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Dalle Norme Tecniche per le Costruzioni contenute nel D.M. del 14.01.2008 (NTC) deriva che le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si definiscono a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di costruzione. Quest’ultima è definita convenzionalmente in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag in condizioni di campo libero sul sito di riferimento rigido (categoria di sottosuolo A della Tabella 3.2.II, NTC) con superficie topografica orizzontale (categoria topografica T1 della Tabella 3.2.IV, NTC), nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente Se (T).

In particolare, i caratteri del moto sismico sul sito di riferimento rigido orizzontale sono descritti dalla distribuzione sul territorio nazionale delle grandezze ag (accelerazione massima al sito), Fo

(valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale) e T*C

(periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale), sulla base delle quali sono definite le relative forme spettrali.

I valori delle grandezze in parola sono riportati nell’Allegato B alle NTC per 10751 punti del reticolo di riferimento, in termini di andamento medio ed in funzione di un periodo di ritorno TR (di 30, 50, 72, 101, 140, 201, 475, 975 e 2.475 anni). Per un qualunque punto del territorio nazionale non ricadente nei nodi del reticolo di riferimento, i valori dei parametri in argomento possono essere calcolati come media pesata dei valori assunti da tali parametri nei quattro vertici della maglia elementare del reticolo di riferimento contenente il punto in esame.

Nel caso specifico, pertanto, una volte determinate le coordinate geografiche del centro dell’area di progetto (Datum planimetrico ED50) si è provveduto ad elaborare le stesse con il programma “Spettri di risposta”, messo a disposizione gratuitamente dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici (www.cslp.it), ottenendo i parametri di pericolosità sismica di base elencati nella Fig. 9 e le relative forme spettrali illustrate nella Fig. 10:

Coordinate geografiche (ED50)

Latitudine 38,127594 Longitudine 13,364106

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(anni)

ag

(g)

Fo

(-)

T*c

(s)

30 0,043 2,351 0,229

50 0,059 2,347 0,249

72 0,074 2,320 0,260

101 0,088 2,317 0,266

140 0,103 2,319 0,272

201 0,122 2,327 0,278

475 0,173 2,371 0,290

975 0,224 2,417 0,305

2475 0,303 2,505 0,320

Fig. 9 - Parametri di pericolosità sismica di base

Fig. 10 - Spettri di risposta elastici per i diversi TR di riferimento

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Il professionista responsabile del calcolo delle strutture in progetto ha comunicato allo scrivente la Classe d’uso (Classe II), il Coefficiente d’uso (Cu = 1,0), la Vita nominale (VN = 50 anni) ed il Periodo di riferimento per l’azione sismica (VR = 50 anni). Di conseguenza utilizzando il programma suddetto è stato possibile ricavare i seguenti parametri di pericolosità sismica e le relative forme spettrali per ognuno degli Stati Limite che è possibile scegliere in base alla strategia di progettazione:

Coordinate geografiche (ED 50)

Latitudine 38,127594

Longitudine 13,364106

Classe d’uso Classe II

Coefficiente d’uso CU 1,0

Vita nominale VN (anni) 50

Periodo di rif. per l’azione

sismica VR (anni) 50

Stato Limite Tr

(anni)

ag

(g)

Fo

(-)

T*c

(s)

SLO 30 0,043 2,351 0,229

SLD 50 0,060 2,346 0,249

SLV 475 0,173 2,371 0,290

SLC 975 0,224 2,417 0,305

Fig. 11 - Parametri di pericolosità sismica per i diversi Stati Limite che è possibile scegliere in base alla strategia di progettazione

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Fig.12 - Spettri di risposta elastici per i diversi Stati Limite che è possibile scegliere in base alla strategia di progettazione

8.2 - Categoria di sottosuolo e categoria topografica

Le condizioni convenzionali del sito di riferimento, trattate nel precedente paragrafo, non corrispondono in genere a quelle effettive che risultano influenzate sia dalla stratigrafia del volume significativo di terreno, sia dalla configurazione della superficie topografica. Entrambi questi fattori concorrono a modificare l’azione sismica in superficie rispetto a quella attesa, in condizioni di campo libero, sul sito di riferimento rigido, con superficie topografica orizzontale (risposta sismica locale). Quando l’azione sismica in superficie è descritta mediante forme spettrali, tale risposta può essere valutata con l’approccio semplificato di cui al § 3.2.2 delle NTC, che si basa sull’individuazione delle categorie di sottosuolo e topografiche di riferimento di seguito elencate nelle Figg. 13, 14 e determinate in base ai valori della velocità equivalente di propagazione delle onde di taglio entro i primi 30 m di profondità; quest’ultima è definita dall’espressione , dove hi e Vi indicano rispettivamente lo spessore in metri e la

velocità delle onde di taglio dello strato i-esimo, per un totale di N strati presenti nei 30 metri

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oggetto di misure.

