Giornata tecnica L'Aquila

1. 
Le giornate tecniche di
VALUTAZIONE DEGLI SPOSTAMENTI DEL
TERRENO INTERAGENTE CON LA CONDOTTA IN
PRESENZA DI AZIONI SISMICHE
RELATORI: Prof. Ing. Gianfranco Totani
Ing. Ph.D. Ferdinando Totani

2. 
Le giornate tecniche di
I danni subiti dalle reti idrauliche (e piu’ in
generale dalle lifelines) in conseguenza di
eventi sismici, possono essere tali da ridurre
(talvolta anche in maniera significativa) la loro
funzionalita’ ostacolando la ripresa economica
e sociale nel dopo sisma.
La vulnerabilità sismica di una rete
idrica dipende da un elevato numero di
fattori tra cui prioritariamente:
 il livello dell’azione sismica;
 la natura del terreno sottostante;
 l’età, il materiale, il diametro, lo stato
d’usura della condotta

3. 
Le giornate tecniche di
Sono gli spostamenti del terreno (verticali ed orizzontali, assoluti e differenziali,
transitori e permanenti) ad indurre sollecitazioni alla condotta (sollecitazioni
assiali, di taglio e flessionali).
I collassi più frequentemente osservati sono dovuti agli spostamenti temporanei
del terreno indotti dal passaggio delle onde di taglio, delle onde di Rayleigh e di
Love alla superficie dei depositi.
In generale la progettazione /verifica di una rete idrica in condizioni sismiche
tenendo conto dell’influenza del terreno si articola in più fasi che comprendono:
 la scelta di uno o più terremoti di riferimento;
 la stima delle deformazioni indotte dal sisma nel terreno;
 la valutazione degli effetti deformativi sulla rete;
 la verifica di funzionalità in termini di sollecitazioni o deformazioni ammissibili.

4. 
Le giornate tecniche di
 L’azione del terreno circostante una condotta interrata e’ l’aspetto
fondamentale dal quale non e’ possibile prescindere ai fini di una
attendibile valutazione della risposta dinamica delle tubazioni;
 La valutazione degli spostamenti del terreno interagente con la
condotta riveste una priorita’ assoluta;
 In presenza di azioni sismiche, gli spostamenti descrivono in
maniera più esplicita delle forze la risposta strutturale, e di
conseguenza il danno;
 La progettazione agli spostamenti rappresenta l’avanguardia della
ricerca. E’ auspicabile una sua applicazione nella pratica professionale.

5. 
Le giornate tecniche di
Nei territori sismici la valutazione degli spostamenti può consentire di
realizzare sistemi idrici resilienti. A tal fine è necessario coniugare
investimenti, ricerca e innovazione.

6. 
Le giornate tecniche di
Le strutture presenti negli impianti a rete sono complesse e
variegate (tubazioni, serbatoi, vasche interrate e non) per le
quali è opportuno assicurare stringenti requisiti di sicurezza:
→ strumenti utili la mitigazione degli effetti legati al sisma
Talvolta vengono interrate per vari benefici: confinamento
laterale, contenimento dell’inquinamento, esplosioni e incendi.
Nonostante ciò il comportamento di queste strutture non
sono risultate soddisfacenti in concomitanza di vari terremoti

7. 
Le giornate tecniche di
Sia in letteratura che in normativa sono poche le indicazioni
relative al comportamento dinamico legato a:
- interazione con il terreno;
- liquido e presssioni nella condotta;
Rottura per trazione/compressione, instabilità e troncamento per fagliazione

8. 
Le giornate tecniche di
In generale:
 le strutture interrate soffrono di meno di quelle parzialmente
interrate o fuori terra;
 il comportamento sismico migliora con il confinamento laterale;
 gli effetti del terreno possono essere divisi in: scuotimento del
mezzo e fenomeni di rottura (liquefazione, frane, fagliazione);
Quindi:
 importante è definire il campo di spostamenti al passaggio
delle onde

9. 
Le giornate tecniche di
Dal punto di vista modellistico la tubazione è schematizzabile
come una trave elastica sottoposta ad una deformazione imposta
dal terreno circostante :
 deformazione assiali;
 deformazioni flettenti;
 deformazioni distorzionali;
In una struttura interrata estesa della direzione longitudinale la
propagazione delle onde di volume e di superficie determinano una
incoerenza spaziale del moto: differenti tratti della struttura non
sono sottoposti alle stesse condizioni di moto nello stesso istante.

