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Francesco Silvestri Università di Napoli Federico II STUDI DI INGEGNERIA GEOTECNICA SISMICA Argomenti di Ingegneria Geotecnica – Giornata in ricordo di.

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1 Francesco Silvestri Università di Napoli Federico II STUDI DI INGEGNERIA GEOTECNICA SISMICA Argomenti di Ingegneria Geotecnica – Giornata in ricordo di Filippo Vinale 21/09/09 SantAngelo dei Lombardi Terremoto (Vittorio Papa, 2008)

2 Il modello concettuale per la valutazione del rischio sismico Elementi necessari per quantificare il livello di Rischio Sismico locale ( ): Pericolosità sismica (H, hazard) probabilità che si verifichi un dato evento sismico nel tempo e nello spazio = pericolosità sismica regionale (P) x risposta sismica locale (S) Vulnerabilità (V) sensibilità al danneggiamento di un sistema urbanizzato = V. dellambiente fisico x V. del costruito x V. di infrastrutture/servizi a rete = = (V F ) x (V C ) x (V R ) Esposizione (E) perdita percepita dalla comunità e delle risorse interessate Quantificazione del Rischio Sismico locale: valutazione del prodotto simbolico = H V E

3 Inter-disciplinarietà dellanalisi del rischio sismico P P = Pericolosità sismica regionale (SISMOLOGIA APPLICATA) S S = Risposta sismica locale (effetto Sito) (GEOFISICA/ING. GEOTECNICA) V F V F = Vulnerabilità dellambiente Fisico (GEOLOGIA/ING. GEOTECNICA) V V C = Vulnerabilità del Costruito V R V R = Vulnerabilità delle Reti (INGEGNERIA/URBANISTICA) Fenomeni deformativi

4 1.Il monitoraggio e lanalisi di fenomeni sismici 2.La caratterizzazione geotecnica dei terreni 3.Lanalisi di risposta sismica e la valutazione del rischio La lista della spesa

5 1. Il monitoraggio e lanalisi di fenomeni sismici (dal bradisismo flegreo al terremoto aquilano)

6 Preistoria: la crisi bradi-sismica flegrea Sciame del 13.X.83 (circa 350 eventi!) Evento del 4.X.83 (M L =4.0, I=VII) 16.IV.1985: convenzione UniNa - Regione Laurea Papa & Silvestri

7 Rete mobile Wisconsin gennaio-maggio 1984: 12 velocimetri 3D (21 siti) Monitoraggio sismico nei Campi Flegrei

8 Database accelerometrico per larea flegrea Banca dati accelerometrica (O.V. + Facoltà di Ingegneria) costituita da 16 eventi (M L <3.7) e 276 registrazioni De Natale et al. (1988)

9 Danni lievi Danni di media entità Danni elevati (crolli > 75%) Medioevo: la Microzonazione Sismica di Benevento Area con edifici e muri crollati dopo il terremoto storico del Sannio nel 1688 (1988 – 1991) (2000 – 2003) PROGETTO TRAIANO

10 Simulazione campo di moto prodotto dallevento sismico del Sannio 1688 (I max = XI, M 6.7) PGA a BN per 150 accelerogrammi sintetici PGA avg 0.35g Moto sismico di riferimento per la città di Benevento Iannaccone et al. (2002)

11 150 ACC15 ACC Maximum acceleration (g) Maximum relative velocity (cm/s) Maximum relative displacement (cm) Arias intensity (m/s) a RMS (g) Trifunac duration (sec) Characteristic intensity Maximum Spectral Acceleration (g) Maximum Spectral Velocity (cm/s) Spectral acceleration at 0,3 s (g) Spectral acceleration at 1 s (g) Fundamental frequency (Hz) Cosenza - Manfredi factor, ID PGA/PGV Mean Square frequency (Hz) Per le analisi di risposta sismica locale, 150 segnali sintetici ridotti a: - 15 (criterio della max verosimiglianza) - 8 (clustering basato su PGA, PGV, I a ) Riduzione del database accelerometrico Vinale et al. (2003)

12 spalla (formazione Corleto Perticara) coronamento banchina base diga fondazione (formazione Serra Palazzo) Tempi moderni: monitoraggio della diga di Camastra

13 f 1 = 3.3 Hz stazioni accelerometriche CIMA terremoto Molise 31.X.2002 rapporti spettrali cresta / spalla Interpretazione razionale delle misure Sica et al. (2008)

14 I MCS = IX-X I MCS = VI Storia contemporanea: monitoraggio sequenza aquilana Marzorati et al. (2009)

15 Polarigramma degli H/H medi SSR (H/H Onna/Monticchio), M L 3 HVSR (H/V) su 12 terremoti con M L 3 Onna Monticchio Marzorati et al. (2009) Interpretazione per valutazione effetto di sito

