8 – SISMICITA’ DELL’AREA
8.1 - SISMICITÀ STORICA
La sismicità storica del Comune di Palaia è stata desunta dal database delle osservazioni macrosismiche dei terremoti italiani utilizzate per la compilazione del catalogo parametrico CPTI11. Il relativo database DBMI11 è stato realizzato nell'ambito delle attività del TTC (Tema Trasversale Coordinato) "Banche dati e metodi macrosismici" dell'INGV, con il contributo parziale del Dipartimento della Protezione Civile.
La sismicità del territorio comunale è riassunta graficamente nel diagramma di Figura 10.
Figura 10 DIAGRAMMA DELLA STORIA SISMICA DEL COMUNE DI PALAIA
Nella successiva tabella sono elencate le osservazioni, aventi la maggiore intensità al sito, disponibili per il territorio comunale. Nella tabella sono indicate oltre alla stessa intensità al sito (Is), l’anno, il mese (Me), il giorno (Gi), in cui si è verificato, l’intensità massima epicentrale in scala MCS (Io), e la magnitudo momento (Mw).
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Is Anno Me Gi AE Io Mw
6 1846 08 14 Toscana settentrionale 9 5.91 ±0.13
5 1873 03 12 Marche meridionali 8 5.95 ±0.10
NF 1897 12 18 Appennino umbro-marchigiano 7 5.13 ±0.14
5 1899 06 26 Valle del Bisenzio 7 5.06 ±0.15
NF 1906 04 21 Val d'Elsa 5-6 4.50 ±0.39
F 1909 08 25 Murlo 7-8 5.37 ±0.10
5 1914 10 27 Garfagnana 7 5.76 ±0.09
6 1920 09 07 Garfagnana 10 6.48 ±0.09
2-3 1970 08 19 Colline metallifere 6 4.87 ±0.18
4 1984 04 22 Livorno 4.64 ±0.09
2-3 1995 10 10 Lunigiana 7 4.85 ±0.09
Il quadro sismotettonico locale e le analisi eseguite dall’INGV individuano per il territorio di Palaia un grado medio - basso di rischio sismico, risentendo la zona, in modo più o meno intenso, degli effetti di propagazione e attenuazione di sismi con epicentro nel settore Lunigiana - Garfagnana, nell’Appennino centro-settentrionale e nei sistemi distensivi del Tirreno settentrionale.
Nell’immagine satellitare riportata sono indicate le sorgenti sismogenetiche riconosciute nell'area di interesse.
Figura 11 SORGENTI SISMOGENETICHE SU BASE GOOGLE EARTH (INGV - DISS v 3.1.0)
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8.2 - ZONIZZAZIONE SISMICA NAZIONALE E REGIONALE
Negli ultimi anni il punto di riferimento per le valutazioni di pericolosità sismica è rappresentato dalla zonazione sismogenetica ZS9 (Scandone et al. 1996 - 2000) che rappresenta la traduzione operativa del modello sismotettonico riassunto in Meletti et al. (2000). In seguito all’emanazione dell’O.P.C.M. 20.3.2003, n. 3274 è stato redatto a cura di un gruppo di lavoro dell’INGV un documento denominato “Redazione della mappa di pericolosità sismica prevista dall’ O.P.C.M. 20-3-2003, n. 3274. Rapporto conclusivo per il Dipartimento della Protezione Civile, INGV, Milano-Roma, aprile 2004, 65 pp. + 5 appendici”.
Tale modello riprende sostanzialmente il retroterra informativo della precedente zonazione, recependo i più recenti avanzamenti delle conoscenze sulla tettonica attiva della penisola anche considerando le indicazioni derivanti da episodi sismici più recenti (es. Bormio 2000, Monferrato 2001, ecc…).
La zonizzazione è stata condotta tramite l’analisi cinematica degli elementi geologici, cenozoici e quaternari coinvolti nella dinamica delle strutture litosferiche profonde e della crosta superficiale. Il confronto tra le informazioni che hanno condotto alla costruzione del modello geodinamico e la sismicità osservata ha permesso di costruire la carta nazionale delle zone sismogenetiche.