10. 
Le giornate tecniche di
La vulnerabilità è funzione di:
 PGA, PGV, PGD, periodo fondamentale della stratificazione Tg
;
Ampiezza dello spostamento U(Z) dei punti del
terreno in direzione orizzontale
(parallela o trasversale all’asse della condotta)
Lo spostamento si incrementa al crescere
del valore della PGA e del Tg ;
quindi, a parità di H, U(z) è maggiore per
terreni di modesta consistenza (bassi
valori di G); essa si riduce, altresì, con la
profondità Z, attingendo il valore
massimo Uh in superficie.

11. 
Le giornate tecniche di
La vulnerabilità è funzione di:
 parametri strutturali: tipo (interrata, fuori terra), materiale
duttile (acciaio, materiali plastici), fragile (calcestruzzo), giunto,
diametro, pressione, invecchiamento;
Per indicare la prestazione
del tubo in funzione del livello
di danneggiamento arrecato
possono essere utilizzate per
la classificazioni mutuate da
Syner-G (2009)

12. 
Le giornate tecniche di
DISTRIBUZIONE
DEI DANNI:
- PGV
- Geotecnica
- Diametro
- Materiale

13. 
Le giornate tecniche di
Osservazioni:
 la maggior parte dei dati di danneggiamento mostrati sono da ascriversi allo
stato DS2 (76%), mentre pochi fanno riferimento allo stato DS1 (10%);
 non si verificano danneggiamenti alle tubazioni per velocità inferiori a 10
cm/s, ma la maggioranza delle rotture avvengono fra 60 e 100 cm/s;
 gli aspetti geotecnici connessi con il danneggiamento delle tubazioni dividono
approssimativamente la popolazione dei dati in due parti (la maggioranza risulta
per i casi in cui avvengono fenomeni di rottura nel mezzo a seguito del sisma);
 gran parte delle rotture avvengono per le tubazioni di diametro minore di
400 mm;
 gran parte delle tubazioni esaminate è di acciaio, molte tubazioni in ghisa sono
danneggiate, con livelli elevati di danneggiamento (DS2).

14. 
Le giornate tecniche di
LA RISPOSTA SISMICA LOCALE
Modello Geotecnico e sismico di sottosuolo

15. 
Le giornate tecniche di
L’AQUILA: QUALCHE DATO DA ANALISI DI RISPOSTA
SISMICA LOCALE
ZONA PGV (cm/s) PGD (CM)
Centro Storico - Villa
Comunale 40 7
Centro Storico - Scuola
De Amicis
35 7
Aquilone – Zona
Commerciale
24 1.5
Sant’ Antonio – Progetto
C.A.S.E.
37 4
Ospedale S. Salvatore –
Polo Coppito
20 1

16. 
Le giornate tecniche di
CONSIDERAZIONI FINALI:
Progettazione di reti resilienti
 scelta del tracciato: territorio, frane, faglie, MZS…….;
 indagini geotecniche e sismiche lungo il tracciato (raccolta indagini
pregresse e pianificazione indagini da integrare);
 determinazione del movimento sismico di progetto da Analisi di Risposta
Sismica Locale: spostamenti assoluti, differenziali, transitori e permanenti;
 definizione del livello di sicurezza e prestazione in relazione all’importanza
dell’opera e alle conseguenze dirette ed indirette a seguito dell‘insuccesso:
definizione SLV, SLC e SLD;

17. 
Le giornate tecniche di
CONSIDERAZIONI FINALI:
Progettazione di reti resilienti
 verifica strutturale degli elementi (tubi più sistemi di giunzione) e scelta
del criterio modellistico più appropriato;
 provvedimenti per “zone singolari”: liquefazione, fagliazione, frane, forte
relatività del moto sismico …. esposizione vite umane e costruito.
GRAZIE PER L’ATTENZIONE