Categoria Descrizione

A Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di Vs,30 superiori a 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3 m.

B

Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e cu,30 > 250 kPa nei terreni a grana fina).

C

Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < cu,30 < 250 kPa nei terreni a grana fina).

D

Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 inferiori a 180 m/s (ovvero NSPT,30 <

15 nei terreni a grana grossa e cu,30 < 70 kPa nei terreni a grana fina).

E Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con Vs > 800 m/s).

Fig. 13 - Categorie di sottosuolo previste al § 3.2.2 delle NTC (Tabella 3.2.II NTC)

Categoria Descrizione

S1 Depositi di terreni caratterizzati da valori di Vs,30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < cu,30 < 20 kPa), che includono uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure che includono almeno 3 m di torba o di argille altamente organiche.

S2 Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altra categoria di sottosuolo non classificabile nei tipi precedenti.

Fig. 14 - Categorie aggiuntive di sottosuolo previste al § 3.2.2 delle NTC (Tabella 3.2.III NTC)

Per sottosuoli appartenenti alle categorie S1 ed S2 è necessario predisporre specifiche analisi per la definizione delle azioni sismiche, particolarmente nei casi in cui la presenza di terreni suscettibili di liquefazione e/o di argille d’elevata sensitività possa comportare fenomeni di collasso del terreno.

Nel caso specifico, la velocità Vs,30, è stata misurata in sito mediante l’esecuzione del sondaggio sismico MASW di cui si documentano i risultati nell’All. B, ricavando una Vs,30 = 412 m/s ed un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità dei terreni costituenti il volume di sottosuolo indagato.

In base a tale risultato, la categoria di sottosuolo di riferimento risulta essere B - Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fine molto consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e valori del VS30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT30 > 50 nei terreni a

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grana grossa e cu30> 250 kPa nei terreni a grana fina).

Ad essa corrisponde nella Tabella 3.2.V delle NTC un coefficiente di amplificazione stratigrafica SS = 1,00 ≤ 1,40 - (0,40 x Fo x ag/g) ≤ 1,20, che nel caso di SLV assume il valore SS = 1,00 ≤ 1,40 - (0,40 x 2,371 x 0,173) ≤ 1,20  SS = 1,20.

La classificazione topografica si basa invece sulle categorie esposte nella Fig. 15, che si riferiscono a configurazioni geometriche prevalentemente bidimensionali, creste o dorsali allungate, da considerarsi nella definizione dell’azione sismica solo h > 30 m.

Categoria Caratteristiche della superficie topografica

T1 Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i ≤ 15°

T2 Pendii con inclinazione media i > 15°

T3 Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media 15° ≤ i ≤ 30°

T4 Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media i >

30°

Fig. 15 - Categorie topografiche previste al § 3.2.2 delle NTC (Tabella 3.2.IV NTC)

Considerato che il sito progetto è ubicato in un’area pianeggiante, la categoria topografica di riferimento risulta essere T1 - Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i ≤ 15°. A tale categoria corrisponde un coefficiente di amplificazione topografica ST = 1,0, così come definito nella Tabella 3.2.VI delle NTC.

Una volta noti i valori sito-specifici dell’accelerazione orizzontale massima attesa in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale ag (cfr. Fig. 11), il coefficiente di amplificazione stratigrafica SS ed il coefficiente di amplificazione topografica ST, è stato possibile ricavare anche l’accelerazione orizzontale massima attesa amax = ag x SS x ST, che assume per SLV il valore amax = (0,173 x 1,20 x 1,00)g  amax = 0,208g.