Per il reperimento dei dati relativi alla sismicità osservata è stato considerato il catalogo storico contenente 2.488 eventi degli ultimi 1.000 anni con intensità epicentrali maggiore o uguale al V – VI grado MCS la cui magnitudo è maggiore o uguale a 4.
La zona che interessa l’area in esame (Figura 11) è la 921 (Etruria), che fa parte del complesso tirrenico in distensione, al limite con quello dell'“Appennino settentrionale e centrale” (zone che vanno dalla 911 alla 923). Questo settore è caratterizzato da una diffusa sismicità di energia moderata, con pochi eventi di magnitudo più elevata, responsabili di danni significativi su aree di limitata estensione anche per la superficialità degli ipocentri (Bagnoregio 1695, Orciano Pisano 1846, Piancastagnaio 1919).
Nella zona 921 i dati pubblicati dall'INGV evidenziano che negli anni di monitoraggio strumentale la magnitudo massima registrata è stata di 4.0 Md, la profondità efficace è di 4 km (zona di vulcanismo recente) e che la maggior parte dei terremoti che si verificano hanno basse magnitudo, indicando così un frequente movimento che ha funzione dissipativa delle energie tettoniche che possono accumularsi nell'area.
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Figura 12 ZONAZIONE SISMOGENETICA ZS9
Figura 13 ZONE SISMOGENETCHE E PRINCIPALI EPICENTRI
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Nella successiva tabella sono riportati i dettagli delle misurazioni effettuate.
zona
Numero eventi Md>2.0
Numero eventi Md>2.5
Numero eventi Md>3.50
Magnitudo massima
(Md)
Classe di profondità
(km)
Profondità efficace (km)
921 97 63 9 4.0 1-5 4
I caratteri che contraddistinguono la zona 921 sono inoltre riportati nella tabella successiva, dove si nota che la magnitudo massima prevista Mw è pari a 5.91.
Ogni zonizzazione sismogenetica è caratterizzata da un definito modello cinematico il quale sfrutta una serie di relazioni di attenuazione stimate sulla base di misurazioni accelerometriche effettuate sia sul territorio nazionale che europeo. Sulla base di tali zone, per tutto il territorio italiano, sono state sviluppate le carte della pericolosità sismica (Figura 14).
Il risultato, per ogni comune, è rappresentato da una stima del rischio sismico che tiene conto dell’intera storia sismica riportata nel catalogo sismico nazionale e che viene espresso in termini probabilistici. La pericolosità sismica di riferimento ipotizza un substrato omogeneo in roccia ed è espressa in PGA (Peak Ground Acceleration) con associato un periodo di ritorno di 475 anni, valore convenzionale in quanto rappresenta l’accelerazione associata alla probabilità del 90 %
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di non superamento considerando un periodo di ritorno di 50 anni.
Il territorio nazionale è stato suddiviso in quattro zone sismiche (o categorie) caratterizzate da differenti valori dell’accelerazione orizzontale massima su suolo di categoria A.
ZONA n probabilità superamento 10% in 50
anni VALORE MASSIMO PGA
1 > 0.25 0,35
2 0.15 - 0.25 0,25
3 0.05 - 0.15 0,15
4 < 0.05 0,05
Il Comune di Palaia ricade in zona sismica 3 alla quale corrisponde un’accelerazione di picco orizzontale, con probabilità di superamento del 10% in 50 anni, compresa tra 0.125 e 0.150 g, come visibile nella carta probabilistica di pericolosità sismica redatta dall’INGV (2006) (Figura 14), che si traduce in una accelerazione orizzontale massima di ancoraggio dello spettro di risposta elastico pari a 0,15 g.
Figura 14 CARTA DI PERICOLOSITA' SISMICA – PARTICOLARE DELLA REGIONE TOSCANA
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8.3 - DEFINIZIONE DELLA SISMICITÀ DI RIFERIMENTO
L’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274, il testo unico sulle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica e l’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3431 prescrivono che deve essere valutata l’influenza delle condizioni litologiche e morfologiche locali sulle caratteristiche del moto del suolo in superficie, mediante studi specifici di risposta sismica locale.
