dalla cella di pressione e dall’oscillatoretorsionale, su cui sono montati i due trasduttori di non contatto;- dal sistema di eccitazione, costituito dal generatore di funzioni, dall’amplificatoredi potenza, dal frequenzimetro e dall’interruttore;- dal sistema di registrazione costituito da un acquisitore capace di acquisire tresegnali sincronizzati (uno proveniente dal generatore, costituito dall’onda forzantegenerata, e gli altri due provenienti dai trasduttori di non contatto).La caratterizzazione meccanica in campo statico e dinamico dei materiali prelevatidurante l’indagine geognostica ha permesso:- di costruire le curve di degrado dei materiali e quindi di tenere in considerazione ilcomportamento non lineare dei materiali durante la simulazione numerica nei sitidi analisi (curve_lomb.xls);- di scegliere il modello di analisi più appropriato in funzione sia della complessitàdel modello geologico del sottosuolo sia della suscettibilità dei materiali ad esibireun comportamento non lineare in relazione all’evento sismico atteso nell’areacampione;- di costruire una prima banca dati geotecnica dei materiali più rappresentativi delsottosuolo lombardo (schede di valutazione).Pertanto il piano di prove geotecniche condotte ha compreso i seguenti principalitipi di prove:- prove indici (misure di densità, contenuto d’acqua naturale, distribuzione granulometrica,limiti di Atterberg);- prove edometriche a incrementi di carico di tipo convenzionale (EDO), cioè condottecon modalità standard, al fine di determinare il grado di sovraconsolidazioneed i parametri di compressibilità e consolidazione edometrica, e in particolare glieffetti viscosi a lungo termine;- prove edometriche a incrementi di carico condotte con modalità non standard (E-DO-NS), cioè effettuando tre cicli di carico, scarico e ricarico;- prove dinamiche e cicliche con l’apparecchio di colonna risonante (RC) e di tagliotorsionale ciclico (TTC), mirate alla misura dei parametri dinamici, e cioè dei valoriiniziali di G 0 e D 0 e delle loro variazioni con la pressione efficace di confinamento,’ 0 , con l’indice dei vuoti, e, e con il tempo t (‘time effects’), le leggi di variazionecon l’ampiezza della deformazione, G(), D() e le soglie di deformazione elastica,l, e volumetrica, v.Le modalità di prova seguite per la misura dei parametri dinamici sono state leseguenti:- Fase 1: sul provino, saturato e consolidato isotropicamente ad un valore di tensione' 0 , sono state eseguite misure del modulo di taglio G 0 conl’apparecchio di RC a diversi valori della deformazione di taglio;25

- Fase 2: la tensione efficace è stata quindi elevata al successivo valore prefissatodi consolidazione ripetendo quindi, con l’apparecchiatura RC, le misure diG 0 (e talora anche del rapporto di smorzamento D 0 ) a prefissati intervalli ditempo (1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, 120, 180, 240, 480, 1440 minuti); a consolidazioneprimaria avvenuta, le misure sono state ripetute per diversi valoridella deformazione di taglio;- Fase 3: è stato quindi applicato il valore di tensione efficace di consolidazione corrispondenteall’incirca alla tensione litostatica efficace media ripetendo leoperazioni della Fase 2;- Fase 4: utilizzando l’apparecchio di taglio torsionale TTC e a drenaggio impedito,sono state eseguite misure di G e di D per valori crescenti dell’ampiezzadella deformazione di taglio fino al raggiungimento della soglia volumetricav;- Fase 5: dopo avere fatto dissipare le sovrapressioni interstiziali generatesi nellaprova TTC, sono state quindi effettuate misure di G e di D conl’apparecchio di colonna risonante.È da osservare che nel caso di campioni molto superficiali è stato applicato un sologradino di carico per la consolidazione. In tal caso non è stata eseguita la Fase 2.Nelle usuali condizioni geometriche e di drenaggio la consolidazione primaria èesaurita in un tempo inferiore a 1000 min, e spesso inferiore a 500 min, cosicché leultime determinazioni di G 0 evidenziano l’effetto della consolidazione secondaria (effettiviscosi). Nel caso di terreni normalconsolidati o debolmente sovraconsolidati eplastici (come quelli in esame) gli effetti del tempo sul modulo di taglio possono essererilevanti e la loro messa in conto può ridurre notevolmente le discrepanze tra i valoridi G 0 misurati in sito e in laboratorio.Nella Tabella seguente sono riportate le analisi di laboratorio effettuate, ove conla sigla “Class” sono indicate le prove geotecniche per la classificazione dei materiali,con “EDO” la prova di compressione edometrica, con “RC” la prova di colonna risonante,con “TTC” la prova di taglio torsionale ciclico e con “NS” le prove eseguite conmodalità non standard:SondaggioQuotaboccaforo[ m ]Prof.max[ m ]Prof. falda[ m ]CampioneQuota prelievocampioni[ m ]Class. EDO RCS3 212.0 28.00 26.50F1 14.00-14.50 X X (NS) X XF2 16.00-16.50 X X (NS) X XF1 1.60-2.20 X X X XS5 208.4 20.00 2.00-7.50* F2 9.00-9.60 X X X XF3 12.00-12.60 X non analizzabileS6 209.2 10.00 10.00 F1 1.60-2.10 X X X XS7 207.6 15.00 14.50F1 1.60-2.10 X X X XF2 3.00-3.70 X X X XF1 4.50-5.20 X non analizzabileS8 207.2 20.00 2.50 F2 8.00-8.70 X X X XF3 11.00-11.70 X X X X* falda sospesaI campioni S3-F1 e S3-F2 sono stati estratti a profondità poco diversa (a 14.0m ilcampione F1 e a 16.0m il campione F2); la descrizione dei due campioni è la seguente:TTC26

- Campione S3-F1 (lunghezza 63 cm): limo ghiaioso con argilla di colore marronerossastro, di consistenza medio alta, con elementi litoidi, di varia natura con dimensionigeneralmente millimetriche, ma talvolta maggiori fino ad un massimo di2.5 cm, con spigoli da vivi a sub-arrotondati;- Campione S3-F2 (lunghezza 53 cm): limo con argilla sabbioso di colore marronerossastro, di consistenza elevata, con presenza diffusa di elementi lapidei di varianatura con dimensioni generalmente millimetriche, ma talvolta maggiori fino ad unmassimo di 1.2 cm, con spigoli vivi.La parte alta del campione S3-F2 non è risultata utilizzabile per la formazione diprovini in quanto molle e alterata, probabilmente a causa di disturbo indotto dallemanovre di campionamento.Per entrambi i campioni la presenza dei clasti ha reso difficile la formazione diprovini indisturbati. Tuttavia i provini sottoposti a prove di colonna risonante, tagliotorsionale e a prove edometriche non standard sono risultati di buona qualità.Nella Tabella seguente si riportano i parametri geotecnici ottenuti dalle prove dilaboratorio per i due campioni S3-F1 e S3-F2:Campione S3-F1 S3-F220.0119.66Peso di volume naturale - [kN/m 3 19.83 (EDO-NS) 19.22 (EDO-NS)]20.22 (RC)20.09 (RC)20.22 (TTC)20.09 (TTC)Peso di volume dei grani - s [kN/m 3 ]Pocket Penetrometer - P.P. [kPa]25.7425.74 (RC)25.74 (TTC)160 (parte alta)260 (parte bassa)26.0426.04 (RC)26.04 (TTC)295 (parte bassa)345 (parte bassa)Limite di liquidità - w L [%] 40 49Limite di plasticità - w P [%] 16 19Indice di plasticità - I P [%] 24 30Contenuto naturale d’acqua - w [%]20.6020.60 (EDO)20.33 (RC)20.33 (TTC)22.821.8 (EDO)22.26 (RC)22.30 (TTC)Indice di consistenza - I c * 0.81 0.91Indice dei vuoti iniziale - e o0.566 (EDO-NS)0.522 (RC)0.532 (TTC)0.650 (EDO)0.565 (RC)0.584 (TTC)Tensione verticale efficace in sito ’ v0 - [kPa] 285 319Grado di saturazione - S r ** [%] 100 98,5Coefficiente di spinta a riposo - K 0 *** 0.54 0.57Indice di compressione - C c 0.147 0.153Indice di rigonfiamento - C s 0.021 0.022Coefficiente di consolidazione secondaria - C 0.0008 0.0008Coefficiente di consolidazione verticale - c v [m 2 /s] 9.1810 -7 2.3510 -7Pressione di consolidazione in sito - ’ p [kPa] 720 350Grado di consolidazione - OCR 2.50 1.08* Valore ottenuto utilizzando i valori medi di w** Stima eseguita con l’espressione S r = wG S /e 0 (valori medi)*** Stima eseguita con l’equazione di Massarsch (1979): K 0 =0.44+0.42I p /10027

I dati sperimentali ottenuti dalle prove dinamiche sono stati utilizzati per determinareil legame sforzi-deformazioni, mediante il modello iperbolico di Hardin e Drnevichnella forma modificata da Yokota et al (1981) 2 : i dati ricavati dalle prove sonostati adattati al modello, i cui parametri sono stati determinati mediante regressionilineari su variabili logaritmiche.Nella Tabella seguente sono riportati i valori delle deformazioni di taglio corrispondentialla soglia lineare, l , e alla soglia volumetrica, v . La soglia lineare è statadeterminata convenzionalmente come valore dell’ampiezza della deformazione di tagliocorrispondente al valore del rapporto G/G 0 uguale a 0.95. La soglia volumetrica v è stata definita come il valore della deformazione di taglio a cui corrisponde un incrementodelle pressioni interstiziali in prove non drenate pari a l’1% della pressioneefficace di confinamento.CampioneS3-F1’ 0 =0.250 MPaI p = 24 %S3-F2’ 0 =0.300 MPaI p = 30 %RC TTC RC TTC l [%] 3.210 -3 5.510 -3 4.110 -3 5.010 -3 v [%] 2.210 -2 2.010 -2I campioni estratti dai sondaggi S5, S6 provengono da depositi lacustri di originepost-glaciale, per i quali la data presunta dell’ultimo evento significativo nella loroformazione può ritenersi compresa tra 115.000 – 40.000 anni.Le caratteristiche dei campioni sono risultate le seguenti:- Campione S5-F1 (lunghezza 56cm): il campione è risultato composto di parti dicaratteristiche diverse e sono stati distinti quattro pezzi denominati rispettivamentedall’alto verso il basso A, C, B, D così classificati:- Pezzo A (lunghezza 10cm): sabbia prevalentemente fine con limo, di colore nocciolagrigiastro;- Pezzo B (lunghezza 9cm): limo con sabbia prevalentemente fine, di colore avanagrigiastro;- Pezzo C (lunghezza 28cm) : limo argilloso di colore avana chiaro con venaturegrigie, consistente; sporadica presenza di elementi ghiaiosi di forma generalmenteappiattita, con spigoli subarrotondati e con massima dimensione pari a circa1,5 cm;- Pezzo D (lunghezza 9cm): limo argilloso di colore avana chiaro con venature grigie,consistente;- Campione S5-F2 (lunghezza 45cm): limo argilloso di colore grigio moderatamenteconsistente. Il materiale presenta una tessitura stratificata;- Campione S5-F3 (lunghezza 55cm): sabbia fine limosa di natura silicea e coloregrigio, poco addensata; la natura del materiale non consente di realizzare deiprovini;- Campione S6-F1 (lunghezza 45cm): limo sabbioso debolmente argilloso di coloregrigio, bruno nocciola, molto consistente;Dal confronto delle descrizioni di stratigrafia e di laboratorio risultano alcune differenzema non particolarmente significative.2Yokota K., Imai T., Konno M., 1981. Dynamic deformation characteristics of soils determined by laboratory tests. OYO TechnicalReport n. 3, pp. 13-3728