8.3 -Stabilità nei confronti della liquefazione

Il § 7.11.3.4.1 delle NTC definisce i fenomeni di liquefazione come (…) come associati alla perdita di resistenza al taglio o accumulo di deformazioni plastiche in terreni saturi, prevalentemente sabbiosi, sollecitati da azioni cicliche e dinamiche che agiscono in condizioni non

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drenate (…). Il successivo § 7.11.3.4.2 stabilisce invece che (…) la verifica a liquefazione può essere omessa quando si manifesti almeno una delle seguenti circostanze (comma 1÷5 di seguito descritti):

1. eventi sismici attesi di magnitudo M inferiore a 5;

2. accelerazioni massime attese al piano campagna in assenza di manufatti (condizioni di campo libero) minori di 0,1g;

3. profondità media stagionale della falda superiore a 15 m dal piano campagna, per piano campagna sub-orizzontale e strutture con fondazioni superficiali;

4. depositi costituiti da sabbie pulite con resistenza penetrometrica normalizzata (N1)60 > 30 oppure qc1N > 180 dove (N1)60 è il valore della resistenza determinata in prove penetrometriche dinamiche (Standard Penetration Test) normalizzata ad una tensione efficace verticale di 100 kPa e qc1N è il valore della resistenza determinata in prove penetrometriche statiche (Cone Penetration Test) normalizzata ad una tensione efficace verticale di 100 kPa;

5. distribuzione granulometrica esterna alle zone indicate nelle NTC in Figura 7.11.1(a) nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc < 3,5 ed in Figura 7.11.1(b) nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc > 3,5.

Fig. 16 - Fusi granulometrici di terreni suscettibili di liquefazione (dalla Figura 7.11.1 a, b, NTC)

quando le condizioni 1 e 2 non risultino soddisfatte, le indagini geotecniche devono essere finalizzate almeno alla determinazione dei parametri necessari per la verifica delle condizioni 3, 4 e 5 (…).

Comma 1. Nel caso specifico, la storia sismica di Palermo, ricostruita mediante il “DBMI -

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Database Macrosismico Italiano”1 redatto dall’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), è riassunta nella Fig. 17.

Effetti In occasione del terremoto del: Effetti In occasione del terremoto del:

Intensità

5 1542 12 10 15:15 Siracusano 32 10 6.77 ±0.32 2-3 1894 11 16 17:52 Calabria merid. 303 9 6.07 ±0.10

4 1693 01 09 21:00 Val di Noto 30 8_9 6.21 ±0.31 NF 1898 11 03 05:59 Caltagirone 48 5_6 4.80 ±0.30

7 1693 01 11 13:30 Sicilia orien. 185 11 7.41 ±0.15 2-3 1905 09 08 01:43 Calabria merid. 895 7.04 ±0.16

4 1693 04 17 19:00 Val di Noto 4 5 4.30 ±0.34 5 1907 01 21 03:41 TERMINI IMERESE 32 5 4.36 ±0.33

5 1698 01 01 Vizzini 6 7_8 5.86 ±0.71 2 1907 10 23 20:28 Calabria meridionale 274 8_9 5.87 ±0.25

8-9 1726 09 01 21:55 Palermo 8 7_8 5.58 ±0.72 5 1908 12 28 04:2 Calabria merid.-Messina 800 11 7.10 ±0.15

3-4 1727 01 07 NOTO 14 6_7 4.83 ±0.35 3 1926 08 17 ISOLA DI SALINA 44 7_8 5.41 ±0.23

5 1736 08 16 CIMINNA 5 6_7 4.93 ±0.34 7 1940 01 15 13:1 Golfo di Palermo 60 7_8 5.28 ±0.20

4-5 1740 06 13 SCIACCA 3 6_7 4.93 ±0.34 NF 1949 10 08 03:0 NOTO 32 7 5.20 ±0.27

6 1777 06 06 16:15 CALABRIA 9 3 1959 12 23 09:29 PIANA DI CATANIA 108 6_7 5.29 ±0.20

3-4 1780 04 09 02:30 Messina 3 6_7 4.93 ±0.34 5 1967 10 31 21:0 Monti Nebrodi 60 8 5.46 ±0.19

3 1783 02 05 12:00 Calabria 356 11 7.02 ±0.08 5-6 1968 01 15 01:3 Valle del Belice 15

F 1817 01 14 SCIACCA 4 4_5 4.09 ±0.34 6-7 1968 01 15 02:0 Valle del Belice 163 10 6.33 ±0.13

5 1818 02 20 18:15 Catanese 128 9_10 6.23 ±0.12 5 1978 04 15 23:3 Golfo di Patti 332 6.06 ±0.09

5-6 1818 09 08 09:50 Madonie 24 7_8 5.16 ±0.36 NF 1980 11 23 18:3 Irpinia-Basilicata 1394 10 6.89 ±0.09

