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17 pergalani frane-ws2014

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Information about 17 pergalani frane-ws2014
Education

Published on March 9, 2014

Author: LucaMarescotti

Source: slideshare.net

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7 marzo 2014 - 17 2014 Workshop Conoscenza e tecnologie appropriate per la sostenibilità e la resilienza in urbanistica Knowledge and Appropriate Technologies for Sustainability and Resilience in Planning Funda Atun, Maria Pia Boni, Annapaola Canevari, Massimo Compagnoni, Luca Marescotti, Maria Mascione, Ouejdane Mejri, Scira Menoni, Floriana Pergalani

LAUREA MAGISTRALE DELLA SCUOLA DI ARCHITETTURA E SOCIETÀ LABORATORIO ORGANIZZATO DA LUCA MARESCOTTI

2014 Workshop Conoscenza e tecnologie appropriate per la sostenibilità urbanistica Knowledge and Appropriate Technologies for Sustainability in Planning 7 marzo 2014 ANALISI DI STABILITA’ DEI VERSANTI: NORMATIVE E CASI STUDIO Floriana Pergalani

Effetti locali Sigla SCENARIO PERICOLOSITA’ SISMICA LOCALE Z1a Zona caratterizzata da movimenti franosi attivi Z1b Zona caratterizzata da movimenti franosi quiescenti Zona potenzialmente franosa o esposta a rischio di Z1c frana Zone con terreni di fondazione particolarmente Z2 scadenti (riporti poco addensati, terreni granulari fini con falda superficiale) Zona di ciglio H > 10 m (scarpata con parete Z3a subverticale, bordo di cava, nicchia di distacco, orlo di terrazzo fluviale o di natura antropica) Zona di cresta rocciosa e/o cocuzzolo: Z3b appuntite - arrotondate Zona di fondovalle con presenza di depositi alluvionali Z4a e/o fluvio-glaciali granulari e/o coesivi Zona pedemontana di falda di detrito, conoide Z4b alluvionale e conoide deltizio-lacustre Zona morenica con presenza di depositi granulari e/o Z4c coesivi (compresi le coltri loessiche) Zone con presenza di argille residuali e terre rosse di Z4d origine eluvio-colluviale Zona di contatto stratigrafico e/o tettonico tra litotipi con Z5 caratteristiche fisico-meccaniche molto diverse EFFETTI Instabilità Cedimenti e/o liquefazioni Amplificazioni topografiche Amplificazioni litologiche e geometriche Comportamenti differenziali

Approcci semiquantitativo e quantitativo Due categorie: – Amplificazioni – Instabilità

Approcci semiquantitativo e quantitativo • Approccio semiquantitativo: Analisi di tipo areale (regionale o subregionale)  aree potenzialmente franose, spostamenti • Approccio quantitativo: Analisi di tipo locale (singola frana)

Approccio probabilistico • • • • • • • Modello digitale del terreno Carta acclività Carta esposizione Carta geologica Carta geomorfologica Carta dell’uso del suolo Carta del reticolo idrografico

Approccio probabilistico • Identificazione aree potenzialmente instabili • Modello probabilistico che combina dati provenienti da livelli informativi relativi a tematismi geologici, geomorfologici, geologicotecnici e antropici • Ipotesi che la franosità sia condizionata dai fattori considerati e che questi possano perciò essere utilizzati per individuare le aree potenzialmente franose. • Probabilità di sviluppo di nuove frane in aree stabili è maggiore dove si presentano condizioni simili a quelle che si verificano nelle aree attualmente instabili.

Approccio probabilistico • PREDIZIONE – frane quiescenti – unità litotecniche – angolo del versante – esposizione del versante – uso del suolo classificato – distanza dalle linee di drenaggio • VERIFICA – frane attive

Approccio probabilistico • Sovrapposizione della mappa delle frane (conoscenza a priori) e i vari livelli informativi • Calcolo del valore numerico della rilevanza (correlazione) di ogni fattore rispetto alle evidenze • Calcolo del Fattore di Certezza (CF)

Approccio probabilistico Classe 1 2 3 4 5 CF -1,-0.5 -0.5,-005 -0.05,+0.05 +0.05,+0.5 +0.5,+1 Descrizione Alta stabilità Media stabilità Incerte Media instabilità Alta instabilità

Esempio applicativo

Esempio applicativo • • • • • Scala lavoro 1:10.000 Area Oltre Po’ Pavese: 310 Km2 Frane censite, classificate e immagazzinate Numero complessivo: 811 Fenomeni ricorrenti: scorrimenti traslazionali, colamenti, scorrimenti traslazionali e colamenti • Unità litotecniche coinvolte: coltri di alterazione delle unità argillose, marnose e sabbiose • GIS (ArcView 3.2a) • Access97

