dr. geol.
Pellegrini Vito -
visi
Studio Tecnico di Geologia
Via Chiantera n.41 – 70044 Polignano a Mare (BA)
389.4391434 -
[email protected] - P. IVA 07284740722
Committenti:
Incarico:
COMUNE DI
POLIGNANO A MARE
Relazione geologica, geomorfologica e
idrogeologica, con indagini sismiche a
rifrazione
e
MASW,
per
la
manutenzione straordinaria, la messa
in sicurezza e il miglioramento sismico
del plesso scolastico scuola primaria
“G. Rodari” e dell’infanzia “P. Pascali”
Relatore:
Ubicazione:
dr. geol. PELLEGRINI
Vito
POLIGNANO A MARE (BA)
Mappatura catastale:
Foglio n. 23
Particella n. 375
Coordinate (Lat./Long. WGS84):
Latitudine:
Longitudine:
Luogo e Data:
40.99451 ° N
17.22584 ° E
Polignano a Mare, Settembre 2015
Premessa
Su incarico del Comune di Polignano a Mare (BA) è stata redatta la
seguente relazione geologica, geomorfologica, idrogeologica e sismica, per la
manutenzione straordinaria, la messa in sicurezza e l’adeguamento sismico del
plesso scolastico scuola primaria “G. Rodari” e dell’infanzia “P. Pascali” in via B.
Vivarini e in via Papa Giulio III a Polignano a Mare (BA), incluse nel foglio di
mappa catastale n. 23 alla particella n. 375 (Fig. 1).
Fig. 1 - Stralcio catastale del foglio n. 23 del comune di Polignano a Mare,
particella n. 375 (scala 1:1.000).
I dati di campagna sono stati integrati con le notizie reperite nell'ampia
bibliografia specialistica esistente sulla zona. La presente relazione è stata redatta
in ottemperanza alla vigente normativa sui terreni di fondazione, DM 11.03.88,
DM 14.01.08 (NTC 2008), Circolare esplicativa n° 617 del 02/,02/2009
(Circ./09), tenendo conto che l’O.P.C.M. n° 3274 del 20.03.03 e la DGR 02.03.04
n° 153 inseriscono il territorio di Polignano a Mare (BA) nelle zone sismiche Z4.
1
Presa visione dei luoghi, sono state eseguite le seguenti indagini:
rilevamento geologico per il riconoscimento in sito della natura litologica
delle rocce affioranti, della loro giacitura e delle eventuali implicazioni
tettoniche;
rilevamento geomorfologico finalizzato al riconoscimento delle forme del
paesaggio e dell’influenza che potrebbero avere sull’opera o che l’opera
potrebbe esercitare su di esse;
studio idrogeologico dell'area a contorno del progetto e influenza dello stesso
sull’acquifero e sul libero deflusso delle acque;
indagine sismica con tecnica a rifrazione e con tecnica MASW per VS30.
Geologia
Il settore regionale pugliese entro il quale ricade l’area urbana di Polignano
a Mare mostra in affioramento l’unità stratigrafica del Calcare di Bari,
appartenente alla Piattaforma carbonatica Apula, e l’unità stratigrafica della
Calcarenite di Gravina (Tufi delle Murge), ascrivibile alla porzione trasgressiva
del ciclo della Fossa Bradanica (Fig. 2). Il contatto stratigrafico tra il Calcare di
Bari, in questo settore di età Cenomaniana, e la soprastante Calcarenite di
Gravina, di età Pleistocenica, si palesa con una evidente discordanza angolare.
Nell’abitato di Polignano a Mare, al di sotto di uno strato di terreno e
materiale di riporto altamente eterogeneo ma di spessore mediamente non
superiore a 1-2 metri, si rinvengono quindi banchi appartenenti alla Calcarenite di
Gravina con spessore variabile tra pochi metri e 10-15 metri, anche in funzione
della conformazione del substrato deposizionale rappresentato dagli strati calcarei
mesozoici. Tali depositi pleistocenici sono calcareo-arenacei e calcareo-arenaceoargillosi, di colore tendenzialmente giallastro o anche grigio-biancastro,
presentano un grado di cementazione e di permeabilità variabile sia verticalmente
sia orizzontalmente e mostrano una stratificazione accennata e poco evidente;
rilevante risulta essere la presenza fossilifera (Ostrea sp., Pecten sp., ecc.).