5 1819 02 24 23:20 Madonie 24 7_8 5.31 ±0.51 3 1981 06 07 13:0 MAZARA DEL VALLO 50 4.96 ±0.09

8 1823 03 05 16:37 Sicilia sett. 107 6.47 ±0.15 6 1990 12 13 00:2 Sicilia sud-orientale 304 7 5.64 ±0.09

F 1831 01 28 MILAZZO 4 5_6 4.51 ±0.34 2-3 1995 05 29 06:5 Trapani 45 4.80 ±0.09

2-3 1870 10 04 16:55 Cosentino 56 9_10 6.10 ±0.19 2-3 1999 02 14 11:4 Patti 101 4.69 ±0.09

3 1892 03 16 12:38 ALICUDI 28 7 5.29 ±0.31 2 2001 11 25 19:3 MADONIE 25 4_5 4.74 ±0.09

numero eventi 41 6 2002 09 06 01:2 PALERMO 132 5.94 ±0.09

Fig. 17 - Storia sismica di Palermo. Numero di eventi consderati: 41

Il database DBMI è stato utilizzato per la compilazione del “Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani”2, ed usato per l’elaborazione della “Nuova Zonazione Sismogenetica (ZS9)” del territorio nazionale, a cura dell’INGV. In base a tale zonazione, consultabile nel Rapporto Conclusivo relativo alla “Redazione della Mappa di Pericolosità Sismica del territorio nazionale prevista dall’Allegato 1 dell’O.P.C.M. 3274/2003”3, l’area in esame è ricompresa nella ZS n. 933 “Sicilia Settentrionale”

(cfr. Fig. 18), per la quale è stata stimata una Magnitudo massima attesa Mwmax=6,14.

Pertanto, la prevista condizione (Mwmax < 5) per omettere la verifica a liquefazione non risulta soddisfatta.

1M. Locati, R. Camassi e M. Stucchi (a cura di) (2011) - “DBMI11, la versione 2011 del Database Macrosismico Italiano” - INGV, Milano, Bologna, Consultabile sul sito http://emidius.mi.ingv.it/DBMI11/

2A. Rovida, R. Camassi, P. Gasperini e M. Stucchi (a cura di) (2011) - “CPTI11, la versione 2011 del Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani” - INGV, Milano, Bologna, Consultabile sul sito http://emidius.mi.ingv.it/CPTI11/

3Gruppo di lavoro (2004) - “Redazione della Mappa di Pericolosità Sismica del territorio nazionale prevista dall’O.P.C.M. n. 3274 del 20.03.2003” - Rapporto Conclusivo per il Dipartimento della Protezione Civile, INGV, Milano, Roma, aprile 2004, 65 pp.

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Fig. 18 - Nuova Zonazione Sismogenetica (ZS9) del territorio nazionale

Comma 2. L’accelerazione orizzontale massima attesa amax da considerare è quella associata allo SLV, quantificata nel precedente paragrafo in amax = ag x SS x ST = 0,208g. Pertanto, anche in questo caso la prevista condizione (amax < 0,1g), per omettere la verifica a liquefazione non risulta soddisfatta.

Comma 3. La superficie libera della falda è posta nel sottosuolo dell’area di progetto ad una profondità di 2,2 m dal p.c., valore certamente inferiore ai 15 m previsti dal capoverso in oggetto Comma 4. I valori di NSPT conteggiati in sito durante l’esecuzione delle prove penetrometriche dinamiche (cfr. prove SPT capitoli precedenti) sono stati elaborati con il programma “Liquefazione dei terreni in condizioni sismiche” a cura del dott. S. G. Monaco, distribuito dalla EPC srl. - 2008. Il numero dei copi NSPT vengono trasformati in (N1)60, ossia vengono normalizzati ad una tensione efficace verticale di 100 kPa. Dall’analisi dei dati ottenuti non si evince possibilità di esclusione della verifica a liquefazione, ossia non risulta (N1)60 > 30.

Comma 5. L’analisi granulometrica eseguita e quelle provenienti dallo studio geologico a corredo del Nuovo Piano Regolatore Portuale dimostrano che i campioni sono caratterizzati da un

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coefficiente di uniformità Uc > 3,5, (cfr. All. A ed All. C, analisi e prove di laboratorio sui campioni rimaneggiati). Il grafico di riferimento per il confronto della distribuzione granulometrica dei suddetti campioni è quindi la Figura 7.11.1(b) del punto 7.11.3.4.2 del D.M. 14.01.2008 (Figura 16, presente relazione). Eseguendo il suddetto confronto, è stato possibile osservare come le curve d’interesse si sviluppano in larga parte all’interno del limite di destra del campo denominato

“possibilità di liquefazione”, per cui la condizione di cui al comma 5 non risulta soddisfatta.