Le proprietà indici e i parametri fisici e di deformabilità relativi ai 4 campioni sonosintetizzati nella Tabella seguente. I campioni S5-F1 e S6-F1 estratti a piccola profondità,nella zona vadosa (sopra il livello di falda) risultano sovraconsolidati per effettodella suzione, dell’oscillazione stagionale del livello di falda e per altri effetti “disuperficie”.Campione S5-F1 S5-F2 S5-F3 S6-F1[kN/m 3 ] s [kN/m 3 ]P.P. [kPa]w L [%]w P [%]I P [%]w [%]19.12 (C)18.96 (C) (EDO)19.28 (C) (RC)19.29 (C) (TTC)26.73 (C)27.9 (D)26.73 (C) (RC)26.73 (C) (TTC)255-310 (C)225-245 (D)31 (C)34 (D)18 (C)19 (D)13(C)15(D)20.6 (A)20.5 (B)28.4(C)27.9 (D)28.3 (C)(EDO)28.8 (C) (RC)28.3 (C) (TTC)19.0019.25 (EDO)18.75 (RC)18.76 (TTC)26.9226.92 (RC)26.92 (TTC)70-80 (parte alta)60-70 (parte bassa)18.47--19.3619.40 (EDO)19.32 (RC)19.31 (TTC)26.2126.21(RC)26.21 (TTC)235-265 (parte alta)330-350 (parte bassa)31 - 2617 - 1614 - 1032.3 (parte alta)31.7 (parte bassa)28.00 (EDO)34.78 (RC)34.8 (TTC)17.217.5 (parte alta)26.0 (parte bassa)27.2 (EDO)25.04 (RC)25.00 (TTC)I c * 0.196 (C) - 0.022 - 0.022e o0.809 (C) (EDO)0.775 (C) (RC)0.778 (C) (TTC)0.790 (EDO)0.933 (RC)0.934 (TTC)-0.718 (EDO)0.698 (RC)0.697 (TTC)’ v0 [kPa] 33 (C) 107 - 35S r ** [%] 98.50 100 - 97.91K 0 *** 0.499 0,499 - 0,482C c 0.229 (C) 0.173 - 0.159C s 0.046 0.030 - 0.033C 0.0023 0.0062 - 0.0044c v [m 2 /s] 1.3310 -7 4.2710 -7 - 2.4310 -7’ p [kPa] 520 180 - 310OCR 15.8 1.7 - 8.9* Valore ottenuto utilizzando i valori medi di w** Stima eseguita con l’espressione S r = wG S /e 0 (valori medi)*** Stima eseguita con l’equazione di Massarsch (1979): K 0 =0.44+0.42I p /100I dati sperimentali ottenuti dalle prove dinamiche sono stati utilizzati per determinareil legame sforzi-deformazioni, mediante il modello iperbolico di Hardin e Drne-29

vich nella forma modificata da Yokota et al (1981): i dati ricavati dalle prove sono statiadattati al modello, i cui parametri sono stati determinati mediante regressioni linearisu variabili logaritmiche.Nella Tabella seguente sono riportati i valori delle deformazioni di taglio corrispondentialla soglia lineare, l , e alla soglia volumetrica, v . La soglia lineare è statadeterminata convenzionalmente come valore dell’ampiezza della deformazione di tagliocorrispondente al valore del rapporto G/G 0 uguale a 0.95. La soglia volumetrica v è stata definita come il valore della deformazione di taglio a cui corrisponde un incrementodelle pressioni interstiziali in prove non drenate pari a l’1% della pressioneefficace di confinamento.CampioneS5-F1’ 0 = 0.040 MPaI p = 14 %S5-F2’ 0 = 0.112 MPaI p = 14 %S6-F1’ 0 = 0.050 MPaI p = 10 %RC TTC RC TTC RC TTC l 1.6510 -3 2.0910 -3 1.0510 -3 3.9210 -3 6.8010 -4 1.1910 -3 V 3.9510 -2 2.4410 -2 2.1010 -2I campioni S7-F1, S7-F2, S8-F1, S8-F2 e S8-F3 sono stati estratti a profondità di1.6m per il campione S7-F1, 14.55m per il campione S7-F2, 4.5m per il campioneS8-F1, 8.0m per S8-F2 e 11.0m per S8-F3; la descrizione dei due campioni è la seguente:- Campione S7-F1 (lunghezza 37cm): argilla limosa moderatamente consistente, dicolore grigio scuro;- Campione S7-F2 (lunghezza 45cm): limo argilloso sabbioso di colore grigio, di variaconsistenza. La parte bassa (4cm) è costituita da sabbia fine grigia, esclusadalle analisi. Presenza di elementi ghiaiosi di colore nero (prevalenti) e biancastro,entrambi con reazione violenta all’acido cloridrico; la forma dei grani è dalamellare a subsferoidale con spigoli da subangolari ad arrotondati; la massimadimensione è pari a circa 2cm. Le analisi sono state effettuate soltanto sul pezzocentrale (circa 15cm), mentre le estremità sono state scartate per eccesso dirammollimento.- Campione S8-F1 (lunghezza 54cm): terreno poco plastico costituito da limo argillosodi colore grigio chiaro privo di consistenza; la natura del materiale non consentedi realizzare dei provini;- Campione S8-F2 (lunghezza 59cm): limo argilloso di colore grigio scuro, quasiprivo di consistenza. La parte bassa (4cm) è costituita da sabbia fine di coloregrigio scuro, poco addensata, esclusa dalle analisi;- Campione S8-F3 (lunghezza 61cm): limo argilloso di colore grigio, quasi privo diconsistenza. Sporadica presenza di elementi litoidi di colore nero, con spigoli subangolarie dimensioni pari a 4-8mm, che mostrano una reazione significativaall’acido cloridrico. La parte alta (3cm) è costituita da sabbia finissima di coloregrigio scuro, esclusa dalle analisi. Sempre nella parte alta si riscontrano dei passaggidi sabbia finissima dello spessore inferiore al millimetro.Dal confronto delle descrizioni di stratigrafia e di laboratorio risultano alcune differenzesignificative, soprattutto per quanto riguarda la componente sabbiosa e argillosa.Infatti, all’apertura della fustella la componente argillosa è risultata prevalente e il30

materiale esaminato per le prove di classificazione è sempre risultato tutto passanteal setaccio N.40.Come sopraccennato, dalla carota S8-F1 non è stato possibile effettuare dei provini.Perciò sono state effettuate solamente prove di classificazione.Nella Tabella seguente si riportano i parametri geotecnici ottenuti dalle prove dilaboratorio per i 5 campioni S7-F1, S7-F2, S8-F1, S8-F2 e S8-F3:Campione S7-F1 S7-F2 S8-F1 S8-F2 S8-F3[kN/m 3 ] s [kN/m 3 ]P.P. [kPa]17.5917.59 (EDO)17.95 (RC)17.59 (TTC)26.1126.11 (RC)26.11 (TTC)80 (parte alta)100 (parte bassa)20.1119.82 (EDO)20.39 (RC)20.39 (TTC)26.0926.10 (RC)26.09 (TTC)--18.4718.42 (EDO)18.26 (RC)18.26 (TTC)26.7926.79 (RC)26.79 (TTC)160-215 - 1019.3318.45 (EDO)19.40 (RC)19.40 (TTC)26.7026.70 (RC)26.70 (TTC)° (parte alta)25 (parte bassa)w L [%] 61 32 25 34 26w P [%] 25 17 16 17 17I P [%] 36 15 9 17 9w [%]36.437.4 (EDO)38.0 (RC)38.0 (TTC)44.5 (parte alta)39.7 (parte bassa)21.4 (parte centrale) 26.5 (parte alta)26.1 (EDO) 28.3 (parte bassa)23.08 (RC)23.08 (TTC)35.237.7 (EDO)37.6 (RC)37.6 (TTC)24.5 (parte bassa)38.1 (EDO)29.7 (RC)29.7 (TTC)I c * 0.65 0.572 -0.27 -0.14 -0.50e o1.039 (EDO)1.002 (RC)1.048 (TTC)0.661 (EDO)0.569 (RC)0.575 (TTC)-1.002 (EDO)1.009 RC)1.018 (TTC)0.998 (EDO)0.783 (RC)0.785 (TTC)’ v0 [kPa] 32.5 66 - 97 133S r ** [%] 96.8 100 - 100.0 97.1K 0 *** 0.59 0,503 - 0.51 0.48C c 0,302 0.163 - 0.263 0.288C s 0,073 0.032 - 0.016 0.060C 0.0041 0.0026 - 0.0055 0.0056c v [m 2 /s] 1.1510 -8 5.3610 -7 - 1.1810 -7 2.6910 -7’ p [kPa] 110 310 - 110 135OCR 3.38 4.7 - 1.15 1.02° misura non possibileI dati sperimentali ottenuti dalle prove dinamiche sono stati utilizzati per determinareil legame sforzi-deformazioni, mediante il modello iperbolico di Hardin e Drnevichnella forma modificata da Yokota et al (1981): i dati ricavati dalle prove sono statiadattati al modello, i cui parametri sono stati determinati mediante regressioni linearisu variabili logaritmiche.Nella Tabella seguente sono riportati i valori delle deformazioni di taglio corrispondentialla soglia lineare, l , e alla soglia volumetrica, v . La soglia lineare è stata31

determinata convenzionalmente come valore dell’ampiezza della deformazione di tagliocorrispondente al valore del rapporto G/G 0 uguale a 0.95. La soglia volumetrica v è stata definita come il valore della deformazione di taglio a cui corrisponde un incrementodelle pressioni interstiziali in prove non drenate pari a l’1% della pressioneefficace di confinamento.CampioneS7-F1’ 0 =0.050 MPaI p = 36 %S7-F2’ 0 = 0.070 MPaI p = 15 %S8-F2’ 0 =0.150 MPaI p = 17 %S8-F3’ 0 =0.275 MPaI p = 9 %RC RC TTC RC TTC RC TTC l 6.310 -3 3.3210 -3 2.6710 -3 5.010 -3 4.610 -3 4.010 -3 4.210 -3 v 7.310 -2 3.8710 -2 3.910 -2 2.810 -2In Allegato 4 si riportano i certificati di prova.32

5. MODELLAZIONE DEL MOTO DI INPUTAl fine di effettuare la modellazione numerica per la valutazione degli effetti di sito,è necessario avere a disposizione accelerogrammi e spettri di risposta, da utilizzarecome input sismici nella modellazione stessa.A tal fine è stato seguito un percorso che ha portato alla individuazione di tali accelerogrammie spettri di risposta.Sulla base dei valori di accelerazione massima (a max ) del suolo attesi in Lombardiacon probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni (corrispondente a un periodo diritorno di 475 anni) e riferiti a suoli molto rigidi (Vs>800 m/s), disponibili dalla carta dipericolosità sismica dell’Italia redatta dal Gruppo di Lavoro 2004 3 , sono stati sceltidue comuni per cui sono attesi i valori massimo e minimo nell’ambito del territorio regionale:Comuni di Sirmione (BS) e Vizzola Ticino (VA).Per i due comuni scelti è stata applicata la procedura di analisi utilizzata dalGruppo di Lavoro 2004 per la redazione della carta di pericolosità sismica nazionale,seguendo lo stesso albero logico, a meno dei rami che utilizzano come leggi di attenuazionequelle regionali proposte da Malagnini 4,5 , in quanto non prevedono comedati di output le ordinate spettrale degli spettri di risposta.I valori delle ordinate spettrali, ricavati mediando i rispettivi valori di output ottenutidall’applicazione dei rami che prevedono l’utilizzo delle leggi di attenuazione di Sabetta-Pugliese6 e di Ambraseys 7,8 per una probabilità di eccedenza del 10% in 50anni, sono stati normalizzati al rispettivo valore di a max contenuto nella carta di pericolosità2004.Per ciascun spettro isoprobabile, sono stati generati 3 accelerogrammi sintetici,attraverso la procedura proposta da Sabetta e Pugliese, e per i quali sono stati ricalcolatigli spettri di risposta in pseudoaccelerazione al 5% dello smorzamento critico,gli spettri di Fourier e alcuni parametri rappresentativi. La procedura di generazionerichiede i valori dell’intensità di Arias 9 e della durata della fase significativadell’accelerogramma; per ottenere questi parametri si è utilizzata la legge di attenuazionedi Sabetta-Pugliese scegliendo tre coppie di valori magnitudo-distanza compatibilicon il valore di a max atteso. Gli accelerogrammi così ricavati sono stati ulteriormenteelaborati per renderli maggiormente compatibili con lo spettro di target isoprobabile.Le analisi numeriche saranno pertanto condotte utilizzando i 3 diversi input di riferimentoper ciascun comune.Si è inoltre proceduto alla messa a punto della banca dati contenente gli accelerogrammiattesi per tutti i comuni della Regione Lombardia (lo-acc), in particolare3 Gruppo di Lavoro 2004 - Redazione della mappa di pericolosità sismica prevista dall’Ordinanza PCM 3274 del 20marzo 2003. Rapporto conclusivo per il Dipartimento di Protezione Civile, INGV, Milano-Roma, pp 65 + 5 appendici,aprile 2004.4Malagnini L., Herrmann R,B., Di Bona M. - Ground motion scaling in the Apennines (Italy).Bull. Seism. Soc. Am., 90, 4,pp 1062-1081, 2000.5Malagnini L., Akinci A., Herrmann R,B., Pino N.A., Scognamiglio L., Characteristics of the ground motion in northeasternItaly. Bull. Seism. Soc. Am., 92, 6, pp 2186-2204, 2002.6Sabetta, F., Pugliese, A., Estimation of response spectra and simulation of nonstationary earthquake ground motion.Bull. Seism. Soc. Am., vol. 86, N° 2, pp 337-352, 1996.7Ambraseys N.N., Srbulov M., Earthquake induced displacement of slopes. Soil Dynamics and Earthquake Engineering,14, pp 59-71, 1995.8Ambraseys N.N., Simpson K.A., Bommer J.J., Prediction of horizontal response spectra in Europe. Earth. Eng. Struct.Dyn. 25, pp 371-400, 1996.9Arias A., A measure of earthquake intensity, Seismic design for nuclear power plants, R.J.Hansen ed., MassachusettsInstitute of Technology, 1970.33

seguendo la metodologia su esposta, per ogni comune si sono forniti 12 accelerogrammi,considerando due periodi di ritorno (475 e 975 anni); ogni serie di 6 accelerogrammiè caratterizzata dall’avere tre accelerogrammi basati sull’utilizzo della leggedi attenuazione senza deviazione standard e tre con la deviazione standard. Perogni caso, i tre accelerogrammi si distinguono per il variare della coppia di valori Magnitudo-distanzacompatibili con il valore di a max atteso.34

