XI Lezione - Arabo LAR Giath Rammo @ Libera Accademia Romana
17 pergalani frane-ws2014
1. 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
2. LAUREA MAGISTRALE DELLA SCUOLA DI ARCHITETTURA E SOCIETÀ
LABORATORIO ORGANIZZATO DA LUCA MARESCOTTI
3. 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
4. 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
6. 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)
8. 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.
9. 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
10. 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)
13. 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
14. 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
19. 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
20. Esempio applicativo
• Colamenti
– Carta dei colamenti
– Carta acclività
– Carta esposizione
– Carta uso del suolo
– Carta litotecnica
21. 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
22. 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
23. 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
24. 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)
26. 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.
27. 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
34. 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
35. 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
36. 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
37. 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
38. 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
39. 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
40. 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
41. 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
42. 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)
43. 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)
44. Approccio quantitativo
Analisi statiche
(Bishop, Jambu, Fellenius, ecc.)
1
Fs= ----------W sin
(c’ b + (W - u b) tan’) sec
-------------------------------------1 + tan tan’
------------------Fs
45. 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 seci - Ui tani
W i cos (i - i)
pi = --------------------------------------cos ( - i + i+1 - ) seci+1
Si = c*i di - PW i tan*i
46. 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
49. 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;
50. 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;
51. 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.
52. 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
53. 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
54. 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
55. 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
56. 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
57. 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
58. 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
59. 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°.