Esempio applicativo LEGENDA Alluvioni attuali Alluvioni terrazzate DEPOSITI Depositi di conoide Detrito Marne di M. Piano Arenarie di Ranzano Marne di Antognola SUCCESSIONE ALLOCTONA-SEMIALLOCTONA DI LOIANO,RANZANO-BISMANTOVA Marne di M. Lumello Arenarie di Bismantova Marne di M. Piano (B. T. P.) Arenarie di Ranzano (B. T. P.) Marne di Bosmenso Marne di Rigoroso SUCCESSIONE NEOAUTOCTONA DEL BACINO TERZIARIO PIEMONTESE Formazione di Castagnola Marne di M. Bruggi Argille a palombini di Barberino Ofioliti Argille varicolori Arenarie di Scabiazza Calcari di M. Cassio Argilliti di Montoggio UNITA' LIGURI Calcari di M. Antola 0 5 Km Argilliti di Pagliaro Complesso Caotico Pluriformazionale Complesso dell'Alberese Terziario Formazione di M. Penice Faglia diretta o trascorrente Sovrascorrimento Tav. 1 - Carta Geologica UNITA' SUBLIGURI

Esempio applicativo

Esempio applicativo 0 5 Km Tav. 3 - Modello digitale del terreno e reticolo idrografico

Esempio applicativo LEGENDA < 5° 6° - 10° 11° - 15° 16° - 20° 21° - 25° 26° - 35° 36° - 45° > 45° 0 5 Km Tav. 4 - Carta dell'acclività dei versanti classificata

Esempio applicativo LEGENDA N NE E SE S SW W NW 0 5 Km Tav. 5 - Carta dell'esposizione dei versanti

Esempio applicativo LEGENDA Aree urbane/industriali e cave Roccia affiorante alvei e calanchi Seminativi e seminativi arborati Prati permanenti Pascoli nudi e pascoli cespugliati o alberati Vigneti e frutteti Incolto e cespugliato Pioppeto Rimboschimento Bosco ceduo Bosco altofusto (conifere) Bosco altofusto (latifoglie) Bosco altofusto (misto) 0 5 Km Tav. 6 - Carta dell'uso del suolo riclassificato

Esempio applicativo • Colamenti – Carta dei colamenti – Carta acclività – Carta esposizione – Carta uso del suolo – Carta litotecnica

Esempio applicativo LEGENDA aree ad alta stabilità aree a media stabilità aree incerte aree a media instabilità aree ad alta instabilità 0 5 Km Tav. 10 - Carta di instabilità per fenomeni di colamento

Esempio applicativo • Scorrimenti e complessi – Carta degli scorrimenti e fenomeni complessi – Carta dell’acclività – Carta dell’uso del suolo – Carta litotecnica – Carta degli elementi tettonici

Esempio applicativo LEGENDA aree ad alta stabilità aree a media stabilità aree incerte aree a media instabilità aree ad alta instabilità 0 5 Km Tav. 11 - Carta di instabilità per fenomeni di scorrimento traslazionale e di scorrimento traslazionale-colamento

Approcci semiquantitativo e quantitativo • Approccio semiquantitativo: Analisi di tipo areale (regionale o subregionale)  aree potenzialmente franose, spostamenti • Approccio quantitativo: Analisi di tipo locale (singola frana)

Approccio semiquantitativo • • • • • • • Modello digitale del terreno Carta acclività Carta del livello della falda Carta geologica Carta geomorfologica Parametri geotecnici Input sismico (in termini di parametri indicatori)

Approccio semiquantitativo PICCO DI ACCELERAZIONE INTENSITA’ DI ARIAS (Arias, 1969) POTENZIALE DISTRUTTIVO (Saragoni et al., 1989) Pga = max [ a(t)]  tf 2 Ia  0 a ( t )dt 2g 2 pd  2g  tf 0 2 a ( t )dt n. a.