Per le superiori considerazioni, nessuna delle condizioni di cui ai 5 commi del § 7.11.3.4.2 del D.M. 14.01.2008 risulta pienamente soddisfatta, per cui è stato necessario procedere alla valutazione del coefficiente di sicurezza alla liquefazione dei terreni presenti nel sottosuolo dell’area in esame, così come previsto dal § 7.11.3.4.3 delle NTC (…) Quando nessuna delle condizioni del § 7.11.3.4.2 risulti soddisfatta e il terreno di fondazione comprenda strati estesi o lenti spesse di sabbie sciolte sotto falda, occorre valutare il coefficiente di sicurezza alla liquefazione alle profondità in cui sono presenti i terreni potenzialmente liquefacibili. Salvo utilizzare procedure di analisi avanzate, la verifica può essere effettuata con metodologie di tipo storico-empirico in cui il coefficiente di sicurezza viene definito dal rapporto tra la resistenza disponibile alla liquefazione e la sollecitazione indotta dal terremoto di progetto. La resistenza alla liquefazione può essere valutata sulla base dei risultati di prove in sito o di prove cicliche di laboratorio. La sollecitazione indotta dall’azione sismica è stimata attraverso la conoscenza dell’accelerazione massima attesa alla profondità di interesse (…).

Nel caso specifico, la valutazione in argomento è stata effettuata con il metodo di Andrus e Stokoe (1997)4, basato sulla determinazione della resistenza al taglio mobilitata CRR (Cyclic Resistance Ratio) partendo dalla determinazione della velocità trasversale Vs ottenuta attraverso la prova sismica, servendosi del programma redatto da Monaco (2008)5.

In particolare, è stato adottato un modello a tre strati inserendo i dati illustrati nella Fig. 19, appurando che nessuno degli strati presenti nel sottosuolo dell’area di progetto risulta potenzialmente liquefacibile (cfr. Fogli di calcolo verifica del potenziale di liquefazione).

4 Andrus R.D. and Stokoe K.H. (1997) - “Liquefation resistance based on shear wawe velocity”, Procedings, NCEER Workshop on evalution of liquefation resistance of soil, T.Y. Youd and I.M. Idriss, Eds., Buffalo, NY, 1997 .

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Hfalda 2,2 m [misurazione effettuata nei fori di sondaggio (cfr. § 4)]

amax/g 0,208 [dato ricavato dalla formula amax/g = a/g x SS x ST, dove a/g = 0,173 nel caso di SLV (cfr. Fig. 11 del § 8.1), SS = 1,20 e ST = 1,0 (cfr. § 8.2)]

MW 6,14 come illustrato nel presente paragrafo

Strato 1 S = 6 m, H = 3 m, = 1,85 t/m3, VS = 250 m/s, FC = 10% (cfr. ALL.A, ALL. C) Strato 2 S = 8 m, H = 10 m, = 1,8 t/m3, VS = 391 m/s, FC = 15% (cfr. ALL.A, ALL. C) Strato 3 S = 9 m, H = 18,5 m,  = 1,8 t/m3, VS = 561 m/s, FC = 15% (cfr. ALL.A, ALL. C)

Fig. 19 - Dati di input fogli di calcolo per la valutazione del coefficiente di sicurezza alla liquefazione

5 Monaco S.G. (2008) - “Liquefazione dei terreni in condizioni sismiche”, EPC S.r.l., Roma, 2008.

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1° Strato 2° Strato 3° Strato

CRR 0,258 0,445 0,717

Liquef. incerta Liquef. incerta Liquef. incerta

Prov.: PA

Molto Basso rd

SUSCETTIBILITA' di Liquefazione (Juang et. al., 2001)

0,98

M = 6,14

0,91

VALUTAZIONE DEL POTENZIALE DI LIQUEFAZIONE (da prove sismiche)

Metodo di Andrus e Stokoe (1997)

RISULTATI:

Oggetto: fotovoltaico su area a parcheggio

MSF

Fig. 19 - Valutazione del potenziale di liquefazione con il metodoo di Andrus & Stokoe (1997).

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