6. MODELLAZIONE DELLA RISPOSTA SISMICA AL SITO6.1. PremessaAll’interno dell’area campione sono state individuate alcune situazioni tipo monodimensionalie bidimensionali da analizzare tramite modellazione numerica della rispostasismica in superficie, intesa in termini di amplificazioni dinamiche del moto sismicoatteso ed espresso in termini sia di fattori di amplificazione Fa sia in termini dispettri di risposta elastici in pseudoaccelerazione al 5% dello smorzamento critico.Dagli spettri elastici in pseudovelocità al 5% dello smorzamento critico (PSV) èstata calcolata l’intensità spettrale (SI) (Housner, 1965) 10 nei seguenti intervalli di periodo:0.1-0.5 s : assunto come rappresentativo del periodo proprio della maggior parte degliedifici presenti nel territorio regionale, ovvero edifici con strutture particolarmenterigide e sviluppo verticale indicativamente fino a 5 piani∫ 0 50 1 0 5= ..(PSV )0.1SI.PSV(T, )dT0.5-1.5 s : assunto come rappresentativo del periodo proprio dei alcuni edifici presentinei centri urbani più sviluppati del territorio regionale, ovvero edifici construtture flessibili e sviluppo verticale indicativamente compreso tra i 5 e i15 piani1.5SI0. 51.5(PSV ) PSV(T, )dT0.5Il Fattore di amplificazione Fa è definito come il rapporto tra le intensità spettralicalcolate sugli spettri di risposta in pseudovelocità al 5% dello smorzamento criticodel moto in superficie e del moto di input, calcolati per i 2 diversi intervalli di periodo,in funzione delle diverse tipologie di edifici:Fa0.10.5SISI0.10.50.10.5(output )(input )Fa0.51.5SISI0.51.50.51.5(output )( input )Le modellazioni sono state eseguite considerando separatamente i 6 accelerogrammidei Comuni di Sirmione (BS) e Vizzola Ticino (VA).I risultati delle analisi ottenuti dalle simulazioni eseguite per ciascuna situazioneindividuata sono stati elaborati al fine di ottenere:- per le situazioni monodimensionali un unico valore di Fa;- per le situazioni bidimensionali i valori di Fa lungo la traccia della sezione individuata- le schede di valutazione da utilizzarsi nell’ambito del 2° livello di approfondimento10 Housner GW., 1952. Spectral Intensities of strong motion earthquakes. Proc. of the Symposium on Earthquakes andBlast Effects on Structures. Earth. Eng. Res. Inst.35

6.2. Codici di calcolo utilizzatiI codici di calcolo utilizzati sono sia monodimenionali (1D) sia bidimensionali (2D)ad elementi finiti (FEM) e ad elementi di contorno (BEM), in relazione alla complessitàgeologica del sito in esame e alla disponibilità di dati geologico-stratigrafici.Tutti i codici utilizzati considerano come eccitazione un’onda elastica trasversalepiana di tipo SH, ipotesi valida nel caso si consideri la sorgente sismica molto lontana(condizioni far-field), per cui è possibile considerare le onde provenientidall’infinito con direzione di propagazione verticale verso l’alto.Il moto di input è rappresentato sotto forma di storia temporale dell’accelerazioneed è applicato alla base del modello 1D o 2D.Per le analisi con modelli 1D si è utilizzato il programma SHAKE91 modificato (Idrisse Sun, 1993) 11 , finalizzato ad analizzare siti caratterizzati da strati piano paralleli,ipotizzando lateralmente omogenea la stratigrafia presente ai lati della verticale dianalisi.Il codice di calcolo utilizza la trattazione del mezzo stratificato per tenere in considerazionel’eterogeneità verticale del sottosuolo, impiegando un modello continuo.Il modello fisico utilizzato è quello a strati continui ed omogenei a comportamentoviscoelastico linearizzato di Kelvin-Voigt e consiste di n strati piani e paralleli di e-stensione orizzontale infinita su un semispazio corrispondente al bedrock su cui siapplica il moto di input (onde S) verticalmente: ogni strato è considerato omogeneoed isotropo ed è caratterizzato dallo spessore h, dalla densità dal modulo di taglioiniziale G 0 e dal rapporto di smorzamento iniziale D 0 .La frontiera inferiore (bedrock) è considerata deformabile, in modo da evitarel’intrappolamento, all’interno del modello, dell’energia associata alle onde riflesse etenere cosi in conto la perdita di energia per radiazione o smorzamento geometrico;infatti una frontiera perfettamente rigida riflette completamente le onde riflesse dallasuperficie, mentre nel caso di una frontiera deformabile parte delle onde vengonotrasmesse nella roccia sottostante. Pertanto il codice di calcolo richiede anche i parametridel bedrock, ovvero la densità , la velocità delle onde S e lo smorzamento D(considerato costante), utilizzati per il calcolo del contrasto di impedenza sismicaroccia-terreno.Il programma adotta l’analisi lineare equivalente per considerare, nella soluzionedell’equilibrio dinamico del sistema, il legame non lineare: tale analisi consistenell’esecuzione di una sequenza di analisi lineari complete con aggiornamento successivodei parametri di rigidezza e smorzamento fino al soddisfacimento di un prefissatocriterio di convergenza.Il processo di calcolo è pertanto iterativo ed opera nel dominio delle frequenze, u-tilizzando l’analisi di Fourier; per ogni iterazione o ciclo viene calcolato il motodell’intero sistema mediante le seguenti fasi:- l’accelerogramma di input applicato al modello è definito nel dominio del tempo eviene reso artificiosamente periodico (con periodo T 0 pari alla sua durata) per decomporlonella somma di infinite funzioni armoniche di frequenza crescente a partiredal valore f 0 =1/T 0 ; l’ampiezza e la fase di ciascuna armonica definiscono una11 Idriss I.M., Sun J.I., 1992. User’s manual for SHAKE91, A computer program for conducting equivalent linear seismicresponse analyses of horizontally layered soil deposits. Report of Dip. of Civil & Environmental Eng., University of California,Davis36

variabile complessa X(f) associabile a ciascun valore di frequenza f, che rappresentala trasformata di Fourier;- tramite l’algoritmo FFT (Fast Fourier Transform), che opera in forma discreta susegnali campionati ad intervalli t costanti, si passa dal dominio del tempo al dominiodelle frequenze, trasformando l’accelerogramma nel corrispondente spettrodi Fourier, attraverso la trasformata diretta;- attraverso la soluzione teorica relativa ad un modello di sottosuolo a strati continui,omogenei a comportamento visco-elastico poggiante su substrato deformabileviene calcolata la funzione di trasferimento tra strato e strato, in base alle proprietàmeccaniche del modello del sottosuolo, partendo dall’equazione differenzialedi equilibrio dinamico che governa il fenomeno della propagazione monodimensionaledelle onde all’interno di un corpo elastico ed imponendo la continuitàtra deformazioni e tensioni tra lo strato n e lo strato n+1; la funzione di trasferimentoè caratterizzata da uno spettro di ampiezza (funzione di amplificazione) eda uno spettro di fase; la funzione di amplificazione ha un significato fisico piùimmediato, in quanto indica quali componenti del moto sismico sono amplificate osmorzate durante il passaggio attraverso il terreno e in che rapporto;- attraverso l’operazione di convoluzione cioè il prodotto frequenza per frequenzatra lo spettro di Fourier del moto di input e la funzione di trasferimento del modellodi sottosuolo si calcola lo spettro di Fourier del moto in superficie;- tramite l’algoritmo IFFT (Inverse Fast Fourier Transform), che opera in forma discretasu segnali campionati a intervalli t costanti, si passa dal dominio delle frequenzeal dominio del tempo, trasformando lo spettro di Fourier nel corrispondenteaccelerogramma, tramite l’antitrasformata o trasformata inversa;- attraverso integrazioni nel tempo si ottiene per l’accelerogramma di superficiel’andamento dello spostamento del suolo nel tempo;- attraverso la derivata dello spostamento rispetto alla profondità si ottienel’andamento della deformazione tangenziale nel tempo, da cui si estrae il valoredella deformazione tangenziale massima prodotto al terreno dal moto di input.La procedura di iterazione sui parametri consiste nel calcolare ad ogni ciclo unvalore di deformazione tangenziale mediamente rappresentativo della storia irregolaredi deformazione del sistema ottenuto attraverso un’aliquota prefissata (tipicamente0.65-0.67) del valore massimo della deformazione tangenziale calcolata rispetto altempo; in funzione di tale valore caratteristico medio della deformazione di taglio siaggiornano, tramite le curve di decadimento G/G 0 e di smorzamento D, i valori di rigidezzae smorzamento da utilizzarsi nel ciclo di iterazione successivo; la proceduradi iterazione va continuata per un numero di cicli tali affinché il valore di deformazionetangenziale caratteristica di un ciclo sia uguale a quella del ciclo precedente ameno di un valore di tolleranza prefissato (tipicamente dell’ordine della 3 a cifra decimale).Il codice di calcolo incorpora l’espressione del modulo di taglio non dipendentedalla frequenza, ipotesi congruente con il tipo di onde e la situazione stratigrafica e-saminata; si ipotizza infatti assenza di dispersione di energia attraverso i bordi lateralidel modello e una dispersione per attrito interno del materiale, non dipendente pertantodalla frequenza: il calcolo adotta un modulo di taglio complesso che di fatto simulala dissipazione isteretica, attraverso il coefficiente b, dato dal rapporto tra D e lafrequenza fondamentale 1 dell’intero sistema dinamico.37

Per le analisi con modelli 2D ad elementi finiti (FEM) si è utilizzato il programmaQUAD 4v_p, nato dalla revisione del programma QUAD4 e QUAD4M (Hudson et al.,1993) 12 ad elementi finiti; esso permette di modellare qualsiasi sezione caratterizzatada diversi materiali con qualsiasi andamento geometrico.Il programma utilizza il metodo degli elementi finiti in stato di deformazione piana,discretizzando il dominio del continuo in un sistema equivalente di sottodomini piùpiccoli, tali che il loro assemblaggio dia luogo alla struttura reale, tenendo adeguatamentein considerazione la sua eterogeneità geometrica e le condizioni al contorno.La procedura numerica richiede la discretizzazione del dominio in una mesh dielementi triangolari e/o quadrilateri, le cui dimensioni devono soddisfare precise relazioni,tali da ottimizzare la discretizzazione; in particolare l’altezza dell’elemento deveessere minore o uguale al rapporto tra il valore minimo della Vs presente nel modelloe 5 volte la massima frequenza che si vuole analizzare; la larghezza (l) non deve superare10 volte l’altezza (h) dove il bedrock è più profondo e 5 volte l’altezza dove ilbedrock è più superficiale (presso la frontiera laterale).La costruzione della mesh può essere eseguita in diversi modi a seconda dellacomplessità del modello del sottosuolo e in funzione del dettaglio con cui si conosceil reale andamento geometrico dei corpi sedimentari:- nel caso in cui la situazione stratigrafica sia piuttosto semplice con corpi stratificatiad andamento regolare e chiusure piuttosto graduali oppure nel caso in cui il gradodi approssimazione del modello bidimensionale sia piuttosto basso a causadelle scarse conoscenze stratigrafiche a disposizione, è possibile costruire unamesh costituita da elementi triangolari diversi e da elementi quadrangolari con altezzae larghezza uguali, trascurando di conservare in verticale ed in orizzontale irapporti geometrici, peraltro molto approssimati;- nel caso in cui la situazione stratigrafica sia complessa e il grado di approssimazionedel modello bidimensionale sufficientemente buono è possibile costruireuna mesh con elementi di altezza e larghezza diversa, in grado di adattarsi perfettamenteai rapporti geometrici presenti nel modello, rispettando i valori limite perl’altezza e trascurando di conservare il rapporto h/l di 5 o 10.Per la costruzione della mesh si è utilizzato il programma MESH, messo a puntodel Dipartimento di Ingegneria Strutturale, che permette la perfetta conservazionedella geometria, attraverso la costruzione di elementi triangolari e/o quadrangolari didimensioni variabili nel rispetto dei limiti dimensionali massimi imposti, e che fornisceun’analisi statistica sulle dimensioni degli elementi.Il programma QUAD4v_p utilizza un modello discreto per tenere in considerazionel’eterogeneità verticale del sottosuolo, in particolare quello a masse concentrate,in cui la stratigrafia viene ricondotta ad una serie di masse, concentrate in corrispondenzadel baricentro di ciascun elemento della mesh e collegate tra loro da molle esmorzatori viscosi in modo da costruire un sistema a n gradi di libertà. I parametriche caratterizzano il sistema sono le coordinate di ciascun nodo costituente la mesh,le masse m i , le rigidezze delle molle k i e i coefficienti di smorzamento viscoso c i .Per ciascun elemento costituente la mesh di discretizzazione vengono assegnati iseguenti parametri: densità i coefficiente di Poisson i , modulo di taglio iniziale G 0 erapporto di smorzamento iniziale D 0 ; tali parametri vengono utilizzati per calcolare le12Hudson M.B., Idriss I.M., Beikae M., 1993. QUAD4M, A computer program for evaluating the seismic response of soilstructure by variable damping finite element procedures. Report of Dip. of Civil & Environmental Eng., University of California,Davis38