Approccio semiquantitativo FORZE AGENTI LUNGO UN PENDIO  z W n W W t zw  c' u W = peso dell’unità di pendio z = profondità superficie di scorrimento zw = altezza della tavola d’acqua b = angolo del pendio u = pressione dell’acqua c = coesione m = zw / z = angolo di attrito

Approccio semiquantitativo Analisi statiche Pendio indefinito c'  m w z cos(  ) tan( ' ) Fs  zsin(  ) cos(  ) 2 • Condizioni asciutte • Condizioni totalmente sature

Approccio semiquantitativo Analisi pseudostatiche Pendio indefinito c' cos(  )     m z tan( ' )  z tan(  ) Kc  2 w z  z tan(  ) tan( ' ) • Condizioni asciutte • Condizioni totalmente sature

Approccio semiquantitativo Analisi dinamiche Abachi di correlazione • Aree riattivabili PGA  Kc: movimento riattivabile; PGA < Kc: movimento non riattivabile

Approccio semiquantitativo   log( Dn )  2.41  0.47 M s  0.010r  log (1  q)2.64 ( q) 1.02  0.58 p Log ( D)  1.521Log ( Ia)  1.993Log ( Kc )  1.546 D  0.021PD 0.91 Kc 1.202 N. Ambraseys, M. Srbulov (1995) R.W. Jibson, E. L. Harp, J. A. Michael (1998) T. Crespellani, C. Madiai, G. Vannucchi (1998) log( Dn )  0.607( 0.020)  log I a  3.719( 0.049) log K  0.852( 0.030) R. Romeo (1998) 450 400 Kc <= 0.01 300 0.01 < Kc <= 0.03 250 0.03 < Kc <= 0.06 0.06 < Kc <= 0.1 200 0.1 < Kc <= 0.2 150 0.2 < Kc <= 0.3 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 Disp lacem en t (cm ) 350 L. Luzi, F. Pergalani (1996)

Approccio semiquantitativo Mappa degli spostamenti Mappa di Ia Mappa di Pga se Pga > Kc 450 350 Kc <= 0.01 300 0.01 < Kc <= 0.03 250 0.03 < Kc <= 0.06 0.06 < Kc <= 0.1 200 0.1 < Kc <= 0.2 150 0.2 < Kc <= 0.3 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 Displacem en t (cm ) Mappa del Kc 400

Esempio applicativo Analisi geotecnica 182 campioni Analisi statistica

Esempio applicativo LEGENDA Alluvioni Depositi di conoide Detrito di versante Substrato arenaceo Substrato marnoso - arenaceo Substrato calcareo Ofioliti Depositi colluviali argillosi ad alta plasticità (HP) con spessore > 5m Depositi colluviali argillosi a bassa plasticità (BP) con spessore > 5m Depositi colluviali argillosi a bassa plasticità (BP) con spessore < 5m Depositi colluviali argillosi a bassa plasticità con blocchi (BP-GB) con spessore > 5m Depositi di blocchi calcarei in matrice argillosa a bassa plasticità (GB-BP) con spessore > 5m e paleofrane 0 5 Km Tav. 7 - Carta litologica derivata

Esempio applicativo LEGENDA 0.9 - 1.0 1.01 - 1.1 1.11 - 1.2 1.21 - 1.3 1.31 - 1.4 1.41 - 1.5 2 I valori sono espressi in m/sec 0 5 Km Tav. 8 - Carta dei valori del picco di accelerazione

Esempio applicativo LEGENDA 0.14 - 0.16 0.17 - 0.19 0.20 - 0.22 0.23 - 0.25 0.26 - 0.28 0.29 - 0.31 0.32 - 0.34 0.35 - 0.37 0.38 - 0.40 I valori sono espressi in m/sec 0 5 Km Tav. 9 - Carta dei valori dell'intensità di Arias

Esempio applicativo LEGENDA Fs 1 1 < Fs 1.25 1.25 < Fs Fs > 1.5 non valutato 0 5 Km Tav. 12 - Carta dei valori del fattore di sicurezza (Fs) in assenza di acqua 1.5

Esempio applicativo LEGENDA Kc 0.01 0.01 < Kc 0.03 0.03 < Kc 0.06 0.06 < Kc 0.1 0.1 < Kc Kc > 0.2 non valutato 0 5 Km Tav. 14 - Carta dei valori del coefficiente di accelerazione orizzontale critica (Kc) in assenza di acqua 0.2

Esempio applicativo LEGENDA aree non riattivate aree riattivate aree non esaminate 0 5 Km Tav. 16 - Carta delle aree potenzialmente riattivabili durante un evento sismico

Esempio applicativo LEGENDA assente 0 - 10 cm 11 - 30 cm 31 - 50 cm > 50 cm aree non esaminate 0 5 Km Tav 17 - Carta dello spostamento potenziale del terreno durante un evento sismico

Esempio applicativo LEGENDA aree non influenzate infrastrutture e centri abitati non danneggiati infrastutture e centri abitati danneggiati 0 5 Km Tav. 18 - Carta del danneggiamento delle infrastrutture e dei centri abitati

