Home GeoForum Forums Geologia & Professione Geotecnica Effetti sismici in presenza di morfologie sepolte

Mi trovo in presenza di una scarpata fluviale sepolta al di sotto di uno spessore di alluvioni fini che passa da 3-4 m a 11 m ca. in meno di 9 metri di distanza (devo appurare meglio l'effettiva pendenza della scarpata).
La scarpata è situata esattamente sotto l'area d'ingombro di un fabbricato di progetto.
Tenuto conto che il valore della Vs30 è superiore a 360 m/s, attraverso il metodo semplificato previsto dalle NTC 2008 è giusto considerare come categoria di sottosuolo la "B" o andrebbe fatta una scelta più cautelativa adottando magari una categoria diversa?
Come posso valutare l'effetto della scarpata sepolta?

Potresti indicare la profondità della fondazione e la variazione delle Vs con la profondità?

In base alla quota della fondazione, in una zona dell'elemento strutturale le alluvioni fini potrebbero essere assenti

Per l’effetto della scarpata sepolta dovresti eseguire una RSL 2D considerando l’intera valle fluviale, naturalmente questo approccio prevede una conoscenza abbastanza accurata della geometria del sottosuolo……e sufficienti denari (e spesso/sempre mancano entrambi )
Come primo approccio verifica con la tecnica HVSR se frequenze, ampiezze e direzionalità variano nell'area in esame. Se ottieni misure analoghe potresti avere una giustificazione dell’utilizzo del metodo semplificato (sempre che i contrasti di impedenza non siano eccessivi). In caso contrario ritengo che sia difficilmente difendibile l’utilizzo delle Vs30.

Come tipologia fondale, in accordo con progettisti e impresa, si pensava di ricorrere ai pali, per scongiurare i cedimenti differenziali dovuti alle grosse variazioni di spessore della copertura alluvionale.
Fermo restando che devo ancora valutare con maggior dettaglio la precisa posizione della scarpata sepolta, potrebbe effettivamente accadere che nel caso di fondazioni superficiali adeguatamente immorsate il fabbricato per metà (lungo la direzione del lato corto) poggi direttamente sui terreni del substrato mentre per metà si ritrovi al di sopra di 8 metri di alluvioni non molto consistenti/addensate.
Ovviamente di RSL 2D non se ne parla proprio ...
Per quanto riguarda le prove HVSR i picchi di risonanza dovuti al contatto alluvioni/substrato variano tra frequenze comprese tra 7.5 Hz e 15 Hz ca. (vedi figura allegata), compatibili con le profondità di rinvenimento del substrato.
La curva rossa ("Lotto 1") è quella relativa alla profondità minima di rinvenimento (lato monte) mentre quella verde ("Lotto 1-1") è relativa alla prova più a valle, dove lo spessore di alluvioni è maggiore di 11 metri.
Le prove "Lotto 1-2", "Lotto 1-3" e "Lotto 1-4" sono intermedie, posizionate a tre metri l'una dall'altra, partendo dalla prova "Lotto 1-1" e procedendo verso la prova "Lotto 1".

A vederle così probabilmente solo la 1 differisce realmente, per le 1-3 e 1-4 il picco a circa 13Hz potrebbe essere associato ad una intercalazione poiché permane il picco a 7.5Hz (parzialmente occultato, forse sarebbe necessario vedere le singole componenti) corrispondente al contatto alluvioni/substrato. Questo determinerebbe una geometria sepolta ancora più accentuata?

In ogni caso le differenze di frequenze non sembrano trascurabili. In assenza di RSL2D un approccio potrebbe essere quello di farsi fornire la/e frequenza/e propria/e della struttura e ragionare sulla HVSR che approssima o comprende la/e frequenze della struttura. Oppure eseguire una RSL1D cercando di implementare tutte le variazioni di frequenza nella FT.