matrici delle masse M i , delle rigidezze K i e degli smorzamenti C i di ciascun elementoe poi assemblate tra loro ed utilizzate per risolvere le equazioni del moto, notal’eccitazione sismica applicata al bedrock.Il codice di calcolo opera nel dominio del tempo mediante integrazione passopassocon parametri costanti per l’intera durata del sisma e variazione linearedell’accelerazione tra inizio e fine passo.Lo smorzamento viene calcolato elemento per elemento con l’espressione dellosmorzamento proporzionale alla Rayleigh: la matrice dello smorzamento è ottenibilecome combinazione lineare delle matrici delle masse e delle rigidezze attraverso duecoefficienti a e b, funzione del parametro D e della frequenza fondamentale 1 dell’intero sistema dinamico, quest’ultima calcolata in funzione dei moduli di elasticitàvalidi per il passo in esame.Il comportamento non lineare dei materiali è approssimato con il metodo della linearitàequivalente, come già descritto per il codice Shake, per cui ad ogni iterazioneviene effettuata una calibrazione dei parametri di rigidezza G e smorzamento D sullabase delle deformazioni efficaci dei singoli elementi.Pertanto in funzione delle curve di degrado del modulo di taglio valide per ciascunmateriale viene aggiornato, per ogni elemento della mesh, il parametro G e quindi lamatrice di rigidezza; viene poi ricalcolata la frequenza fondamentale 1 dell’intero sistemadinamico e, in funzione delle curve di smorzamento di ciascun materiale, vieneaggiornato il parametro D e quindi i coefficienti a e b utilizzati nell’espressione perricavare la matrice degli smorzamenti.Il moto di input è rappresentato sotto forma di storia temporale dell’accelerazioneed è applicato simultaneamente a tutti i nodi della frontiera considerata come substratodeformabile (compliant base).L’impiego dei codici di calcolo bidimensionale ad elementi finiti è ottimale nel casodi sezioni di analisi che presentino, alle due estremità, la chiusura dei depositi sulbedrock: questa situazione, infatti, è l’unica che permette di simulare le reali condizionial contorno e di valutare la risposta sismica senza il disturbo dovuto agli effettidi bordo, che, nei casi di sezioni aperte all’estremità, possono alterare di molto il risultatofinale. In tal caso è necessario scegliere in modo opportuno le condizioni alcontorno lungo le frontiere laterali, imponendo dei vincoli agli spostamenti sui nodi difrontiera oppure allargando il dominio analizzato al fine di minimizzare i disturbi.Per le analisi con modelli 2D ad elementi di contorno (BEM) è stato utilizzato ilprogramma ELCO (Callerio et al., 2000) 13 , in grado di modellare situazioni con morfologiacomplessa (creste, scarpate e dorsali), per cui l’amplificazione è prodotta dallafocalizzazione delle onde sismiche in corrispondenza delle creste, a causa dellariflessione sulla superficie libera e all’interazione fra il campo d’onda incidente e quellodiffratto.Il metodo ad elementi di contorno .discretizza il solo contorno della struttura reale,permettendo un notevole risparmio computazionale, e richiede l’uso di soluzioni fondamentali,quali le funzioni di Green, per la soluzione del problema differenziale.Il codice di calcolo considera un dominio elastico isotropo posto al di sotto dellafrontiera superficiale discretizzata attraverso segmenti rettilinei, a cui è possibile applicareil moto di input con un angolo di incidenza variabile.Il metodo degli elementi al contorno fonda le sue basi teoriche sull’equazione diequilibrio e sulla legge di Hooke, per la definizione delle tensioni in funzione degli13 Callerio A., Petrini V., Pergalani F., 2000. ELCO, A program for two-dimensional analyses using boundary elementmethod. Rapporto Tecnico, IRRS, Milano39

spostamenti valida per un mezzo isotropo elastico: il campo degli spostamenti in unpunto interno al dominio considerato è descritto dall’integrale al contorno del prodottodel tensore di Green per la forza per unità di lunghezza del contorno del dominiostesso. Tale espressione indica che lo spostamento in un qualsiasi punto del dominioè la somma degli spostamenti provocati da una distribuzione di sorgenti disposte sulcontorno e pertanto risulta nulla nel caso il punto sia esterno al dominio.La soluzione fondamentale è la funzione di Green che rappresenta lo spostamentoin un punto r di uno spazio indefinito in una direzione j per una forza unitaria in direzionei nel punto r’: essa pertanto presenta, al tendere di r a r’, una discontinuità integrabiledi tipo logaritmico che può essere estratta e posta pari a zero nel caso ilpunto non si trovi sul contorno, in modo da escludere il punto di singolarità.Il calcolo ipotizza un campo degli spostamenti continuo e viene eseguito nel dominiodelle frequenze, cioè eliminando la variabile tempo ed applicando la trasformatadi Fourier alle equazioni del moto; perciò tutte le grandezze sono espresse cometrasformate e il contorno viene discretizzato in segmenti rettilinei, per ciascuno deiquali viene assunta una funzione di forma ad andamento costante, il cui valore è riferitoal centro; le equazioni integrali si trasformano in algebriche espresse in formamatriciale, in cui la matrice contiene gli elementi provenienti dall’integrazione suglielementi eseguita con l’integrazione di Gauss a 2 nodi.Il codice di calcolo permette la valutazione dei soli effetti morfologici, considerandoi fenomeni di focalizzazione dell’onda incidente a seguito di fenomeni di riflessionesulla superficie libera e di interazione fra il campo d’onda incidente e quello diffratto;il modello considera una sola discontinuità rappresentata dall’interfaccia mezzoariae considera un mezzo omogeneo, continuo, elastico; questo escludel’applicazione del metodo a domini con forti eterogeneità.Lo svantaggio dell’utilizzo dei modelli bidimensionali ad elementi di contorno èquello di considerare le sole influenze geometriche del rilievo, senza tenere in contol’influenza associata di eventuali materiali superficiali a comportamento non lineare.La risposta sismica in superficie viene calcolata in corrispondenza di punti consideratisignificativi e ben rappresentativi delle caratteristiche morfologiche presentilungo il dominio esaminato.6.3. Analisi monodimensionaliSulla base dei dati stratigrafici raccolti in bibliografia, dei dati stratigrafici dei sondaggi,dei dati geofisici e dei dati geotecnici sono state individuate sequenze stratigrafichetipo rappresentative delle situazioni geologiche considerate.In particolare sono state individuate tre famiglie di sequenze stratigrafiche, in funzionedella litologia e quindi delle diverse proprietà geotecniche dinamiche riscontratedalle prove di laboratorio.6.3.1. LITOLOGIA GHIAIOSAPer il tratto di Val Trompia, i numerosi pozzi idrici presenti nell’area e il sondaggioS2 eseguito nell’ambito della campagna geognostica hanno mostrato una buonaomogeneità litologica areale: si tratta infatti di depositi alluvionali più o meno recenticostituiti da ghiaie e ghiaie ciottolose con matrice sabbioso limosa subordinata, conpresenza di trovanti (D>50 cm) e di locali orizzonti cementati rappresentati da conglomeratifratturati e compatti.40

L’addensamento dei materiali è variabile in modo proporzionale con la profonditàe la struttura dei depositi può essere considerata, in linea generale, granulosostenuta,per cui il continuo è dato dalla frazione granulometrica più grande.Per il settore SW della Valle del Garza il sondaggio S1 ha permesso di caratterizzarei depositi alluvionali recenti: sono rappresentati da ghiaia con sabbia e sabbiacon ghiaia con matrice limoso-argillosa di colore bruno rossastra e da argilla limosacon ghiaia a clasti spigolosi carbonatici e sottili livelli centimetrici di argilla coesiva.La litologia ghiaiosa è stata caratterizzata attraverso un possibile fuso granulometricoricostruito sulla base di dati di archivio riguardanti depositi ghiaiosi; nella Figurasi riporta il fuso granulometrico indicativo proposto per la litologia ghiaiosa:100FUSO GRANULOMETRICO ghiaie908070Passante (%)60504030201000.001 0.01 0.1 1 10 100 1000Diametro dei grani (mm)Per le ovvie difficoltà logistiche e per l’incompatibilità economica, nell’ambito dellapresente convenzione, non sono state utilizzate tecniche sofisticate adatte al prelievodi campioni indisturbati di depositi grossolani di questo tipo, quindi, non si hanno adisposizione prove di laboratorio dinamiche specifiche per questi materiali: in bibliografiasono disponibili alcuni studi sulla valutazione delle proprietà dinamiche di depositighiaiosi, tra i quali si è ritenuto particolarmente interessante lo studio condottoda Rollins, K.M., et al. (1998) 14 .Nelle Figure seguenti si riportano le curve di degrado del modulo di taglio G e lecurve di smorzamento interno D in relazione alla deformazione tangenziale proposteda Rollins ed utilizzate nelle analisi numeriche monodimensionali:G/G0Litologia ghiaiosa D%Litologia ghiaiosa1.021G/G00.80.60.4D%181512960.230.00.0001 0.001 0.01 0.1 100.0001 0.001 0.01 0.1 1 (%)14Rollins K.M., et al., 1998. Shear modulus and damping relationship for gravels, Journal of Geotechnical and GeoenvironmentalEngineering41

I depositi alluvionali presenti nel tratto di Val Trompia esaminato, sebbene presentinouna buona omogeneità litologica areale, dal punto di vista puntuale presentanouna forte eterogeneità, dovuta alla presenza di locali trovanti di spessore e profonditàmolto variabile in senso laterale.Tali trovanti si ritrovano sparsi in modo del tutto casuale all’interno dei depositi alluvionalidescritti e sono costituiti prevalentemente da porfiriti permiane appartenentialla Formazione di Collio e da arenarie feldspatiche appartenenti alla Formazione delVerrucano Lombardo, entrambe litologie molto competenti.La loro posizione, variabile lungo la verticale di sondaggio, e il loro diverso spessorepotrebbe, in qualche misura, inficiare la prova DH, a causa del differente contributoche ciascun tratto di trovante potrebbe avere in funzione della posizione del geofonoricevitore, durante la valutazione delle proprietà di rigidezza dell’orizzonte dideposito attraversato dalle onde elastiche.Sulla base di quanto sopra esposto si è scelto di eseguire, lungo il sondaggio S2,due successive e distinte prove DH sfasate di 0.5 m l’una dall’altra in modo da quantificare,in una certa misura, l’influenza della diversa posizione dei trovanti rispetto aigeofoni: si è pertanto eseguita la prova DHS2’ da 0 a 23 m e la prova DHS2’’ da 0.5a 22.5 m.Nel Grafico seguente sono riportati i 2 gradienti di Vs con la profondità ricavatidalle prove DHS2’, DHS2’’ e DHS1 e quello a gradini utilizzato nelle analisi monodimensionali.DHS1 - METODO 1 DHS2' - METODO 1Gradiente di VsDHS2'' - METODO 1Gradiente gradini usato analisiVs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 8000.02.04.06.08.010.012.0Z (m)14.016.018.020.022.024.026.028.030.0L’osservazione dei dati DH ottenuti ed interpretati con il metodo 1 ha fornito duediversi andamenti delle velocità Vs con la profondità. In funzione delle condizioni piùsfavorevoli individuate dalle 2 prove DH è stato costruito un gradiente di velocità agradini, assegnando a ciascun valore di velocità, scelto progressivamente ad intervallivariabili da 50 m/s a 100 m/s, il corrispondente valore di profondità massimacompatibile geologicamente per la litologia considerata.Si sono pertanto assegnati i seguenti valori di profondità limite e di peso di volume:Velocità Vs (m/s) Peso di volume (kN/m 3 ) Profondità massima (m)200 19.0 5250 19.0 6300 19.5 7350 20.0 8400 20.0 9500 20.5 10600 21.5 14700 22.0 1842

