ESERCITAZIONI PRATICHE DI GEOTECNICA SISMICA

LA LIQUEFAZIONE DEI TERRENI – CEDIMENTI

ED ALTRI EFFETTI INDOTTI DAL SISMA d e m o

Riccardo Zoppellaro - Ingegnere Geotecnico

riccardo.zoppellaro@virgilio.it

finalità del presente file “demo” è

quella di fornire alcune indicazioni sui vari argomenti

non contiene pertanto le slides del

seminario che verranno fornite ai soli partecipanti

LIQUEFAZIONE - CRITERI DI VERIFICA RESISTENZA DEL TERRENO prova SPT (Standard Penetration Test)

N60 = NSPT ER / 60 ER = rapporto di energia del dispositivo

(N1)60 = N60 CR CN CR = correzione lunghezza aste CN = (pa / σ’vo)n (n = 0,5)

prova penetrometrica statica CPT

qc1N = (qc / pa) CQ qc1N = [ (q c - σvo) / pa ] CQ CQ = (pa / σ’vo)n (n ~ 0,5)

velocità onde di taglio Vs

Vs1 = Vs CV CV = (pa / σ’vo)n (n = 0,25)

LA LIQUEFAZIONE DEI TERRENI

d e m o

AZIONE CICLICA (CSR)

CSR = 0,65 τmax / σ’ vo = τav / σ’ vo = 0,65 (amax/g) σvo rd / σ’ vo

prova SPT (Standard Penetration Test) RESISTENZA CICLICA (CRR)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

5 5,5 6 6,5 7 7,5 8Mw

MS

F

CRR7.5

magnitudo di riferimento: MW = 7,5

per M ≠ 7,5

Magnitude Scaling Factor

CRR = CRR7,5 ⋅ MSF

FRAZIONE FINE

DETERMINA

AUMENTO DI CRR

prova penetrometrica statica CPTU RESISTENZA CICLICA (CRR)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

5 5,5 6 6,5 7 7,5 8Mw

MS

F

CRR7.5

magnitudo di riferimento: MW = 7,5

per M ≠ 7,5

Magnitude Scaling Factor

CRR = CRR7,5 ⋅ MSF

FRAZIONE FINE

DETERMINA

AUMENTO DI CRR

velocità onde di taglio Vs RESISTENZA CICLICA (CRR)

CRR = CRR7,5 ⋅ MSF

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

0,65

0,7

0 50 100 150 200 250

(CRR) PL(15%)

Vs1 (m/s)

coefficiente di sicurezza (liquefazione)

FSL = CRR / CSR = CRR7,5 ⋅ MSF / CSR

FSL ≤ 1 LIQUEFAZIONE!!!

Eurocodice EC8 impone FSL ≥ 1,25

sulla verticale: potenziale di liquefazione LPI o IL

Regione Emilia Romagna

IL = LPI < 2 rischio liquefazione basso (DGR 2193/2015)

altrimenti sottosuolo potenzialmente liquefacibile

METODI DI VERIFICA

Robertson & Cabal (2015) prove CPTU (no punta Begemann) procedimento iterativo indiretto (frazione fine FC determinata indirettamente) variante Robertson & Cabal 2015 prove CPT no iterazione - criterio granulometrico

(frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio)

Boulanger & Idriss (2014) prove CPT - prove SPT procedimento iterativo - criterio granulometrico

(frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio)

Boulanger & Idriss (2014) prove CPTU (no punta Begemann) procedimento iterativo indiretto

(frazione fine FC determinata indirettamente)

Youd et Al. (2001) prove SPT (frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio)

Altri metodi

Kayen et Al. (2013) Velocità onde di taglio Vs

(non tiene conto della frazione fine FC)

Andrus et Al. (2000-2004) Velocità onde di taglio Vs sabbie Olocene (“Young sands”)

(frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio)

Hayati & Andrus (2009) Velocità onde di taglio Vs sabbie Pliocene (“Aged sands”)

(frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio)

Marchetti (2015) prove DMT (dilatometro Marchetti)

(frazione fine FC ricavata da prove di laboratorio)

svolgimento numerosi esempi applicativi

fornitura fogli di calcolo Excel

Robertson & Cabal (2015) (CPTU)

variante Robertson & Cabal 2015 (CPT)

Boulanger & Idriss (2014) (CPT)

Boulanger & Idriss (2014) (CPTU)

Boulanger & Idriss (2014) (SPT)

Youd et Al. (2001) (SPT)

Kayen et Al. (2013) (Vs)

Andrus et Al. (2000-2004) (Vs)