In mancanza di tali studi si può utilizzare una classificazione che riguardi i terreni compresi tra il piano di imposta delle fondazioni degli edifici ed il sub-strato rigido di riferimento (bedrock o comunque un substrato commisurato alla estensione ed importanza dell’opera).
La classificazione può essere basata sulla stima nei primi trenta metri di suolo dei valori della velocità media delle onde sismiche di taglio Vs ovvero sul numero medio di colpi NSPT ottenuti mediante prove penetrometriche dinamiche ovvero sulla coesione non drenata media Cu. Nel primo caso Vs30 è la velocità media di propagazione delle onde di taglio e viene valutato dalla seguente espressione:
Vs30 = 30/Σ(hi/Vi)
con hi e Vi rispettivamente spessore e velocità dello strato esimo degli N strati presenti nei primi 30 metri di sottosuolo.
Per ogni categoria di suolo di fondazione l’Ordinanza indica un fattore S, variabile tra 1 e 1,35, moltiplicatore dell’accelerazione ag relativa alla zona indagata. Per le diverse categorie di sottosuolo, il livello di sismicità di una specifica area viene caratterizzato attraverso il valore dell’accelerazione massima (agS) e vengono anche definiti i periodi TB – TC – TD che individuano la forma della componente orizzontale e della componente verticale dell’azione sismica.
In definitiva, in un determinato sito il moto sismico è definito da uno spettro di risposta elastico la cui espressione dipende, tramite opportuni coefficienti numerici, dalle caratteristiche del terreno (fattore S e periodi TB – TC – TD), del periodo di vibrazione proprio della struttura (TO), dall’accelerazione al suolo e dal fattore η che tiene conto dello smorzamento viscoso della struttura.
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Le Norme Tecniche per le costruzioni del D.M. 14.01.2008 hanno modificato le modalità di valutazione delle azioni di progetto. In particolare nel documento sulla pericolosità sismica (Allegato A), l’azione sismica sulle costruzioni è valutata a partire dalla pericolosità sismica di base, che costituisce l’elemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche.
La pericolosità sismica in un generico sito deve essere descritta in modo da renderla compatibile con le NTC e da dotarla di un sufficiente livello di dettaglio, sia in termini geografici che in termini temporali. Le azioni di progetto si ricavano dalle accelerazioni ag e dai parametri che permettono di definire gli spettri di risposta ai sensi delle NTC e dalle relative forme spettrali.
Le forme spettrali previste sono definite, su sito di riferimento rigido orizzontale, in funzione dei tre parametri:
• ag accelerazione orizzontale massima del terreno;
• F0 valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale;
• TC* periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale.
Questi tre parametri sono definiti in corrispondenza dei punti di un reticolo di riferimento, i cui nodi non distano fra loro più di 10 km, per diverse probabilità di superamento in 50 anni e per diversi periodi di ritorno (variabili tra 30 e 975 anni).
8.3.1–PROGETTAZIONEAISENSIDELDM14.01.2008
Ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto, si rende quindi necessario valutare l’effetto della risposta sismica locale mediante specifiche analisi, come indicato nel § 7.11.3 del D.M.14.01.2008; in assenza di tali analisi, per la definizione dell’azione sismica si può fare
Categoria suolo S TB TC TD
A 1,0 0,15 0,40 2,0
B, C, E 1,25 0,15 0,50 2,0
D 1,35 0,20 0,80 2,0
Categoria suolo S TB TC TD
Categoria suolo S TB TC TD
A, B, C, D, E 1,0 0,05 0,15 1,0
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riferimento a un approccio semplificato, che si basa sull’individuazione di categorie di sottosuolo di riferimento (Tab. 3.2.II e 3.2.III del D.M.14.01.2008).
8.3.1.1 – Categoria del suolo di fondazione
La categoria di sottosuolo di fondazione è stata determinata tenendo conto di quanto determinato dalle indagini sismiche in onde S e dall’indagine sismica di tipo MASW (per ulteriori approfondimenti si rimanda all’Annesso), disponibili nell’intorno dell’area.