La Tabella mostra, per la litologia analizzata, i limiti massimi di profondità a cui siritengono compatibili determinati valori di velocità delle onde S, tenendo in considerazionel’addensamento del materiale in funzione del carico litostatico, cosi come individuatodalle prove DH. I valori del peso di volume sono stati assegnati in funzionedi alcuni dati disponibili in bibliografia.Alla velocità di 200 m/s è stata associata una profondità massima di 5 m, abbondantementesuperiore a quelle ritrovate dai dati DH, per tenere in considerazione situazionisuperficiali più sfavorevoli rispetto a quella investigata, come ad esempio lapresenza di alcuni metri di riporto antropico.Il gradiente delle Vs a gradini, utilizzato nelle analisi monodimensionali, può essereespresso sotto forma di funzione continua: approssimativamente tale funzione è:Vs 410ln(z) 480che rappresenta il limite di separazione tra il campo di validità delle analisi numerichee il campo in cui i risultati delle analisi non possono essere considerarti validi.In Figura si riporta la rappresentazione della validità sopra citata: le analisi e i relativirisultati valgono solo per quelle situazioni in cui il gradiente di velocità rispettoalla profondità, ritrovato da prove in sito, si colloca in quelle situazioni in cui il gradienteè maggiore o uguale a quello della relazione individuata.ANDAMENTO DEI VALORI DI Vs CON LA PROFONDITA'Vs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 8000510CAMPO DI VALIDITA'Z (m)1520CAMPO DI NON VALIDITA'2530Le sequenze stratigrafiche analizzate con il codice di calcolo Shake91 sono statecostruite sulla base dei gradienti sopra riportati, considerando come bedrock un ipoteticosubstrato roccioso, a cui sono stati assegnati parametri meccanici, compatibilicon quelli del substrato roccioso e presenta le seguenti proprietà meccaniche ( pesodi volume, Vs velocità onde S, D 0 rapporto di smorzamento iniziale): (kN/m 3 ) Vs (m/s) D 0 (%)24.0 800 0.5Le sequenze stratigrafiche di analisi sono state costruite facendo variare il numero,lo spessore e la velocità dei diversi strati, rispettando il gradiente di Vs e di n finoal valore di Vs pari a 700 m/s, prima di raggiungere il bedrock.43

Per ogni sequenza stratigrafica considerata è stato calcolato il periodo proprio (T)in modo pesato, considerando lo spessore e la velocità Vs di ciascun strato, mediantela seguente formula:T =4×n∑i=1n∑i=1Vs × hii=1nove h i e Vs i sono rispettivamente lo spessore e la velocità Vs dello strato i-esimo.Per ogni sequenza stratigrafica analizzata è stato calcolato, sulla base dei risultatiottenuti alla superficie del modello, il valore del Fattore di amplificazione (Fa) perl’intervallo di periodo compreso tra 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s ed è stato messo in relazioneal corrispondente periodo proprio.Le analisi sono state ripetute utilizzando i 3 accelerogrammi di input dei due comunicampione per cui sono attesi i valori massimo e minimo nell’ambito del territorioregionale: Sirmione (BS) e Vizzola Ticino (VA).Le sequenza stratigrafiche con più alto periodo proprio sono state ottenute aumentandolo spessore degli ultimi strati più competenti poggianti sul bedrock, in mododa non alterare l’andamento, negli strati superficiali, del gradiente di velocità Vsfissato.Le sequenze stratigrafiche con più basso periodo proprio sono state ottenuteconsiderando situazioni monostrato con spessore minimo di 4 m e velocità Vs variabileda 200 a 700 m/s.Le diverse coppie di valori del periodo proprio e del Fattore di amplificazione (perogni intervallo calcolato) sono state plottate su appositi Grafici T/Fa: i risultati sonoapparsi ben correlabili per l’intervallo (0.5-1.5 s), mentre sono apparsi molto dispersiper l’intervallo (0.1-0.5 s).L’alta dispersione è stata limitata distinguendo le varie coppie di valori in funzionedella velocità e dello spessore dello strato più superficiale, in modo da individuare 3distinte popolazioni di dati. I tre colori in cui sono stati distinti i dati corrispondono a 3diversi scenari litologici, in cui varia lo spessore e la velocità del primo strato, comeindicato in Tabella:Popolazione di datiCARATTERISTICHE DELLO STRATO SUPERFICIALESpessore (m)Velocità (m/s)Rosso 4 - 5 200Verde 4-6 2504 - 7 3004 - 8 3504 - 9 400Blu4 - 9 4504 - 10 5004 - 14 6004 - 18 700∑hihii44

Sulla base dei dati plottati sui Grafici T/Fa è stata costruita la curva di interpolazione,utilizzando il metodo di regressione che meglio correla i diversi valori.Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.5-1.5 s è stata utilizzata una regressionepolinomiale di 2° ordine, la cui formula è:2Fa0 . 5 1.5= - 0.58T+ 0.84T+ 0.94Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.1-0.5 s, per meglio descriverel’andamento delle 3 popolazioni, sono stati individuati 2 tratti principali in cui è statoutilizzato un diverso metodo di regressione:- polinomiale di 2° ordine nel tratto iniziale;- logaritmico nel tratto finale.Le 3 curve di correlazione ottenute sono definite dalle seguenti equazioni, valideper diversi intervalli di valori di periodo proprio T:Curva Tratto polinomiale Tratto logaritmico1230 . 08 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 8.5T 5.4T 0.95Fa0. 10.5 1.46 0.32LnT0 . 06 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 7.4T 4.8T 0.84Fa0. 10.5 1.32 0.28LnT0 . 05 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 4.7T 3.0T 0.92Fa0. 10.5 1.17 0.22LnTNelle Figure seguenti sono riportate le curve di correlazione T/Fa validi per le litologieconsiderate (sono riportati anche alcuni punti derivati dalle analisi):1.50Correlazione T - Fa 0.5-1.5 s1.451.401.35Fa 0.5-1.51.301.251.201.151.101.051.000.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00T (s)45

Correlazione T - Fa 0.1-0.5curva 1 curva 2 curva 32.01.91.81.7Fa 0.1-0.51.61.51.41.31.21.11.00.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00T (s)Per l’intervallo compreso tra 0.1-0.5 s sono disponibili 3 curve di correlazione infunzione delle caratteristiche del primo strato; in Tabella si riportano i campi di validitàdi ciascuna curva, ove con il simbolo barrato inclinato è indicato il campo di spessoriin cui l’influenza dello strato sulla risposta sismica in superficie è trascurabile,con il colore grigio è indicato il campo di non validità delle curve di correlazione, mentrecon i colori rosso, verde e blu sono indicati i campi di validità di ciascuna curva.Profondità primo strato (m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18200 1 1Velocità primo strato (m/s)250 2 2 2300 3 3 3 3350 3 3 3 3 3400 3 3 3 3 3 3450 3 3 3 3 3 3500 3 3 3 3 3 3 3600 3 3 3 3 3 3 3 3 3700 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3L’utilizzo dei 3 accelerogrammi definiti per ciascun comune di analisi fornisce unavariabilità massima di 0.1 nei valori di Fa, a parità di valore di T: questa variabilitàtiene in considerazione il diverso contenuto in frequenza del moto di input.I valori di Fa ottenuti graficamente dalle curve di correlazione o numericamentedalle rispettive equazioni devono essere approssimati alla prima cifra decimale.46

6.3.2. LITOLOGIA LIMOSO - ARGILLOSA Tipo 1 e 2Per il tratto della Valle del Garza, i pozzi idrici presenti nell’area e i sondaggi eseguitinell’ambito della campagna geognostica (S3 e S3a) hanno evidenziato la presenzadi materiali a granulometria prevalentemente fine: si tratta di depositi eluviocolluvialipiù o meno recenti.Nell’area dei sondaggi S3 e S3a i depositi eluvio-colluviali sono prevalentementefini rappresentati da argilla limosa, limo argilloso debolmente sabbioso e argilla conghiaia limoso-sabbiosa con rari clasti centimetrici spigolosi di natura carbonatica.In entrambi i casi la struttura dei depositi è, in linea generale, non granulosostenuta,per cui il continuo è dato dalla matrice fine argilloso-limosa: dal punto divista meccanico i materiali fini presenti, in percentuali diverse, nei due siti investigatisi possono considerare identici, data l’analogia genetica esistente.L’addensamento dei materiali è variabile in modo proporzionale con la profondità.La litologia limoso-argillosa è stata caratterizzata attraverso un possibile fuso granulometricoricostruito sulla base di dati di archivio riguardanti depositi prevalentementelimoso-argillosi; nella Figura si riporta il fuso granulometrico indicativo propostoper la litologia limoso-argillosa:100FUSO GRANULOMETRICO limi argillosi908070Passante (%)60504030201000.001 0.01 0.1 1 10 100 1000Diametro dei grani (mm)Nel sondaggio S3 sono stati prelevati 2 campioni indisturbati a profondità compresetra i 14 e i 16 m.Le analisi di laboratorio condotte sui campioni, prevalentemente fini, hanno permessodi caratterizzare i materiali presenti nel sondaggio S3: si tratta di argille abassa plasticità con attività normale, tipica di una composizione mineralogica prevalentementeillitica.Dalle analisi dinamiche di laboratorio condotte con le due diverse apparecchiature(colonna risonante e taglio torsionale ciclico) sui campioni indisturbati e dalla mediadei diversi valori ottenuti utilizzando il modello teorico di Yokota et al. (1981), sonostate ottenute le seguenti curve di degrado del modulo di taglio G e di smorzamentointerno D in relazione alla deformazione tangenziale , utilizzate nelle analisi monodimensionali:47

G/G0Litologia limoso-argillosaD%Litologia limoso-argillosa1.0210.81815G/G00.60.4D%12960.230.00.0001 0.001 0.01 0.1 1 (%)00.0001 0.001 0.01 0.1 1 (%)I dati ottenuti dalle prove DH3 e DH3a, realizzati con i 3 metodi hanno fornito duediversi andamenti delle velocità Vs con la profondità (come riportato nelle Figure seguenti).Gradiente VsDHS3 - METODO 1Gradiente gradini usato analisiGradiente VsGradiente gradini usato analisi DHS3a - METODO 2 DHS3a - METODO 3Z (m)Vs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 800024681012141618202224262830Z (m)Vs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 800024681012141618202224262830Si è pertanto deciso di effettuare due analisi considerando i due possibili andamentidelle velocità con la profondità e quindi considerare le litologie limoso-argillosatipo 1 e tipo 2.LITOLOGIA LIMOSO-ARGILLOSA TIPO 1Per questa litologia si sono assegnati i seguenti valori di profondità limite e di pesodi volume:Velocità Vs (m/s) Peso di volume (kN/m 3 ) Profondità massima (m)200 19.5 6250 19.5 6300 20.0 10350 20.5 12400 20.5 12450 21.0 14500 21.0 14600 21.5 16700 22.0 18Il gradiente delle Vs a gradini, utilizzato nelle analisi monodimensionali, può essereespresso sotto forma di funzione continua; approssimativamente tale funzione è:Vs = 103e0.107Z48

che rappresenta il limite di separazione tra il campo di validità delle analisi numerichee il campo in cui i risultati delle analisi non possono essere considerarti validi.In Figura si riporta la rappresentazione della validità sopra citata: le analisi e i relativirisultati valgono solo per quelle situazioni in cui il gradiente di velocità rispettoalla profondità, ritrovato da prove in sito, si colloca in quelle situazioni in cui il gradienteè maggiore o uguale a quello della relazione individuata.ANDAMENTO DEI VALORI DI Vs CON LA PROFONDITA'Vs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 8000510CAMPO DI VALIDITA'15Z (m)2025CAMPO DI NON VALIDITA'303540Le sequenze stratigrafiche analizzate con il codice di calcolo Shake91 sono statecostruite sulla base dei gradienti sopra riportati, considerando come bedrockl’ipotetico substrato roccioso utilizzato per le analisi dei materiali ghiaiosi.Le sequenze stratigrafiche di analisi sono state costruite facendo variare il numero,lo spessore e la velocità dei diversi strati, rispettando il gradiente di Vs e di n finoal valore di Vs pari a 700 m/s, prima di raggiungere il bedrock.Per ogni sequenza stratigrafica considerata è stato calcolato il periodo proprio (T)in modo pesato, considerando lo spessore e la velocità Vs di ciascun strato, analogamentea quanto eseguito per le analisi dei materiali ghiaiosi.Per ogni sequenza stratigrafica analizzata è stato calcolato, sulla base dei risultatiottenuti alla superficie del modello, il valore del Fattore di amplificazione perl’intervallo di periodo compreso tra 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s ed è stato messo in relazioneal corrispondente periodo proprio.Le analisi sono state ripetute utilizzando i 3 accelerogrammi di input dei due comunicampione per cui sono attesi i valori massimo e minimo nell’ambito del territorioregionale: Sirmione (BS) e Vizzola Ticino (VA).Le sequenze stratigrafiche con più alto periodo proprio sono state ottenute aumentandolo spessore degli ultimi strati più competenti poggianti sul bedrock, in mododa non alterare l’andamento, negli strati superficiali, del gradiente di velocità Vsfissato.Le sequenze stratigrafiche con più basso periodo proprio sono state ottenuteconsiderando situazioni monostrato con spessore minimo di 4 m e velocità Vs variabileda 200 a 700 m/s.Le diverse coppie di valori del periodo proprio e del Fattore di amplificazione (perogni intervallo calcolato) sono state plottate su appositi Grafici T/Fa: i risultati sonoapparsi ben correlabili per l’intervallo (0.5-1.5 s), mentre sono apparsi molto dispersiper l’intervallo (0.1-0.5 s).49