ALTRO

DISTANZA FRA DUE PUNTI

ZONE SISMOGENETICHE

BIBLIOGRAFIA A.G.I. Associazione Geotecnica Italiana (2005), “ Aspetti Geotecnici della Progettazione in Zona Sismica – Linee Guida (Edizione Provvisoria”, Patron Editore Ahmadi M.M., Robertson P.K. (2005), “Thin-layer effects on the CPT qc measurement”, Canadian Geotech. J. 42: 1302-1317 (2005) Andrus R.D., Stokoe K.H. (2000), “Liquefaction resistance of soils from shear-wave velocity”, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 126 (11), 1015–1025 Andrus R.D., Piratheepan P., Ellis B.S., Zhang J., Juang C.H. (2004), “Comparing liquefaction evaluation methods using penetration-Vs relationships”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 4 (2004), Elsevier Ltd. Andrus R.D., Hayati H., Mohanan N.P. (2009), "Correcting Liquefaction Resistance for Aged Sands Using Measured to Estimated Velocity Ratio”, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 135 (6), 735-744, June 2009 Boulanger R.W., Idriss I.M. (2014), “CPT and SPT Based Liquefaction Triggering Procedures”, Department of Civil and Environmental Engineering University of California, Davis, California, April 2014

Erdemgil M. et al. (2007), “Utilization of Highly Expansive Polymer Injecnion to Mitigate Seismic Foundation Failure of Existing Structures”, 8th Pacific Conference on Earthquake Engineering, 5-7 December 2007, Singapore Hayati H., Andrus R.D. (2009), “Updated Liquefaction Resistance Correction Factors for Aged Sands”, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 135 11, 1683-1692, November 2009 INGV - Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (2004) “Redazione della Mappa di Pericolosità Sismica”, Aprile 2004 Kayen R., Moss R.E.S., Thompson E.M., Seed R.B., Cetin K.O., Der Kiureghian A., Y. Tanaka Y., Tokimatsu K. (2013) “Shear-Wave Velocity–Based Probabilistic and Deterministic Assessment of Seismic Soil Liquefaction Potential”, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 139 3, 407-419, March 2013 Marchetti S. (2015), “Incorporating the Stress History Parameter KD of DMT into the Liquefaction Correlations in Clean Uncemented Sands”, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 04015072 Presidenza del Consiglio dei Ministri, Dipartimento Protezione Civile (2008) “Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica”, parti I e II, Roma, Settembre 2008 Regione Emilia Romagna (2015), Allegati D.G.R. n. 2193/2015

Robertson P.K., Cabal (Robertson) K.L., (2015) “Guide to Cone Penetration Testing for Geotechnical Engineering”, Gregg Drilling & Testing, Inc., 6th Edition, 2015 Robertson P.K, Wride C.E. L. (1997) “Evaluation of cyclic liquefaction potential based on the CPT”, Seismic Behaviour of Ground and Geotechnical Structures, Seco e Pinto (ed.) 1997 Balkema Rotterdam Robertson P.K, Wride C.E. L. (1998) “Evaluation cyclic liquefaction potential based using the cone penetration test”, Canadian Geotech. J. 35: 442-459 (1998) Youd T L. Et Al (2001),” Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils”, JGGE, ASCE, October 2001

CEDIMENTI DEL TERRENO ED

ALTRI EFFETTI INDOTTI DAL SISMA

d e m o

EFFETTI INDOTTI DAL SISMA

INCREMENTO PRESSIONE INTERSTIZIALE

DECADIMENTO CARATTERISTICHE DI RESISTENZA

CEDIMENTI POST-SISMICI

svolgimento numerosi esempi applicativi

fornitura fogli di calcolo Excel

INCREMENTO PRESSIONE INTERSTIZIALE

SABB IE SATURE

TOKIMATSU & SEED 1987

LINEE GUIDA A.G.I. 2005

FARDIS ET AL. 2005

DOBRY 1989

ARGILLE

LINEE GUIDA A.G.I. 2005

LINEE GUIDA A.G.I. 2005

DECADIMENTO CARATTERISTICHE DI RESISTENZA

IN CONDIZIONI SISMICHE

SABBIE SATURE

FARDIS ET AL. 2005

ARGILLE

LINEE GUIDA A.G.I. 2005

LINEE GUIDA A.G.I. 2005

CEDIMENTI INDOTTI DAL SISMA

CEDIMENTI INDOTTI DAL SISMA

SABBIE SATURE

ZHANG, ROBERTSON, BRACHMAN 2002 CPT

ISHIHARA & YOSHIMINE 1992 CPT – SPT

IDRISS & BOULANGER 2008 CPT – SPT

WU & SEED 2004 SPT

YI 2010 Vs

ZHANG, ROBERTSON, BRACHMAN 2002 (CPT)

ISHIHARA & YOSHIMINE 1992 (CPT – SPT)

IDRISS & BOULANGER 2008 (CPT)

(CSR)7,5

IDRISS & BOULANGER 2008 (SPT)

(CSR)7,5

WU & SEED 2004 (SPT)

YI 2010 (Vs)

CEDIMENTI INDOTTI DAL SISMA

SABBIE ASCIUTTE TOKIMATSU & SEED 1992 SPT (CPT?)