Ricorda di osservare anche la direzionalità e la differenza di impedenza tra i diversi sismostrati (a rigore per norma dobbiamo avere un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche e non salti troppo marcati).

DM,
dalla tua descrizione e dai segnali H/V si tratterebbe di una disomogeneità laterale nella velocità delle Vs.

Per cui, a meno di eseguire un'analisi 2D (che sarebbe obbligatoria a rigore), dovresti proporre un doppio modello sismico (due categorie di sottosuolo) e darlo in pasto al progettista che deciderà cosa fare (generalmente sceglierà la categoria peggiore).

Volendo si potrebbe provare a sviluppare due analisi di RSL 1D, ma questo eventualmente solo con l'aiuto del tromino.

Sulla base di recentissime verifiche fatte dai progettisti presso l'U.T. comunale, è stato appurato che, essendo cambiate le distanze di rispetto dalla strada, è possibile traslare l'area d'ingombro del fabbricato di quel tanto che basta per farlo ricadere quasi interamente a monte del ciglio della scarpata sepolta, venendo così ad avere una situazione stratigrafica omogenea sotto il piano di posa del manufatto, con il substrato confinato ad una profondità pressoché costante (2÷3 m).

Dall'interpretazione delle prove HVSR si ottengono valori di Vs30 che già a 1 m di profondità dal p.c. attuale risultano maggiori di 360 m/s, consentendo quindi di adottare la categoria di sottosuolo di tipo "B".

Siccome però la scarpata sepolta potrebbe rappresentare un elemento morfologico di amplificazione sismica, per tener conto di tale presenza pensavo, cautelativamente, di scalare di una categoria, passando alla categoria "C".

Ritenete plausibile questa mia valutazione?

Purtroppo credo di no!

Per levarti dall’impiccio e se hai nelle tue disponibilità la scatolina magica potresti operare così:
- HVSR lontano dalla scarpata, in posizione dove sei sicuro di non avere influenza della scarpata sepolta
- HVSR al bordo del fabbricato più vicino alla scarpata sepolta
- HVSR dove pensi sia ubicata la scarpata sepolta
- HVSR dopo la scarpata sepolta

poi confronta i diversi HV, la direzionalità dei vari HV ed i rapporti spettrali SSR riferiti alla prova HVSR lontano dalla scarpata, così puoi meglio apprezzare le variazioni tra le diverse misure.

A questo punto se non hai grosse differenze in HV, direzionalità ed SSR tra quanto ottenuto da HVSR lontano scarpata e HVSR bordo fabbricato vicino scarpata, avresti un valido supporto sperimentale per assegnare B.....altrimenti serve una RSL2D (ed acquistiamo insieme il programma, magari con doppia licenza ci fanno uno sconto! )

Altrimenti esegui un’analisi 1D ma devi avere assolutamente convergenza tra le frequenze della Funzione di Trasferimento FT e quelle delle HV eseguite in corrispondenza dell’impronta del fabbricato. Questo approccio non ti mette però al riparo da una eventuale sottostima (o sovrastima) dell’amplificazione visto che andresti alla caccia di un fittizio contrasto di impedenza a supporto di una frequenza amplificata per fattori di tipo geometrico.

Innanzi tutto grazie per le risposte.
Considerata la tua esperienza nel campo specifico e approfittando della tua disponibilità, ammesso che tu abbia voglia di perdere ancora del tempo a sviscerare la problematica che ho sollevato (siamo anche in periodo di ferie!), allego 4 misure eseguite con la "scatolina magica":
1) lontano dal piede della scarpata
2) in corrispondenza della scarpata
3) a bordo edificio (di progetto) molto vicino al ciglio della scarpata
4) lontano dal ciglio della scarpata.

Le differenze mi pare che ci siano!

Mettendo assolutamente da parte il software RSL2D e non avendo mai avuto occasione di eseguire nemmeno una RSL1D, ti chiedo:

a) per SSR intendi gli spettri delle singole componenti?

b) se nemmeno la RSL1D mi mette al riparo dalle incertezze che tu descrivi, il problema come si risolve?

c) potresti chiarirmi meglio il concetto del tuo ultimo capoverso?