L’alta dispersione è stata limitata distinguendo le varie coppie di valori in funzionedella velocità e dello spessore dello strato più superficiale, in modo da individuare 3distinte popolazioni di dati. I tre colori in cui sono stati distinti i dati corrispondono a 3diversi scenari litologici, in cui varia lo spessore e la velocità del primo strato, comeindicato in Tabella:Popolazione di datiRossoVerdeBluCARATTERISTICHE DELLO STRATO SUPERFICIALESpessore (m)Velocità (m/s)4 - 6 2006 2504 - 5 2504 - 10 3007 - 12 3504 - 6 3504 - 12 4004 - 14 4504 - 14 5004 - 16 6004 - 18 700Sulla base dei dati plottati sui Grafici T/Fa è stata costruita la curva di interpolazione,utilizzando il metodo di regressione che meglio correla i diversi valori.Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.5-1.5 s è stata utilizzata una regressionepolinomiale di 2° ordine, la cui formula è:2Fa0 . 51.5 0.6T 0.9T 0.94Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.1-0.5 s, per meglio descriverel’andamento delle 3 popolazioni, sono stati individuati 2 tratti principali in cui è statoutilizzato un diverso metodo di regressione:- polinomiale di 2° ordine nel tratto iniziale;- logaritmico nel tratto finale.Le 3 curve di correlazione ottenute sono definite dalle seguenti equazioni, valideper diversi intervalli di valori di periodo proprio T:Curva Tratto polinomiale Tratto logaritmico1230 . 08 T 0.350 . 35 T 1.002Fa0 . 1 0.5 18.7T 11.5T 0.39Fa0. 10.5 1.72 0.38LnT0 . 06 T 0.350 . 35 T 1.002Fa0 . 1 0.5 9.5T 6.3T 0.73Fa0. 10.5 1.51 0.25LnT0 . 05 T 0.350 . 35 T 1.002Fa0 . 1 0.5 7.3T 4.5T 0.80Fa0. 10.5 1.21 0.26LnT50

Nelle Figure seguenti sono riportate le curve di correlazione T/Fa validi per le litologieconsiderate (sono riportati anche alcuni punti derivati dalle analisi):Correlazione T - Fa 0.5-1.5 s1.501.451.401.35Fa (0.5-1.5 s)1.301.251.201.151.101.051.000.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00T (s)Correlazione T - Fa 0.1-0.5 scurva 1 curva 2 curva 32.502.402.302.202.102.00Fa (0.1-0.5 s)1.901.801.701.601.501.401.301.201.101.000.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00T (s)Per l’intervallo compreso tra 0.1-0.5 s sono disponibili 3 curve di correlazione infunzione delle caratteristiche del primo strato; in Tabella si riportano i campi di validitàdi ciascuna curva, ove con il simbolo barrato inclinato è indicato il campo di spessoriin cui l’influenza dello strato sulla risposta sismica in superficie è trascurabile,51

con il colore grigio è indicato il campo di non validità delle curve di correlazione, mentrecon i colori rosso, verde e blu sono indicati i campi di validità di ciascuna curva.Profondità primo strato (m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18200 1 1 1Velocità primo strato (m/s)250 2 2 1300 2 2 2 2 2 2 2350 3 3 3 2 2 2 2 2400 3 3 3 3 3 3 3 3450 3 3 3 3 3 3 3 3 3500 3 3 3 3 3 3 3 3 3600 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3700 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3L’utilizzo dei 3 accelerogrammi definiti per ciascun comune di analisi fornisce unavariabilità massima di 0.1 nei valori di Fa, a parità di valore di T: questa variabilitàtiene in considerazione il diverso contenuto in frequenza del moto di input.I valori di Fa ottenuti graficamente dalle curve di correlazione o numericamentedalle rispettive equazioni devono essere approssimati alla prima cifra decimale.LITOLOGIA LIMOSO-ARGILLOSA TIPO 2Per questa litologia si sono assegnati i seguenti valori di profondità limite e di pesodi volume:Velocità Vs (m/s) Peso di volume (kN/m 3 ) Profondità massima (m)200 19.5 6250 19.5 10300 20.0 14350 20.5 16400 20.5 20450 21.0 22500 21.0 24600 21.5 28700 22.0 30Il gradiente delle Vs a gradini, utilizzato nelle analisi monodimensionali, può essereespresso sotto forma di funzione continua; approssimativamente tale funzione è:Vs = 151eche rappresenta il limite di separazione tra il campo di validità delle analisi numerichee il campo in cui i risultati delle analisi non possono essere considerarti validi.0.05Z52

In Figura si riporta la rappresentazione della validità sopra citata: le analisi e i relativirisultati valgono solo per quelle situazioni in cui il gradiente di velocità rispettoalla profondità, ritrovato da prove in sito, si colloca in quelle situazioni in cui il gradienteè maggiore o uguale a quello della relazione individuata.ANDAMENTO DEI VALORI DI Vs CON LA PROFONDITA'Vs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 8000510CAMPO DI VALIDITA'15Z (m)2025CAMPO DI NON VALIDITA'303540Le sequenze stratigrafiche analizzate con il codice di calcolo Shake91 sono statecostruite sulla base dei gradienti sopra riportati, considerando come bedrockl’ipotetico substrato roccioso utilizzato per le analisi dei materiali ghiaiosi.Le sequenze stratigrafiche di analisi sono state costruite facendo variare il numero,lo spessore e la velocità dei diversi strati, rispettando il gradiente di Vs e di n finoal valore di Vs pari a 700 m/s, prima di raggiungere il bedrock.Per ogni sequenza stratigrafica considerata è stato calcolato il periodo proprio (T)in modo pesato, considerando lo spessore e la velocità Vs di ciascun strato, analogamentea quanto eseguito per le analisi dei materiali ghiaiosi.Per ogni sequenza stratigrafica analizzata è stato calcolato, sulla base dei risultatiottenuti alla superficie del modello, il valore del Fattore di amplificazione perl’intervallo di periodo compreso tra 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s ed è stato messo in relazioneal corrispondente periodo proprio.Le analisi sono state ripetute utilizzando i 3 accelerogrammi di input dei due comunicampione per cui sono attesi i valori massimo e minimo nell’ambito del territorioregionale: Sirmione (BS) e Vizzola Ticino (VA).Le sequenza stratigrafiche con più alto periodo proprio sono state ottenute aumentandolo spessore degli ultimi strati più competenti poggianti sul bedrock, in mododa non alterare l’andamento, negli strati superficiali, del gradiente di velocità Vsfissato.Le sequenze stratigrafiche con più basso periodo proprio sono state ottenuteconsiderando situazioni monostrato con spessore minimo di 4 m e velocità Vs variabileda 200 a 700 m/s.Le diverse coppie di valori del periodo proprio e del Fattore di amplificazione (perogni intervallo calcolato) sono state plottate su appositi Grafici T/Fa: i risultati sonoapparsi ben correlabili per l’intervallo (0.5-1.5 s), mentre sono apparsi molto dispersiper l’intervallo (0.1-0.5 s).L’alta dispersione è stata limitata distinguendo le varie coppie di valori in funzionedella velocità e dello spessore dello strato più superficiale, in modo da individuare 3distinte popolazioni di dati. I tre colori in cui sono stati distinti i dati corrispondono a 353

diversi scenari litologici, in cui varia lo spessore e la velocità del primo strato, comeindicato in Tabella:Popolazione di datiRossoVerdeBluCARATTERISTICHE DELLO STRATO SUPERFICIALESpessore (m)Velocità (m/s)5 - 6 2008 -10 25014 3004 2004 - 7 2508 - 12 3004 - 7 3004 - 16 3504 - 20 4004 - 22 4504 - 24 5004 - 28 6004 - 30 700Sulla base dei dati plottati sui Grafici T/Fa è stata costruita la curva di interpolazione,utilizzando il metodo di regressione che meglio correla i diversi valori.Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.5-1.5 s è stata utilizzata una regressionepolinomiale di 2° ordine, la cui formula è:2Fa0 . 51.5 T1.48T 0.88Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.1-0.5 s, per meglio descriverel’andamento delle 3 popolazioni, sono stati individuati 2 tratti principali in cui è statoutilizzato un diverso metodo di regressione:- polinomiale di 2° ordine nel tratto iniziale;- logaritmico nel tratto finale.Le 3 curve di correlazione ottenute sono definite dalle seguenti equazioni, valideper diversi intervalli di valori di periodo proprio T:Curva Tratto polinomiale Tratto logaritmico1230 . 10 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 13.9T 10.4T 0.46Fa0. 10.5 2.12 0.30LnT0 . 08 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 12.8T 9.2T 0.48Fa0. 10.5 1.77 0.38LnT0 . 05 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 10.6T 7.6T 0.46Fa0. 10.5 1.58 0.24LnT54

Nelle Figure seguenti sono riportate le curve di correlazione T/Fa validi per le litologieconsiderate (sono riportati anche alcuni punti derivati dalle analisi):Correlazione T - Fa 0.5-1.5 s1.501.451.401.35Fa (0.5-1.5 s)1.301.251.201.151.101.051.000.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00T (s)Correlazione T - Fa 0.1-0.5 scurva 1 curva 2 curva 3Fa (0.1-0.5 s)3.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.00.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00Per l’intervallo compreso tra 0.1-0.5 s sono disponibili 3 curve di correlazione infunzione delle caratteristiche del primo strato; in Tabella si riportano i campi di validitàdi ciascuna curva, ove con il simbolo barrato inclinato è indicato il campo di spessoriin cui l’influenza dello strato sulla risposta sismica in superficie è trascurabile,con il colore grigio è indicato il campo di non validità delle curve di correlazione, mentrecon i colori rosso, verde e blu sono indicati i campi di validità di ciascuna curva.T (s)55

Profondità primo strato (m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30200 2 1 1Velocità primo strato (m/s)250 2 2 2 2 1 1 1300 3 3 3 3 2 2 2 2 1350 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3400 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3450 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3500 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3600 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3700 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3L’utilizzo dei 3 accelerogrammi definiti per ciascun comune di analisi fornisce unavariabilità massima di 0.1 nei valori di Fa, a parità di valore di T: questa variabilitàtiene in considerazione il diverso contenuto in frequenza del moto di input.I valori di Fa ottenuti graficamente dalle curve di correlazione o numericamentedalle rispettive equazioni devono essere approssimati alla prima cifra decimale.6.3.3. LITOLOGIA LIMOSO - SABBIOSA Tipo 1 e 2Per la zona della Franciacorta i pozzi idrici presenti nell’area e i sondaggi eseguitinell’ambito della campagna geognostica (S4, S5, S6, S7, S8 e S8a) hanno evidenziatola presenza di materiali a granulometria prevalentemente fine: si tratta di depositilacustri e glacio-lacustri più o meno recenti.Nell’area del sondaggio S4 sono stati ritrovati depositi glaciali prevalentementeghiaioso-sabbiosi costituenti i cordoni morenici esterni.Nei rimanenti sondaggi sono stati ritrovati depositi glaciali fini saturi per spessoridi circa 20 m poggianti su depositi glaciali grossolani addensati con abbondante matricelimosa. I depositi limosi saturi sono stati campionati a diverse profondità.La litologia limoso-sabbiosa è stata caratterizzata attraverso un possibile fusogranulometrico ricostruito sulla base di dati di archivio riguardanti depositi prevalentementelimoso-sabbiosi; nella Figura si riporta il fuso granulometrico indicativo propostoper la litologia limoso-sabbiosa:100FUSO GRANULOMETRICO limi sabbiosi908070Passante (%)60504030201000.001 0.01 0.1 1 10 100 1000Diametro dei grani (mm)56

Le analisi di laboratorio condotte sui campioni hanno permesso di caratterizzare ilcomportamento dinamico dei materiali.Dalle analisi dinamiche di laboratorio condotte con le due diverse apparecchiature(colonna risonante e taglio torsionale ciclico) sui campioni indisturbati e dalla mediadei diversi valori ottenuti utilizzando il modello teorico di Yokota et al. (1981), sonostate ottenute le seguenti curve di degrado del modulo di taglio G e di smorzamentointerno D in relazione alla deformazione tangenziale , utilizzate nelle analisi monodimensionali:G/G0Litologia limoso-sabbiosa D%Litologia limoso-sabbiosa1.0210.81815G/G00.60.4D%12960.230.00.0001 0.001 0.01 0.1 1 (%)00.0001 0.001 0.01 0.1 1 (%)I dati ottenuti dalle prove DH5 e DH8a, realizzati con i 3 metodi diversi hanno fornitodue diversi andamenti delle velocità Vs con la profondità (come riportato nelleFigure seguenti).Gradiente VsDHS8a - METODO 2Gradiente gradini usato analisiGradiente VsDHS8a - METODO 3 DHS5 - METODO 3 Gradiente gradini usato analisiVs (m/s)Vs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 8000 100 200 300 400 500 600 700 80000551010151520202525Z (m)30Z (m)30353540404545505055556060Considerando che a profondità di circa 20 m in entrambi i sondaggi S5 e S8a siincontrano depositi ghiaiosi, per caratterizzare il gradiente delle Vs nei depositi limosisi sono considerati i dati DH solo fino a 20 m, per profondità superiori, si è ipotizzatoun gradiente costante e coerente con la parte superficiale.Dai risultati ottenuti si è pertanto deciso di effettuare due analisi considerando idue possibili andamenti delle velocità con la profondità e quindi considerare le litologielimoso-sabbiose tipo 1 e tipo 2.LITOLOGIA LIMOSO-SABBIOSA TIPO 1Per questa litologia si sono assegnati i seguenti valori di profondità limite e di pesodi volume:57