L’insieme dei dati raccolti ha portato all’individuazione di una categoria di sottosuolo di tipo 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 e 360 m/s.
Sempre considerando il contesto del sito, piuttosto articolato, non è escluso che l’andamento stratigrafico nel sottosuolo possa a tratti configurare una categoria di suolo di tipo E:
Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con Vs,30 > 800 m/s).
Sarà cura del professionista incaricato della progettazione delle opere la scelta della categoria di suolo, eventualmente verificando in via cautelativa entrambe le condizioni.
8.3.1.2. – Caratterizzazione superficie topografica
Per condizioni topografiche complesse è necessario predisporre specifiche analisi di risposta sismica locale; per configurazioni superficiali semplici si può adottare la classificazione di Tab.
3.2.IV del D.M.14.01.2008, che, nel caso dei siti in esame prevede l’attribuzione di: una Categoria Topografica T4: Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media i > 30°; per tale categoria ST = 1.4 in corrispondenza della cresta del rilievo.
8.3.1.3. – Parametri e coefficienti sismici
Con l'entrata in vigore del D.M.14.01.2008 la stima della pericolosità sismica, intesa come accelerazione massima orizzontale su suolo rigido (Vs30>800 m/s), viene definita mediante un approccio “sito dipendente”.
Come indicato e richiesto nell’Allegato A del D.M.14.01.2008, si danno di seguito i valori dei parametri (ag, F0 e T*c) e dei coefficienti sismici utili al Progettista per ricostruire lo spettro di
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risposta elastico ed eseguire le verifiche SLU e SLE in condizioni sismiche, ovvero SLV (stato limite salvaguardia della vita), SLC (stato limite di prevenzione del collasso), SLO (stato limite di operatività) e SLD (stato limite di danno); tali parametri sono stati ricavati attraverso l’uso di un software della Geostru.
Di seguito si riporta la sintesi dei parametri di sito necessari ai fini del calcolo dell’azione sismica tramite l’applicazione del software sopradetto.
Si fa presente che i valori dei parametri spettrali (ag, F0 e T*c) propri del sito in esame vengono calcolati in funzione del periodo di ritorno dell’azione sismica (TR) considerata.
Si riportano di seguito i parametri calcolati relativamente ad una paratia, ad un muto di sostegno ed alla verifica di stabilità del pendio, rimandando alle verifiche strutturali e di stabilità globale del pendio al tecnico progettista, una volto noto l’esatto dimensionamento delle opere in progetto.
Sito in esame.
latitudine: 43,5881206682823 longitudine: 10,8119798689
Classe: 2
Vita nominale: 50
Siti di riferimento
Sito 1 ID: 20718 Lat: 43,6039Lon: 10,7973 Distanza: 2113,828 Sito 2 ID: 20719 Lat: 43,6055Lon: 10,8663 Distanza: 4781,406 Sito 3 ID: 20941 Lat: 43,5555Lon: 10,8685 Distanza: 5821,086 Sito 4 ID: 20940 Lat: 43,5539Lon: 10,7995 Distanza: 3934,471
Parametri sismici
Categoria sottosuolo: C Categoria topografica: T4 Periodo di riferimento: 50anni Coefficiente cu: 1
____________________________________________________________________________
Dati relativi alla paratia