Credo che sarebbe opportuno avere anche il parere di qualche esperto vero!

Effettivamente per le frequenze amplificate la prova 3 (ad esclusione della frequenza a 11Hz) somiglia più alla prova 2 che alla prova 4.

Un consiglio per HV su terreno (ad eccezione delle indagini archeologiche) campiona pure a 128 Hz magari per 20 min e rappresenta il rapporto HV per frequenze minori ai 30 Hz

Per SSR intendo il rapporto tra uno o più spettri ed uno spettro di riferimento (che in questo caso sarebbe quello lontano dalla scarpata). Fin tanto che il rapporto (delle singoli componenti) ti restituisce valori prossimi a 1 vuol dire che è simile allo spettro di riferimento.

Relativamente all'ultimo capoverso spero di non far troppa confusione.
L’unico elemento di conforto quando si eseguono analisi di RSL è la verifica in condizioni lineari-elastiche che le frequenze di amplificazione della HV siano simili a quelle della FT (funzione di trasferimento).
I modelli 1D implementano solo la stratigrafia con le diverse caratteristiche del sottosuolo.
Se ho una HV la cui frequenza di amplificazione dipende anche da fattori geometrici ma adotto un modello 1D e cerco la convergenza tra le frequenze HV-FT dovrò immettere nel modello 1D terreni che non esistono nella realtà (e/o variare la profondità dei terreni reali). Otterrei così la convergenza tra le frequenze HV-FT. Tale convergenza in condizioni normali serve ad ammettere di aver costruito un buon modello e di poter far affidamento sull'ampiezza della FT (e quindi sulle amplificazioni). Nel nostro caso questo sarebbe illecito poiché il modello è un “falso” e pur avendo le stesse frequenze HV-FT non si potrebbe far affidamento sulle ampiezze della FT (e quindi sulle amplificazioni).

A meno di un approccio 2D il problema non si risolve senza profonde semplificazioni, naturalmente anche l’implementazione di un modello 2D non è esente da errori e quindi da rischi di tirar fuori qualcosa che non rappresenta la realtà (sempre di modelli parliamo e dipendono molto da quello che ci mettiamo dentro e da come sono fatti).

Considerando tutti gli elementi e l’impossibilità di eseguire la RSL2D probabilmente non proverei a fare la 1D ma adotterei la soluzione proposta da mccoy

DM, AD ha dato degli utili suggerimenti, ai quali aggiungo:

In questo tipo di studi, è utile sovrapporre i diversi segnali (magari senza la fascia d'incertezza per amggiroe chiarezza) ed esaminarli in quel formato. Almeno io non posso farne a meno.

Il caso è un borderline di non semplice risoluzione. Il fatto che la scarpata si trova al di fuori, anche se di poco dell'edificio, attenua il verdetto di una sicura disomogeneità ma non lo elimina, sono d'accordo con AD

Però, potrebbe essere risolto alla luce dell'importanza dell'edificio o della struttura, aspetto che forse mi è sfuggito.

Ordinario, rilevante, strategico?

Comunque, utilizzare un modello fittizio di RSL 1D che si adegua al segnale H/V se possibile va sempre bene, dato che in alcuni casi persino l'INGV ritiene questo metodo fattibile o indispensabile.
Pur con l'inconveniente citato da AD.

Se non si tratta di edificio strategico, probabilmente potresti costruire 3 profili sismici (al centro, al lato a leggermente al di fuori, dopo al scarpata), assegnare categorie di sottosuolo ad ognuno e far decidere al progettista cosa fare. E' indispensabile essere chiari nel presentare il modello al progettista e consigliabile concludere che un'analisi 2D avrebbe maggior rigore (eventualmente facendola rientrare nel budget)