Velocità Vs (m/s) Peso di volume (kN/m 3 ) Profondità massima (m)200 18.5 12250 19.0 12300 19.5 13350 19.5 14400 20.0 16450 20.0 16500 20.5 17600 20.5 17700 21.0 18Il gradiente delle Vs a gradini, utilizzato nelle analisi monodimensionali, può essereespresso sotto forma di funzione continua; approssimativamente tale funzione è:Vs = 31e0.17Zche rappresenta il limite di separazione tra il campo di validità delle analisi numerichee il campo in cui i risultati delle analisi non possono essere considerarti validi.In Figura si riporta la rappresentazione della validità sopra citata: le analisi e i relativirisultati valgono solo per quelle situazioni in cui il gradiente di velocità rispettoalla profondità, ritrovato da prove in sito, si colloca in quelle situazioni in cui il gradienteè maggiore o uguale a quello della relazione individuata.ANDAMENTO DEI VALORI DI Vs CON LA PROFONDITA'Vs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 8000510CAMPO DI VALIDITA'15Z (m)2025CAMPO DI NON VALIDITA'303540Le sequenze stratigrafiche analizzate con il codice di calcolo Shake91 sono statecostruite sulla base dei gradienti sopra riportati, considerando come bedrockl’ipotetico substrato roccioso utilizzato per le analisi dei materiali ghiaiosi.Le sequenze stratigrafiche di analisi sono state costruite facendo variare il numero,lo spessore e la velocità dei diversi strati, rispettando il gradiente di Vs e di n finoal valore di Vs pari a 700 m/s, prima di raggiungere il bedrock.Per ogni sequenza stratigrafica considerata è stato calcolato il periodo proprio (T)in modo pesato, considerando lo spessore e la velocità Vs di ciascun strato.Per ogni sequenza stratigrafica analizzata è stato calcolato, sulla base dei risultatiottenuti alla superficie del modello, il valore del Fattore di amplificazione per58

l’intervallo di periodo compreso tra 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s ed è stato messo in relazioneal corrispondente periodo proprio.Le analisi sono state ripetute utilizzando i 3 accelerogrammi di input dei due comunicampione per cui sono attesi i valori massimo e minimo nell’ambito del territorioregionale: Sirmione (BS) e Vizzola Ticino (VA).Le sequenza stratigrafiche con più alto periodo proprio sono state ottenute aumentandolo spessore degli ultimi strati più competenti poggianti sul bedrock, in mododa non alterare l’andamento, negli strati superficiali, del gradiente di velocità Vsfissato.Le sequenze stratigrafiche con più basso periodo proprio sono state ottenuteconsiderando situazioni monostrato con spessore minimo di 4 m e velocità Vs variabileda 200 a 700 m/s.Le diverse coppie di valori del periodo proprio e del Fattore di amplificazione (perogni intervallo calcolato) sono state plottate su appositi Grafici T/Fa: i risultati sonoapparsi ben correlabili per l’intervallo (0.5-1.5 s), mentre sono apparsi molto dispersiper l’intervallo (0.1-0.5 s).L’alta dispersione è stata limitata distinguendo le varie coppie di valori in funzionedella velocità e dello spessore dello strato più superficiale, in modo da individuare 3distinte popolazioni di dati. I tre colori in cui sono stati distinti i dati corrispondono a 3diversi scenari litologici, in cui varia lo spessore e la velocità del primo strato, comeindicato in Tabella:Popolazione di datiRossoVerdeBluCARATTERISTICHE DELLO STRATO SUPERFICIALESpessore (m)Velocità (m/s)4 - 12 20010 - 12 2504 - 9 2504 - 13 30014 3504 - 13 3504 - 16 4004 - 16 4504 - 17 5004 - 17 6004 - 18 700Sulla base dei dati plottati sui Grafici T/Fa è stata costruita la curva di interpolazione,utilizzando il metodo di regressione che meglio correla i diversi valori.Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.5-1.5 s è stata utilizzata una regressionepolinomiale di 2° ordine, la cui formula è:2Fa0 . 5 1.5 - 0.67T1.3T 0.93Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.1-0.5 s, per meglio descriverel’andamento delle 3 popolazioni, sono stati individuati 2 tratti principali in cui è statoutilizzato un diverso metodo di regressione:- polinomiale di 2° ordine nel tratto iniziale;- logaritmico nel tratto finale.59

Le 3 curve di correlazione ottenute sono definite dalle seguenti equazioni, valideper diversi intervalli di valori di periodo proprio T:Curva Tratto polinomiale Tratto logaritmico1230 . 08 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 13.9T 10.4T 0.46Fa0. 10.5 2.12 0.30LnT0 . 06 T 0.350 . 35 T 1.002Fa0 . 1 0.5 9.5T 6.3T 0.73Fa0. 10.5 1.51 0.25LnT0 . 05 T 0.350 . 35 T 1.002Fa0 . 1 0.5 7.3T 4.5T 0.80Fa0. 10.5 1.21 0.26LnTNelle Figure seguenti sono riportate le curve di correlazione T/Fa validi per le litologieconsiderate (sono riportati anche alcuni punti derivati dalle analisi):Correlazione T - Fa 0.5-1.5 s1.501.451.401.35Fa (0.5-1.5 s)1.301.251.201.151.101.051.000.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00T (s)60

Correlazione T - Fa 0.1-0.5 scurva 1 curva 2 arg1 curva 3 arg13.002.802.602.40Fa (0.1-0.5 s)2.202.001.801.601.401.201.000.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00T (s)Per l’intervallo compreso tra 0.1-0.5 s sono disponibili 3 curve di correlazione infunzione delle caratteristiche del primo strato; in Tabella si riportano i campi di validitàdi ciascuna curva, ove con il simbolo barrato inclinato è indicato il campo di spessoriin cui l’influenza dello strato sulla risposta sismica in superficie è trascurabile,con il colore grigio è indicato il campo di non validità delle curve di correlazione, mentrecon i colori rosso, verde e blu sono indicati i campi di validità di ciascuna curva.Profondità primo strato (m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18200 1 1 1 1 1 1 1 1 1Velocità primo strato (m/s)250 2 2 2 2 2 2 1 1 1300 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2350 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2400 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3450 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3500 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3600 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3700 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3L’utilizzo dei 3 accelerogrammi definiti per ciascun comune di analisi fornisce unavariabilità massima di 0.1 nei valori di Fa, a parità di valore di T: questa variabilitàtiene in considerazione il diverso contenuto in frequenza del moto di input.61

I valori di Fa ottenuti graficamente dalle curve di correlazione o numericamentedalle rispettive equazioni devono essere approssimati alla prima cifra decimale.LITOLOGIA LIMOSO-SABBIOSA TIPO 2Per questa litologia si sono assegnati i seguenti valori di profondità limite e di pesodi volume:Velocità Vs (m/s) Peso di volume (kN/m 3 ) Profondità massima (m)200 19.5 10250 20.0 15300 20.0 20350 20.0 25400 20.0 30450 20.0 35500 20.5 40600 20.5 50700 21.0 60Il gradiente delle Vs a gradini, utilizzato nelle analisi monodimensionali, può essereespresso sotto forma di funzione continua: approssimativamente tale funzione è:Vs = 10z+122che rappresenta il limite di separazione tra il campo di validità delle analisi numerichee il campo in cui i risultati delle analisi non possono essere considerarti validi.In Figura si riporta la rappresentazione della validità sopra citata: le analisi e i relativirisultati valgono solo per quelle situazioni in cui il gradiente di velocità rispettoalla profondità, ritrovato da prove in sito, si colloca in quelle situazioni in cui il gradienteè maggiore o uguale a quello della relazione individuata.ANDAMENTO DEI VALORI DI Vs CON LA PROFONDITA'Vs (m/s)0 100 200 300 400 500 600 700 800051015CAMPO DI VALIDITA'Z (m)202530354045505560CAMPO DI NON VALIDITA'Le sequenze stratigrafiche analizzate con il codice di calcolo Shake91 sono statecostruite sulla base dei gradienti sopra riportati, considerando come bedrockl’ipotetico substrato roccioso utilizzato per le analisi dei materiali ghiaiosi.62

Le sequenze stratigrafiche di analisi sono state costruite facendo variare il numero,lo spessore e la velocità dei diversi strati, rispettando il gradiente di Vs e di n finoal valore di Vs pari a 700 m/s, prima di raggiungere il bedrock.Per ogni sequenza stratigrafica considerata è stato calcolato il periodo proprio (T)in modo pesato, considerando lo spessore e la velocità Vs di ciascun strato, analogamentea quanto eseguito per le analisi dei materiali ghiaiosi.Per ogni sequenza stratigrafica analizzata è stato calcolato, sulla base dei risultatiottenuti alla superficie del modello, il valore del Fattore di amplificazione perl’intervallo di periodo compreso tra 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s ed è stato messo in relazioneal corrispondente periodo proprio.Le analisi sono state ripetute utilizzando i 3 accelerogrammi di input dei due comunicampione per cui sono attesi i valori massimo e minimo nell’ambito del territorioregionale: Sirmione (BS) e Vizzola Ticino (VA).Le sequenza stratigrafiche con più alto periodo proprio sono state ottenute aumentandolo spessore degli ultimi strati più competenti poggianti sul bedrock, in mododa non alterare l’andamento, negli strati superficiali, del gradiente di velocità Vsfissato.Le sequenze stratigrafiche con più basso periodo proprio sono state ottenuteconsiderando situazioni monostrato con spessore minimo di 4 m e velocità Vs variabileda 200 a 700 m/s.Le diverse coppie di valori del periodo proprio e del Fattore di amplificazione (perogni intervallo calcolato) sono state plottate su appositi Grafici T/Fa: i risultati sonoapparsi ben correlabili per l’intervallo (0.5-1.5 s), mentre sono apparsi molto dispersiper l’intervallo (0.1-0.5 s).L’alta dispersione è stata limitata distinguendo le varie coppie di valori in funzionedella velocità e dello spessore dello strato più superficiale, in modo da individuare 3distinte popolazioni di dati. I tre colori in cui sono stati distinti i dati corrispondono a 3diversi scenari litologici, in cui varia lo spessore e la velocità del primo strato, comeindicato in Tabella:Popolazione di datiRossoVerdeBluCARATTERISTICHE DELLO STRATO SUPERFICIALESpessore (m)Velocità (m/s)4 -10 20010 -15 2504 - 9 2509 - 20 3004 - 8 3004 - 25 3504 - 30 4004 - 35 4504 - 40 5004 - 50 6004 - 60 700Sulla base dei dati plottati sui Grafici T/Fa è stata costruita la curva di interpolazione,utilizzando il metodo di regressione che meglio correla i diversi valori.Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.5-1.5 s è stata utilizzata una regressionepolinomiale di 2° ordine, la cui formula è:63

2Fa0 . 5 1.5 -1.33T 2.02T 0.79Per il Grafico T/Fa valido nell’intervallo 0.1-0.5 s, per meglio descriverel’andamento delle 3 popolazioni, sono stati individuati 2 tratti principali in cui è statoutilizzato un diverso metodo di regressione:- polinomiale di 2° ordine nel tratto iniziale;- logaritmico nel tratto finale.Le 3 curve di correlazione ottenute sono definite dalle seguenti equazioni, valideper diversi intervalli di valori di periodo proprio T:Curva Tratto polinomiale Tratto logaritmico1230 . 10 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 13.9T 10.4T 0.46Fa0. 10.5 2.12 0.30LnT0 . 08 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 12.8T 9.2T 0.48Fa0. 10.5 1.77 0.38LnT0 . 05 T 0.400 . 40 T 1.002Fa0 . 1 0.5 10.6T 7.6T 0.46Fa0. 10.5 1.58 0.24LnTNelle Figure seguenti sono riportate le curve di correlazione T/Fa validi per le litologieconsiderate (sono riportati anche alcuni punti derivati dalle analisi):Correlazione T - Fa 0.5-1.5 s1.601.551.501.451.40Fa (0.5-1.5 s)1.351.301.251.201.151.101.051.000.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00T (s)64