16 2. La caratterizzazione geotecnica dei terreni (dal sottosuolo dei centri abitati ai terreni da costruzione)

17 Caratterizzazione del sottosuolo del C.D.N. Campagna di indagini: - centinaia sondaggi e CPT - prove laboratorio standard - 4 verticali per prove CH-DH - prove di colonna risonante Fattori stratigrafici fondamentali: - profondità substrato (tufo) variabile (20-50 m) - lente di torba (0-3m) assente nella zona SW Vinale (1988)

18 Carta e sezione geologica (mod. da Improta et al., 2005) Proprietà geotecniche da prove o letteratura Terreno VSVS D0D0 l v (kN/m 3 )(m/s)(%) Riporti antropici (R)17130 – Detriti, colluvioni (Dt) Alluvioni recenti (ALG) – Alluvioni terrazzate (GS) Fluvio lacustri fini (FLF) Fluvio lacustri grossi (FLG)20300 – Conglomerati rissiani (CR) Alterati20600 – Cementati23800 – Argille plioceniche (AGA) Superficiali – Profonde Caratterizzazione del sottosuolo del centro urbano di Benevento (mod. da Improta et al., 2005) (Costanzo et al., 2007)

19 4. Modello geostatistico 3D di V S Luso dei sistemi informativi territoriali 1. Modello digitale del terreno (DTM) 2. Georeferenziazione sondaggi 3. Colonne stratigrafiche

20 Modello geotecnico di sottosuolo del Centro Direzionale di Napoli E W Vinale (1988)

21 G/G 0 (%) D (%) cella RCTS mod. Isenhower-Stokoe terreni piroclastici dellarea flegrea Il laboratorio di Dinamica delle Terre dellUniversità di Napoli Papa et al. (1988)

22 argille plioceniche di Benevento cella THOR Levoluzione della specie dOnofrio (1996)Penna (2004)

23 Prove di laboratorio UniNa-AMRA per larea aquilana

24 Lattività sperimentale in sito dellUniversità di Napoli

25 Guys, have you seen my suitcase? Le prime prove in foro: il test-site del Fucino argilla del Fucino Mancuso et al. (1988)

26 Le prove CH-DH-SASW-RC sul rilevato della diga di Bilancino Mancuso et al. (1993)

27 receivers source SASW SDMT Le prove SASW sul rilevato della diga di Camastra Pagano et al. (2008)

28 Le prove MASW nei siti CASE (LAquila) Curva di dispersione teorica vs sperimentale Inversione con metodo Monte Carlo Riporto Limo argilloso Ghiaia Evangelista L. et al. (2009)

29 3. Lanalisi di risposta sismica e la valutazione del rischio (dalle zone urbane alle infrastrutture)

30 Profondità tufo, Spessore torba Analisi della risposta sismica del Centro Direzionale di Napoli Analisi 1D (SHAKE) verticali raggruppabili in 3 famiglie di forme spettrali simili Amplificazioni, Frequenze naturali SW NE f input =2.5Hzf input =3.3Hz Vinale (1988)

31 Carta di MS del Centro Direzionale di Napoli Vinale (1988)

32 Analisi della risposta sismica del centro urbano di Benevento Sezione fiume Sabato Risposta in superficie con analisi FEM (QUAD4M) Santucci de Magistris et al. (2008)

33 Sezione sul fiume Sabato – Analisi bidimensionale Analisi della risposta sismica 2D vs 1D Santucci de Magistris et al. (2008)

34 Zone 6 Zone 5 Zone 4 Analisi RSL 1D 7 zone omogenee in termini di spettri medi di sito Carta di MS della città di Benevento Zone 3 Zone 2 Zone 1* Zone 1 Santucci de Magistris et al. (2008)

35 Analisi della risposta sismica della diga di Camastra 57 m Sezione maestra Modello FEM (GEFDYN) Accelerogrammi di progetto invaso sisma Sica & Pagano (2009)

36 Friuli Tolmezzo Japan KGS Japan MYG Japan SZO Montenegro PH Montenegro UH Valnerina 50 m Valutazione dei fenomeni deformativi del corpo diga Cedimenti in cresta correlabili allenergia sismica rilasciata (Intensità di Arias) Sistema di early warning (implementato su diga di Conza) Sica & Pagano (2009)

37 Centralità dellIngegneria Geotecnica nello sviluppo degli studi interdisciplinari di Rischio Sismico Limportanza del confronto continuo e dellintegrazione con le competenze sismologiche, geofisiche, geologiche, strutturali, urbanistiche Luso intelligente delle tecnologie avanzate in campo sperimentale, analitico, di acquisizione e trattamento dei dati Saper cogliere lessenziale dalla moltitudine di informazioni e di analisi Linsegnamento di Filippo Vinale

38 Grazie, DUX!


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