PRADEL 1998 SPT

TOKIMATSU & SEED 1992 (SPT)

PRADEL 1998 (SPT)

CEDIMENTI INDOTTI DAL SISMA

ARGILLE TE NERE

ROBERTSON 2009 (CPTU) YASUHARA & ANDERSEN 1991 (prove laboratorio – correlazioni) (vedi inoltre allegati D.G.R. N. 2193/2015 REGIONE EMILIA-ROMAGNA)

ROBERTSON 2009 (CPTU)

YASUHARA & ANDERSEN 1991 (prove laboratorio – correlazioni)

BIBLIOGRAFIA

A.G.I. Associazione Geotecnica Italiana (2005), “ Aspetti Geotecnici della Progettazione in Zona Sismica – Linee Guida (Edizione Provvisoria”, Patron Editore Boulanger R.W., Idriss I.M. (2014), “CPT and SPT Based Liquefaction Triggering Procedures”, Department of Civil and Environmental Engineering University of California, Davis, California, April 2014 Cetin K.O., Seed H.B. et Al. (2004), “Standard Penetration Test-Based Probabilistic and Deterministic Assessment of Seismic Soil Liquefaction Potential”, ASCE JGGE, December 2004 Crespellani T., Facciorusso J. (2010), “Dinamica dei terreni per le applicazioni sismiche”, Flaccovio Editore Dobry R. (1989), “Some Basic Aspects of Soil Liquefaction during Earthquakes”, NCEER Research Project No. 86-2031 Faccioli E., Paolucci R. (2005) “Elementi di sismologia applicata all’ingegneria” – Pitagora Fardis M.N. et Al. (2005) “Designer’s Guide to Eurocode 8: Designof Structures for Earthquake Resistance”, Thomas Telford Idriss I.M., Boulanger R.W. (2008), “Soil Liquefaction During Earthquakes”, Department of Civil and Environmental Engineering University of California, Davis, California, 2008

Ishihara K., Yoshimine M. (1992), “Evaluation of Settlements in Sand Deposits Following Liquefaction During Earthquakes”, Soil and Foundations, March 1992 Pradel D. (1998), “Procedure to Evaluate Earthquake-Induced Settlements in Dry Sandy Soils”, ASCE JGGE, April 1998 Regione Emilia Romagna (2015), Allegati D.G.R. n. 2193/2015 Robertson P.K., (2009) “Performance-Based earthquake design using the CPT”, Performance-Based Design in Earthquake Geotechnical Engineering - Kokusho, Tsukamoto & Yoshimine (eds), 2009, Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-0-415-55614-9 Robertson P.K., Cabal (Robertson) K.L., (2014) “Guide to Cone Penetration Testing for Geotechnical Engineering”, Gregg Drilling & Testing, Inc., 6th Edition, December 2014 Robertson P.K, Wride C.E. L. (1997) “Evaluation of cyclic liquefaction potential based on the CPT”, Seismic Behaviour of Ground and Geotechnical Structures, Seco e Pinto (ed.) 1997 Balkema Rotterdam Seed H.B., Cetin K.O., Moss et Al (2001), “Recent Advances in Soil Liquefaction Engineering and Seismic Site Response Evaluation”, Symposium in Honor of Professor W.D. Liam Finn, San Diego, March 2001 Tokimatsu K., Seed H.B. (1987), “Evaluation of Settlements in Sands due to Earthquake Shaking”, ASCE JGE, August 1987

Wu J., Seed H.B. (2004), “Estimation Of Liquefaction-Induced Ground Settlement (Case Studies)”, Fifth International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, April 2004 Yasuhara K., Andersen K.H. (1991), “Recompression of Normally Consolidated Clay after Cyclic Loading”, Soils and Foundations, March 1991 Yi F. (2010), “Procedure to Evaluate Liquefaction-Induced Settlement based on Shear Wave Velocity”, 9th US National and 10th Canadian Conference on Earthquake Engineering, Toronto, July 2010 Youd T.L. et Al. (2001),” Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils”, JGGE, ASCE, October 2001 Zhang G., Robertson P.K., Brachman R.W.I. “Estimating Liquefaction-Induced Ground Settlements from CPT for Level Ground”, Can. Geotech. J., September 2002