Le rocce appartenenti all’unità stratigrafica denominata Calcare di Bari da
un punto di vista paleoambientale presentano caratteri di una estesa piattaforma
carbonatica soggetta a fenomeni di subsidenza, sulla quale si sono deposti
sedimenti di mare poco profondo in fasi tidali cicliche e sequenziali. Il Calcare di
Bari presenta uno spessore compreso tra circa 3000 e 6000 metri, con livelli
dolomitici e calcareo-dolomitici dalla colorazione più scura, molto duri e
limitatamente fratturati Risultano abbastanza diffusi i livelli di terra rossa, formata
da materiale argilloso residuale dovuto all’ossidazione e alterazione della roccia
madre, soprattutto laddove le acque di percolazione hanno allargato le fessure
presenti nel substrato roccioso. Si rinvengono in maniera diffusa anche depositi da
sedimentazione chimica per ricristallizzazione del Carbonato di Calcio sotto
forma di Calcite, anche in questo caso nell’interno di cavità, fratture più o meno
piccole o vuoti intrastratali.
2
Fig. 2 - Stralcio della Carta Geologica d’Italia F. 190 “Monopoli”.
Le fasi distensive della tettonica pleistocenica hanno prodotto una serie di
faglie dirette e grosse fratture con andamento ONO-ESE e, subordinatamente,
NO-SE e NE-SO, talvolta presunte a causa del mascheramento operato dalla
copertura terrigena sui modesti rigetti e di sovente dedotte esclusivamente
attraverso le interpretazioni delle misure di strato. Nelle vicinanze del sito in
oggetto non si è osservata alcuna presenza di accidenti tettonici .
3
Morfologia
La zona oggetto della seguente relazione risulta inquadrata
topograficamente nel Foglio n° 190 della Carta d’Italia, tavoletta I NO
“Monopoli” (Fig. 3); la sua quota topografica è di circa 21 metri sul livello del
mare, dal quale dista circa 170-175 metri in direzione N. Le coordinate, basate sul
sistema WGS 84 (World Geodetic System 1984), sono le seguenti:
40.99451 ° latitudine Nord
/
17.22584 ° longitudine Est
Fig. 3 - Ubicazione nel Foglio n. 190 tav. I NO “Monopoli” (scala 1:25.000).
Il sito si colloca all’interno dell’abitato di Polignano a Mare in una zona
intensamente urbanizzata che mostra una debole pendenza verso mare. La
conformazione di questa porzione di territorio è quella tipica della piana costiera
del versante adriatico delle Murge di Sud-Est anche se, si contraddistingue per la
costa alta formata da scogliere e falesie a strapiombo sul mare con un fondale
presentante al piede una batimetrica generalmente compresa tra -5 e -10 metri
sotto il livello medio marino.
4
In questo settore l’evoluzione del litorale è dominato dall’arretramento delle
falesie, processo ciclico composto da una lunga fase di preparazione seguita da
una fase parossistica di crollo. I tempi e le modalità con cui questo ciclo si compie
dipendono da fattori meteomarini, dalle locali condizioni strutturali e
geomeccaniche del corpo roccioso nonché, dalle caratteristiche morfologiche
emerse e sommerse. Nel caso specifico la costa si presenta molto frastagliata, con
alternanze di promontori solitamente convessi e pronunciate insenature in
corrispondenza dello sbocco a mare delle lame (solchi di incisione torrentizia), e
palesa una forte dinamica regressiva legata alla conformazione del litorale e del
fondale ma, soprattutto agli scarsi caratteri di resistenza dell’ammasso roccioso.
Il basamento roccioso, oltre a possedere diverse caratteristiche fisicomeccaniche, si presenta nel sottostante tratto calcareo variamente carsificato, con
forme di maggior rilievo costituite da grotte marine e forme carsiche minori, quali
vaschette di corrosione (cavità circolari dai fianchi ripidi e dal fondo arrotondato,
dal diametro e profondità compresi tra qualche decimetro e qualche metro),
coppelle (piccole cavità emisferiche su stretti ripiani poco al di sopra del livello
del mare), spuntoni, guglie e alveoli (legati alla dissoluzione della roccia per
azione del mare e del vento). A causa dei diversi caratteri morfologici, litologici e
strutturali del territorio, quali acclività del substrato, granulometria, porosità e
natura dei sedimenti che costituiscono le rocce, presenza di discontinuità e loro
giacitura, nonché la presenza di terreni di copertura, il fenomeno carsico non si
manifesta ovunque con la stessa intensità (Fig. 4). In linea generale il carsismo, in
alcune aree in un avanzato stadio evolutivo, assume una certa complessità dovuta
al numero e alla varietà delle forme superficiali e sotterranee presenti.
Fig. 4 - Carta delle principali forme carsiche nelle Murge sud-orientali: 1) depositi marini
quaternari; 2) substrato cretaceo; 3) doline; 4) cavità carsiche a prevalente
sviluppo orizzontale; 5) cavità carsiche a prevalente sviluppo verticale.
5
Come già accennato in precedenza, i tratti costieri rocciosi del territorio in
esame risultano interrotti dallo sbocco a mare di incisioni torrentizie solitamente
non molto ampie e a fondo piatto note come lame; tali forme, legate allo
scorrimento delle acque piovane in occasione di prolungati e/o e intensi eventi
piovosi, creano reticoli idrografici scarsamente gerarchizzati e nella maggior parte
dei casi non molto estesi e con spartiacque non ben definiti.