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Altezza: 12 [m]
us: 0.06 [m]
Operatività (SLO):
Probabilità di superamento: 81 %
Tr: 30 [anni]
ag: 0,046 g
Fo: 2,504
Tc*: 0,238 [s]
Danno (SLD):
Probabilità di superamento: 63 %
Tr: 50 [anni]
ag: 0,058 g
Fo: 2,508
Tc*: 0,248 [s]
Salvaguardia della vita (SLV):
Probabilità di superamento: 10 %
Tr: 475 [anni]
ag: 0,141 g
Fo: 2,473
Tc*: 0,275 [s]
Prevenzione dal collasso (SLC):
Probabilità di superamento: 5 %
Tr: 975 [anni]
ag: 0,176 g
Fo: 2,514
Tc*: 0,282 [s]
Coefficienti Sismici SLO:
Ss: 1,500 Cc: 1,690
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St: 1,400 Kh: 0,037 Kv: 0,000 Amax: 0,945 Beta: 0,425 SLD:
Ss: 1,500 Cc: 1,660 St: 1,400 Kh: 0,047 Kv: 0,000 Amax: 1,194 Beta: 0,425 SLV:
Ss: 1,490 Cc: 1,610 St: 1,400 Kh: 0,115 Kv: 0,000 Amax: 2,891 Beta: 0,425 SLC:
Ss: 1,430 Cc: 1,590 St: 1,400 Kh: 0,137 Kv: 0,000 Amax: 3,459 Beta: 0,425
____________________________________________________________________________
Tipo di elaborazione: opere di sostegno Muro rigido: 1
Operatività (SLO):
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Probabilità di superamento: 81 %
Tr: 30 [anni]
ag: 0,046 g
Fo: 2,504
Tc*: 0,238 [s]
Danno (SLD):
Probabilità di superamento: 63 %
Tr: 50 [anni]
ag: 0,058 g
Fo: 2,508
Tc*: 0,248 [s]
Salvaguardia della vita (SLV):
Probabilità di superamento: 10 %
Tr: 475 [anni]
ag: 0,141 g
Fo: 2,473
Tc*: 0,275 [s]
Prevenzione dal collasso (SLC):
Probabilità di superamento: 5 %
Tr: 975 [anni]
ag: 0,176 g
Fo: 2,514
Tc*: 0,282 [s]
Coefficienti Sismici SLO:
Ss: 1,500 Cc: 1,690 St: 1,400 Kh: 0,096 Kv: 0,048 Amax: 0,945
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Beta: 1,000 SLD:
Ss: 1,500 Cc: 1,660 St: 1,400 Kh: 0,122 Kv: 0,061 Amax: 1,194 Beta: 1,000 SLV:
Ss: 1,490 Cc: 1,610 St: 1,400 Kh: 0,295 Kv: 0,147 Amax: 2,891 Beta: 1,000 SLC:
Ss: 1,430 Cc: 1,590 St: 1,400 Kh: 0,353 Kv: 0,176 Amax: 3,459 Beta: 1,000
____________________________________________________________________________
Tipo di elaborazione: Stabilità dei pendii Muro rigido: 1
Operatività (SLO):
Probabilità di superamento: 81 %
Tr: 30 [anni]
ag: 0,046 g
Fo: 2,504
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Tc*: 0,238 [s]
Danno (SLD):
Probabilità di superamento: 63 %
Tr: 50 [anni]
ag: 0,058 g
Fo: 2,508
Tc*: 0,248 [s]
Salvaguardia della vita (SLV):
Probabilità di superamento: 10 %
Tr: 475 [anni]
ag: 0,141 g
Fo: 2,473
Tc*: 0,275 [s]
Prevenzione dal collasso (SLC):
Probabilità di superamento: 5 %
Tr: 975 [anni]
ag: 0,176 g
Fo: 2,514
Tc*: 0,282 [s]
Coefficienti Sismici SLO:
Ss: 1,500 Cc: 1,690 St: 1,400 Kh: 0,019 Kv: 0,010 Amax: 0,945 Beta: 0,200 SLD:
Ss: 1,500 Cc: 1,660
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St: 1,400 Kh: 0,024 Kv: 0,012 Amax: 1,194 Beta: 0,200 SLV:
Ss: 1,490 Cc: 1,610 St: 1,400 Kh: 0,071 Kv: 0,035 Amax: 2,891 Beta: 0,240 SLC:
Ss: 1,430 Cc: 1,590 St: 1,400 Kh: 0,085 Kv: 0,042 Amax: 3,459 Beta: 0,240
Le coordinate espresse in questo file sono in ED50 Coordinate WGS84
latitudine: 43.587155 longitudine: 10.810990
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