Approcci semiquantitativo e quantitativo • Approccio semiquantitativo: Analisi di tipo areale (regionale o subregionale)  aree potenzialmente franose, spostamenti • Approccio quantitativo: Analisi di tipo locale (singola frana)

Approccio quantitativo Scorrimenti • Geometria del movimento franoso (andamento, inclinazione e profondità della superficie di scivolamento, area del corpo di frana, inclinazione del pendio, ecc.) • Parametri geotecnici (peso volume, coesione, angolo di attrito) • Livello della falda • Input sismico (accelerogrammi)

Approccio quantitativo Analisi statiche (Bishop, Jambu, Fellenius, ecc.) 1 Fs= ----------W sin (c’ b + (W - u b) tan’) sec -------------------------------------1 + tan tan’ ------------------Fs

Approccio quantitativo Analisi pseudostatiche (Sarma, ecc.) Kc = an + an-1 en + an-2 en en-1 + ... + a1 en en-1...e3 e2 ----------------------------------------------------------------pn + pn-1 en + pn-2 en en-1 + ... + p1 en en-1...e3 e2 Xi Ei Kc Wi Wi cos (i - i + *i - i) sec*i ei = -----------------------------------------------cos (i - i + *i+1 - i+1) sec*i+1 Zi Ti   Ni bi Wisin(i -i) + Ricos i + Si+1sin( i -i -i+1) - Sisin( i -i -i) ai = ------------------------------------------------------------------------------------cos(i -i +*i+1-i+1) sec*i+1 Ri = ci bi seci - Ui tani W i cos (i - i) pi = --------------------------------------cos ( - i + i+1 - ) seci+1 Si = c*i di - PW i tan*i

Approccio quantitativo Analisi dinamiche (Newmark, ecc.) Ne Te N - M a n - W n + Ne = 0 T - M at - Wt + Te = 0 y M at W z x M an • Contatto tra base e blocco • Superamento della resistenza limite – moto relativo tra base e blocco • Velocità relativa nulla – contatto tra base e blocco • Andamento degli spostamenti relativi

Approccio quantitativo

Approccio quantitativo Crolli • Analisi geologiche, geomorfologiche, geo-meccaniche e sismiche • Analisi storiche

Approccio quantitativo Analisi geomorfologiche, geo-meccaniche e sismiche • Compilazione delle geomorfologici; schede, rilievi geologici e • Rilievi geo-meccanici, prove in situ e in laboratorio e classificazione geo-meccanica degli ammassi rocciosi; • Individuazione degli input sismici: valori di Pga e Pgv; • Verifica cinematica per l’identificazione delle aree di instabilità e analisi di stabilità in condizioni statiche e pseudo-statiche;

Approccio quantitativo Analisi geomorfologiche, geo-meccaniche e sismiche • Rilievi dettagliati geomorfologici per l’individuazione delle più importanti piste di discesa; • Statistica delle simulazioni bidimensionali della caduta dei massi in condizioni statiche e pseudo-statiche; • Back analysis in accordo con le distribuzioni più realistiche dei massi lungo il versante; • Identificazione delle aree degli arrivi in accordo con le suddivisioni in fasce proposte dalla Regione Lombardia (2001) sulla base di procedure di zonazione usate per stabilire I livelli di pericolosità da crollo;

Approccio quantitativo Analisi geomorfologiche, geo-meccaniche e sismiche • fascia di transito: nessun blocco si ferma all’interno della fascia; • fascia A: arresto del 70% dei blocchi; • fascia B: arresto del restante 25% dei blocchi; • fascia C: arresto del restante 5% dei blocchi.

Approccio quantitativo Analisi storiche • Verifica su ogni pista di discesa degli arrivi sulla base dei dati dei movimenti passati e recenti accaduti nell’area; • Stesura della mappa finale degli arrivi con l’individuazione delle aree protette dovute a morfologia favorevole validate da informazioni storiche e recenti

Esempio applicativo SUBSTRATO ROCCIOSO Successioni carbonatico -dolomitiche selciose: ST stratificato SF stratificato molto fratturato o cataclasato e marnoso - Depositi continentali addensati: DC detriti cementati, conglomerati e travertini DM depositi glaciali, fluvioglaciali, fluviali, addensati o consistenti COPERTURA Depositi continentali sciolti: GG terreni prevalentemente a grana grossa GEOMORFOLOGIA frana di scivolamento attiva frana di scivolamento quiescente frana da crollo

