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

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. dell’ambiente fisico x V. del costruito x V. di infrastrutture/servizi a rete = = (VF) x (VC) x (VR) Esposizione (E) perdita percepita dalla comunità e delle risorse interessate     Quantificazione del Rischio Sismico locale: valutazione del prodotto simbolico  = H  V  E  

Inter-disciplinarietà dell’analisi del rischio sismico VC = Vulnerabilità del Costruito VR = Vulnerabilità delle Reti (INGEGNERIA/URBANISTICA) VF = Vulnerabilità dell’ambiente Fisico (GEOLOGIA/ING. GEOTECNICA) Fenomeni deformativi S = Risposta sismica locale (effetto Sito) (GEOFISICA/ING. GEOTECNICA) P = Pericolosità sismica regionale (SISMOLOGIA APPLICATA)

La ‘lista della spesa’ Il monitoraggio e l’analisi di fenomeni sismici preistoria: campi flegrei medioevo: sannio tempi moderni: molise/abruzzo Il monitoraggio e l’analisi di fenomeni sismici La caratterizzazione geotecnica dei terreni L’analisi di risposta sismica e la valutazione del rischio

Il monitoraggio e l’analisi di fenomeni sismici (dal bradisismo flegreo al terremoto aquilano)

Preistoria: la crisi bradi-sismica flegrea 1983-84 16.IV.1985: convenzione UniNa - Regione Evento del 4.X.83 (ML=4.0, I=VII) Sciame del 13.X.83 (circa 350 eventi!) Laurea Papa & Silvestri

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

costituita da 16 eventi (ML<3.7) e 276 registrazioni Database accelerometrico per l’area flegrea Banca dati accelerometrica (O.V. + Facoltà di Ingegneria) costituita da 16 eventi (ML<3.7) e 276 registrazioni De Natale et al. (1988)

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

PGA a BN per 150 accelerogrammi sintetici Moto sismico di riferimento per la città di Benevento PGA a BN per 150 accelerogrammi sintetici Simulazione campo di moto prodotto dall’evento sismico del Sannio 1688 (Imax= XI, M  6.7) PGAavg  0.35g Iannaccone et al. (2002)

Riduzione del database accelerometrico Per le analisi di risposta sismica locale, 150 segnali sintetici ridotti a: - 15 (criterio della max verosimiglianza) - 8 (clustering basato su PGA, PGV, Ia)   150 ACC 15 ACC Maximum acceleration (g) 0.336 0.335 Maximum relative velocity (cm/s) 0.549 0.547 Maximum relative displacement (cm) 0.050 0.049 Arias intensity (m/s) 0.447 0.461 aRMS (g) 0.127 0.128 Trifunac duration (sec) 1.581 1.534 Characteristic intensity 0.057 0.058 Maximum Spectral Acceleration (g) 0.889 0.879 Maximum Spectral Velocity (cm/s) 69.798 75.694 Spectral acceleration at 0,3 s (g) 0.594 0.555 Spectral acceleration at 1 s (g) 0.376 0.403 Fundamental frequency (Hz) 1.476 1.498 Cosenza - Manfredi factor, ID 15.311 15.374 PGA/PGV 61.222 61.261 Mean Square frequency (Hz) 2.906 2.842 Vinale et al. (2003)

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

Interpretazione razionale delle misure terremoto Molise 31.X.2002 stazioni accelerometriche CIMA rapporti spettrali cresta / spalla f1 = 3.3 Hz  Sica et al. (2008)

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

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

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

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)

Carta e sezione geologica (mod. da Improta et al., 2005) Caratterizzazione del sottosuolo del centro urbano di Benevento Carta e sezione geologica (mod. da Improta et al., 2005) (mod. da Improta et al., 2005) Terreno  VS D0 l v (kN/m3) (m/s) (%) Riporti antropici (R) 17 130 – 300 5 0.001 0.01 Detriti, colluvioni (Dt) 18-19 250 -330 3 0.0029 0.0371 Alluvioni recenti (ALG) 200 – 500 2 Alluvioni terrazzate (GS) 19-21 630 -750 1 0.002 0.02 Fluvio lacustri fini (FLF) 19 700 0.005 0.05 Fluvio lacustri grossi (FLG) 20 300 – 500 Conglomerati rissiani (CR) Alterati 600 – 800 0.0015 0.042 Cementati 23 800 – 900 0.5 0.2 Argille plioceniche (AGA) Superficiali 21.3 450 – 600 0.009 0.103 Profonde 22.5 800 0.106 Proprietà geotecniche da prove o letteratura (Costanzo et al., 2007)

L’uso dei sistemi informativi territoriali 1. Modello digitale del terreno (DTM) 2. Georeferenziazione sondaggi 4. Modello geostatistico 3D di VS 3. Colonne stratigrafiche

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

Il laboratorio di Dinamica delle Terre dell’Università di Napoli cella RCTS mod. Isenhower-Stokoe terreni piroclastici dell’area flegrea G/G0 D (%)  (%) Papa et al. (1988)

L’evoluzione della specie cella THOR argille plioceniche di Benevento d’Onofrio (1996) Penna (2004)

Prove di laboratorio UniNa-AMRA per l’area aquilana

L’attività sperimentale in sito dell’Università di Napoli

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

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

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

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

3. L’analisi di risposta sismica e la valutazione del rischio (dalle zone urbane alle infrastrutture)

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

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

Risposta in superficie con analisi FEM (QUAD4M) 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)

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

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

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

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

L’insegnamento di Filippo Vinale Centralità dell’Ingegneria Geotecnica nello sviluppo degli studi interdisciplinari di Rischio Sismico L’importanza del confronto continuo e dell’integrazione con le competenze sismologiche, geofisiche, geologiche, strutturali, urbanistiche L’uso intelligente delle tecnologie avanzate in campo sperimentale, analitico, di acquisizione e trattamento dei dati Saper cogliere l’essenziale dalla moltitudine di informazioni e di analisi

Grazie, DUX!