Correlazione T - Fa 0.1-0.5 scurva 1 curva 2 curva 33.002.802.602.40Fa (0.1-0.5 s)2.202.001.801.601.401.201.000.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00Per l’intervallo compreso tra 0.1-0.5 s sono disponibili 3 curve di correlazione infunzione delle caratteristiche del primo strato; in Tabella si riportano i campi di validitàdi ciascuna curva, ove con il simbolo barrato inclinato è indicato il campo di spessoriin cui l’influenza dello strato sulla risposta sismica in superficie è trascurabile,con il colore grigio è indicato il campo di non validità delle curve di correlazione, mentrecon i colori rosso, verde e blu sono indicati i campi di validità di ciascuna curva.T (s)Profondità primo strato (m)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 20 25 30 35 40 50 60200 1 1 1 1 1 1 1Velocità primo strato (m/s)250 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1300 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2350 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3400 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3450 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3500 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3600 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3700 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3L’utilizzo dei 3 accelerogrammi definiti per ciascun comune di analisi fornisce unavariabilità massima di 0.1 nei valori di Fa, a parità di valore di T: questa variabilitàtiene in considerazione il diverso contenuto in frequenza del moto di input.I valori di Fa ottenuti graficamente dalle curve di correlazione o numericamentedalle rispettive equazioni devono essere approssimati alla prima cifra decimale.65

6.4. Analisi bidimensionaliSulla base di analisi morfologiche su casi reali, rappresentati da irregolarità topografichepiù o meno accentuate costituite prevalentemente da substrato roccioso,sono state identificate situazioni tipo oggetto di analisi bidimensionali.Alle situazioni tipo analizzate con il codice di calcolo Elco è stato assegnato uncomportamento di tipo substrato roccioso a cui sono stati assegnati diversi valori deiparametri meccanici, compatibili con quelli della roccia che presenta le seguenti proprietàmeccaniche ( peso di volume, Vs velocità onde S): (kN/m 3 )Vs (m/s)22.0 - 24.0 800 - 1500Le analisi sono state effettuate utilizzando i 3 accelerogrammi di input dei duecomuni campione per cui sono attesi i valori massimo e minimo nell’ambito del territorioregionale: Sirmione (BS) e Vizzola Ticino (VA).6.4.1. CRESTE (SCENARIO Z3b)Lo scenario di zona di cresta rocciosa e/o cocuzzolo (Z3b) è caratterizzato dapendii con inclinazione maggiore o uguale ai 10° e la larghezza alla base (L) è sceltain corrispondenza di evidenti rotture morfologiche: sono da considerare creste soloquelle situazioni che presentano il dislivello altimetrico minimo (h) maggiore o ugualead un terzo del dislivello altimetrico massimo (H) (scheda di valutazione).Sulla base delle situazioni reali identificate sono stati costruiti modelli caratterizzatida diverse forme e caratteristiche geometriche ed è stato calcolato, sul puntosommitale della cresta il valore del Fattore di amplificazione per l’intervallo di periodocompreso tra 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s che è stato messo in relazione al corrispondentevalore di H/L (Fattore di forma).Le diverse coppie di valori del rapporto H/L e del Fattore di amplificazione (perogni intervallo calcolato) sono state plottate su appositi grafici Fa/(H/L): i risultati sonoapparsi dispersi per l’intervallo (0.1-0.5 s), mentre per l’intervallo (0.5-1.5 s) sonoapparsi influenzati sensibilmente dalla variabilità del moto di input e quindi non sufficientementeadatti a rappresentare in modo univoco la risposta sismica al sito, diconseguenza si è scelto di operare utilizzando il solo intervallo di periodo 0.1-0.5 s.La dispersione evidenziata nel risultati considerando l’intervallo 0.1-0.5 s è statalimitata distinguendo le varie coppie di valori in funzione di due parametri: la forma del rilievo:o cresta arrotondata caratterizzata da una larghezza in cresta (l) paragonabilealla larghezza alla base (L), ovvero pari ad almeno 1/3 della larghezzaalla base; la zona di cresta è pianeggiante o subpianeggiante con inclinazioniinferiori a 10° della larghezza alla base;o cresta appuntita caratterizzata da una larghezza in cresta (l) molto inferiorealla larghezza alla base (L);la larghezza alla base (L).In particolare si è visto come per le creste arrotondate le diverse coppie di valoridel rapporto H/L e del Fattore di amplificazione non sono influenzate dal valore dellalarghezza alla base e quindi la curva di correlazione è unica, mentre per le creste66

appuntite si sono individuate 4 distinte popolazioni di dati in dipendenza del valoredella larghezza alla base (L).Sulla base dei dati plottati sui grafici Fa/(H/L) sono state costruite le curve di interpolazione,utilizzando il metodo di regressione che meglio correla i diversi valori.Le 5 curve di correlazione ottenute sono definite dalle seguenti equazioni, 1 per lacreste arrotondate e 4 per quelle appuntite:CresteAppuntiteCresteArrotondateFaL > 350 250 < L 350 mCORRELAZIONE H/L - Fa 0.1-0.5 s2.00CRESTE APPUNTITE250 m < L< 350 m1.901.901.801.801.701.701.601.60Fa1.50Fa1.501.401.401.301.301.201.201.101.101.000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6H/L1.000.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6H/LCORRELAZIONE H/L - Fa 0.1-0.5 s2.00CRESTE APPUNTITE150 m < L< 250 mCORRELAZIONE H/L - Fa 0.1-0.5 s2.20CRESTE APPUNTITEL < 150 m1.902.101.802.001.901.701.801.601.70Fa1.50Fa1.601.401.501.301.401.301.201.201.101.101.000.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6H/L1.000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6H/LIl valore di Fa è assegnato all’area corrispondente alla larghezza in cresta l, mentrelungo i versanti tale valore è scalato in modo lineare fino al valore unitario alla basedi ciascun versante.67

La fase di validazione delle curve di correlazione ha evidenziato una variabilitàmassima nei valori di Fa di 0.1: si è notato che nelle situazioni reali non si ritrovanofrequentemente fattori di forma superiori a 0.4 e che tali valori si abbassano al diminuiredel valore di L.L’utilizzo dei 3 accelerogrammi definiti per ciascun comune di analisi fornisce unavariabilità massima di 0.1 nei valori di Fa, a parità di valore di H/L: questa variabilitàtiene in considerazione il diverso contenuto in frequenza del moto di input.I valori di Fa ottenuti graficamente dalle curve di correlazione o numericamentedalle rispettive equazioni devono essere approssimati alla prima cifra decimale.68

7. ESEMPIO DI APPLICAZIONE DELLA PROCEDURA7.1. PremessaAll’interno della zona campione è stata scelta un’area sulla quale applicare l’interaprocedura: la zona di studio è posta in località Cortina nel Comune di Nave e la sceltaè stata dettata dalla disponibilità di dati geologici, geotecnici e geofisici.7.2. Applicazione del 1° livelloPer l’applicazione del 1° livello sono state reperite la carta geologica e la carta geomorfologicaallegate allo studio geologico di supporto al Piano Regolatore Generaledel Comune di Nave.Sulla base della “Tabella degli scenari di pericolosità sismica locale” è stato individuato,per l’area in esame, lo scenario Z4a “Zona di fondovalle con presenza di depositialluvionali e/o fluvio-glaciali granulari e/o coesivi” suscettibile di fenomeni diamplificazione sismica litologica e geometrica.Si è pertanto proceduto all’applicazione del 2° livello.7.3. Applicazione del 2° livelloIl primo passo effettuato è stata la ricostruzione di una sezione geologica rappresentativadello scenario passante per l’area in esame (nell’applicazione corrente delleprocedure è necessaria una completa ricostruzione dell’area interessata dallo scenarioattraverso la realizzazione di più sezioni geologiche).Sulla base della sezione geologica e dei dati geotecnici (S1, P1 e S3a) a disposizionesono state individuate, in base ai parametri indicativi presenti nelle schede divalutazione, le litologie prevalenti: sono state scelte, pertanto, la scheda litologiaghiaiosa per il settore SW della valle e la scheda litologia limoso-argillosa per il settoreNE.Sulla base dei dati geofisici a disposizione (DHS1 e DHS3a) è stata verificata lavalidità della scheda litologia ghiaiosa ed è stato scelto il tipo 2 della scheda litologialimoso-argillosa.Inoltre è stato costruito il modello geofisico sulla base delle unità geofisiche individuatedai dati dei DH, come mostrato in Tabella:DepositoVs (m/s)Alluvioni recenti (ar) 250Alluvioni antiche 450Depositi compatti 750Deposito detrico-colluviale 1 (dc-cl) 200Deposito detritico-colluviale 2 250Deposito detritico-colluviale 3 350Deposito detritico-colluviale 4 50069

Nella Figura seguente è mostrato il modello geofisico e l’ubicazione delle colonnestratigrafiche rappresentative dell’area in esame, oggetto dell’analisi di 2° livello:Cortine di NaveMODELLO350SWTopografiaLetto alluvioni recenti (ar)Letto depositi detritico-colluviali 1 (dc-cl) Letto alluvioni anticheLetto depositi detrico-colluviali 2Letto depositi compattiLetto depositi detritico-colluviali 3 Letto depositi detritico-colluviali 4Punti di indagineNE300LITOLOGIA GHIAIOSA LITOLOGIA LIMOSO-ARGILLOSA TIPO 2Quote (m slm)250200150TorrenteGarzaS1C1P1C2C3S3aC4C5100500 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400Distanze orizzontali (m)Per ogni colonna stratigrafica individuata è stato calcolato il periodo proprio in funzionedelle velocità e dello spessore di ciascuno strato e calcolato il valore di Fa negliintervalli 0.1-0.5 s e 0.5-1.5 s scegliendo la curva appropriata in funzione della velocitàe dello spessore del primo strato; nella Tabella seguente si riportano i risultati:Colonna stratigrafica Periodo proprio deposito T (s) Fa 0.1-0.5 Fa 0.5-1.5C1 0.124 1.3 1.0C2 0.162 1.4 1.1C3 0.271 2.0 1.2C4 0.289 2.1 1.2C5 0.138 1.5 1.1Dalla consultazione della banca dati soglie_lomb.xls i valori di soglia validi per ilComune di Nave e per i suoli di categoria B-C-E sono per l’intervallo di periodo tra0.1-0.5 s di 1.6 e per l’intervallo tra 0.5-1.5 s di 2.5.Il confronto tra i valori di Fa ottenuti dalla valutazione di 2° livello e i valori di sogliamostra come nell’intero settore ghiaioso posto a SW la norma è in grado di tenere inconsiderazione anche gli effetti di amplificazione litologica, mentre nel settore limosoargillosoposto a NE la norma non è sufficientemente cautelativa, ad esclusionedell’ultimo tratto più a NE, corrispondente alla colonna stratigrafica C5.Pertanto il settore a SW presenta una pericolosità sismica locale H1 a cui è associatauna classe di fattibilità 1, mentre il settore a NE presenta una pericolosità sismicalocale H2 a cui è associata una classe di fattibilità 3: è necessario pertanto in fasedi progettazione applicare il 3° livello della procedura.70

7.4. Applicazione del 3° livelloDi seguito si mostra, a titolo esemplificativo, un’applicazione del 3° livello rappresentatada una valutazione quantitativa con modellazione numerica bidimensionalead elementi finiti.Dalla consultazione del database lo-acc sono stati estratti gli accelerogrammi per iComune di Nave da utilizzarsi come moti di input e dal database curve_lomb.xlssono state estratte le curve di degrado dei materiali ghiaiosi e limoso-argillosi.Con opportuno programma di calcolo è stata ricostruita la mesh ad elementi finitisulla base del modello geofisico sopra riportato.I parametri geotecnici e geofisici necessari per l’analisi numerica sono stati ottenutidalle prove disponibili e sono riassunti nella seguente Tabella:Deposito (kN/m 3 ) Vp (m/s) Vs (m/s) G 0 (MPa) D 0 (%)Alluvioni recenti (ar) 19.0 650 250 0.41 121 0.95Alluvioni antiche 20.0 1100 450 0.40 413 0.95Depositi compatti 21.0 1600 750 0.36 1204 0.95Deposito detrico-colluviale 1(dc-cl)19.5 550 200 0.42 79 1.98Deposito detritico-colluviale 2 20.0 650 250 0.41 127 1.98Deposito detritico-colluviale 3 20.5 900 350 0.41 256 1.98Deposito detritico-colluviale 4 21.0 1250 500 0.40 535 1.98L’applicazione dell’analisi numerica ha confermato quanto emerso nell’analisi di 2°livello. Per il settore limoso-argilloso posto a NE si riportano, quindi, nella Figura seguentegli spettri di alcuni punti in superficie significativi (identificati con la distanzaorizzontale (m) della sezione) confrontati con lo spettro proposto dalla norma per lezone classificate in zona 3 e per le categorie di suoli B-C-E. Come si può vedere lanorma non risulta sufficiente a tener in conto gli effetti di amplificazione, ad esclusionedell’ultimo tratto più a NE della sezione, pertanto in fase di progettazione sarebbeopportuno applicare per questo settore gli spetti ricavati dall’analisi.925 985 1030 1070 1130 1155 1260 1300 1340 Norma zona 3 cat. suolo B-C-E1.61.41.21.0Psa (g)0.80.60.40.20.00.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5Periodo (s)71