Esempio applicativo - uno scorrimento del quale la parte superiore è stata classificata come quiescente e la parte inferiore come attiva, il movimento è probabilmente dovuto ad uno scorrimento nell’accumulo di frana derivato da un crollo - una frana di crollo

Esempio applicativo Parametri geotecnici SUBSTRATO ROCCIOSO                 Successioni carbonatico-dolomitiche e marnoso-selciose: ST stratificato Parametro min max RMR (Rock Mass Rating) base 50 70  (°) 30 40 c (kPa) 250 350 Esitu (GPa) 10 40 Vp (m/s) 3.600 5.600 Ammassi di qualità buona Vp (m/s) 3.000 3.600 Ammassi di qualità mediocre SF stratificato molto fratturato o cataclasato Parametro min max RMR base 20 30 (°) 15 20 c (kPa) 100 150 Esitu (GPa) 2 3 Vp (m/s) 2.300 4.000 Ammassi di qualità scadente

Esempio applicativo Parametri geotecnici Depositi continentali addensati:                  DC detriti cementati, conglomerati e travertini Parametro min max RMR base 50 70  (°) 30 40 c (kPa) 250 350 Esitu (GPa) 10 40 Vp (m/s) 3.500 4.500 Ammassi di qualità discreta Vp (m/s) 2.500 3.500 Ammassi di qualità scadente DM depositi glaciali, fluvioglaciali, fluviali, addensati o consistenti Parametro min max  (kN/m3) 17 20  (°) 25 45 c (kPa) 0 10 Vp (m/s) 800 1.800   Vs (m/s) 250 500  

Esempio applicativo Parametri geotecnici COPERTURA          Depositi continentali sciolti:   terreni prevalentemente a grana grossa Parametro min max  (kN/m3) 16 20 (°) 20 45 c (kPa) 0 50 Vp (m/s) 800 1200  Vs (m/s) 200 300

Esempio applicativo Scorrimento • • • • • • • • porzione superiore Angolo medio dei versanti in dissesto Ampiezza orizzontale dell’accumulo Lunghezza verticale dell’accumulo Spessore dell’accumulo Angolo d’attrito residuo del materiale Coesione residua del materiale Peso di volume medio del materiale 10° 50 - 900 m 550 m 30 - 60 m 34° (detrito) 0 kPa 19 kN/m3 • • • • • • • • porzione inferiore Angolo medio dei versanti in dissesto Ampiezza orizzontale dell’accumulo Lunghezza verticale dell’accumulo Spessore dell’accumulo Angolo d’attrito residuo del materiale Coesione residua del materiale Peso di volume medio del materiale 15° 400 - 450 m 80 - 120 m 25 - 35 m 20° 50 kPa 20 kN/m3

Esempio applicativo Crollo • fino alla quota di 250–300 m è presente il substrato roccioso subaffiorante che porta ad inclinazioni maggiori di 30°: detriti cementati conglomerati e travertini (Formazione del Colle di San Bartolomeo) e formazioni stratificate molto fratturate o cataclasate (Scaglia Lombarda); • da 250 m a 150 m sono presenti i terreni prevalentemente a grana grossa: detrito di falda con inclinazioni intorno ai 20°-30°; • da 150 m a 90 m sono presenti i terreni prevalentemente a grana grossa: un deposito morenico misto a detrito che porta ad inclinazioni comprese tra i 10° e i 15°; • da 90 m fino a 70 m sono presenti i terreni prevalentemente a grana grossa: un deposito alluvionale di fondovalle che porta ad inclinazioni inferiori ai 5°-10°.

Esempio applicativo ACC2 ACC1

Esempio applicativo RISULTATI SCORRIMENTO Località Inclinazione del versante (°) Salò (p.s.) 10 10 10 10 10 10 Salò (p.i.) 15 15 15 15 15 Massa (t) 51640 51640 51640 51640 51640 51640 4562 4562 4562 4562 4562 Angolo di attrito residuo (°) 34 34 34 34 34 34 20 20 20 20 20 Coesione (kPa) 0 0 0 0 0 0 50 50 50 50 50 Peso di Saturazione SALO Acc1 volume (%) (cm) 3 (cm) (kN/m ) 19 0 stabile 19 20 stabile 19 40 stabile 19 60 stabile 19 80 stabile 19 100 0.07 20 0 2.27 20 20 9.24 20 40 55.0 20 45 94.5 20 50 * GNDT Acc2 (cm) (cm) stabile stabile stabile stabile stabile 0.03 4.48 13.5 50.4 101.0 *

Esempio applicativo RISULTATI CROLLO

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