Considerando l'aspetto climatologico dell'intera area (clima secco
generalmente caldo, inverno poco rigido, temperature delle stagioni intermedie
prossime ai valori estivi, precipitazioni concentrate nei mesi invernali e lunghi
periodi di siccità), si osserva comunque una totale assenza di deflusso idrico
superficiale, concentrato solo durante gli eventi temporaleschi; ad ogni modo per
il territorio esaminato non può essere escluso a priori il rischio idrogeologico
accentuato dall’urbanizzazione e dall’impermeabilizzazione o, ancora, quello
geomorfologico legato a eventi catastrofici e improvvisi riguardanti cavità
sotterranee presenti.
A
B
B
A
Fig. 5 - Traccia di sezione e profilo del terreno passante per il sito investigato (da
Geostru.com/maps) con la freccia indicante la collocazione del sito. La lunghezza
euclidea rappresentata nella traccia A-B è di circa 660 m; l’unità di misura segnata
lungo l’asse delle ascisse è pari a 20 metri mentre, lungo l’asse delle ordinate
l’unità di misura riportata è pari a 10 metri.
6
Idrogeologia
Il territorio esaminato ricade idrogeologicamente nel sistema della Murgia,
la più estesa unità della regione che comprende anche il Gargano, il Tavoliere
delle Puglie e il Salento (Fig. 6).
L’idrogeologia dell’acquifero murgiano è fortemente condizionata dalla
natura delle rocce e dalle loro differenze nelle caratteristiche fisico-meccaniche,
riscontrabili anche per una medesima unità e per facies differenti; questo ha avuto
forti conseguenze sulla circolazione idrica tanto superficiale quanto sotterranea.
L'ammasso carbonatico possiede, infatti, una permeabilità variabile sia in
orizzontale che in verticale, con valori da medi ad alti, dovuta alle fratture presenti
e alla fessurazione naturale derivante dalle superfici di stratificazione. Inoltre, la
presenza di calcari più o meno marnosi, di brecce calcaree o dolomitiche a matrice
argillosa e di livelli argillosi veri e propri, condizionano fortemente la
carsificazione e la presenza e la circolazione dell’acqua di falda in profondità,
generando talora diversi livelli di scorrimento su differenti piani e favorendo
l’instaurarsi di falde superficiali a quote differenti dalla falda profonda.
All’alta permeabilità per fratturazione e fessurazione delle rocce del
basamento carbonatico fa riscontro, invece, la modesta permeabilità per porosità
dei depositi calcarenitico soprastanti, anche se questi ultimi si presentano poco
diffusi arealmente e con spessori estremamente limitati.
TERRENI MOLTO PERMEABILI
TERRENI DISCRETAMENTE PERMEABILI
TERRENI POCO O IMPERMEABILI
Fig. 6 - Idrogeologia dell Murge di Sud-Est. Carta del Servizio Idrico Integrato Acquedotto Pugliese S.p.A.
7
La circolazione sotterranea delle acque presenta alta variabilità nell'ambito
di zone contigue all'interno dello stesso sistema, condizionata com’è dalla
litostratigrafie e dalla tettonica dell’acquifero. L’ambiente idrogeologico che ne
risulta è alquanto complesso, in funzione degli attributi geometrici e idrodinamici
dell'acquifero e i rapporti intercorrenti tra acque di falda e acque marine di
invasione continentale. Come in vaste aree della Murgia costiera, anche nel nostro
settore la falda profonda circola in pressione (falda artesiana) al di sotto del livello
marino, presenta una forte contaminazione salina (superiore ai 2 g/l) e il livello
statico tende coincide col livello medio del mare, con coefficienti di permeabilità
estremamente variabili, compresi tra 10-4 e 10-3 m/s (Fig. 9).
Il deflusso idrico della falda avviene lentamente verso mare, con cadenti
piezometriche dell’ordine di 1-2 ‰ (un metro per ogni chilometro di distanza
lineare dalla costa), o anche superiori. Poiché anche i valori di portata specifica
sono espressi in funzione del grado di permeabilità dell'acquifero, risulta evidente
come essi possano variare in maniera alquanto vistosa tra zone e livelli, tanto da
far registrare per la portata specifica (portate/depressioni) valori minimi inferiore
ai 2 l/s*m e valori massimi che superano i 10 l/s*m.
Data la mancanza di corsi d'acqua superficiali o, comunque, di qualsiasi
apporto idrico da regioni limitrofe, l'alimentazione dell'acquifero murgiano si
espleta attraverso l'infiltrazione dell'acqua piovana all'interno del substrato
roccioso. Le precipitazioni non sono però uniformemente distribuite nello spazio e
nel tempo, assumendo infatti i valori compresi tra i 500 mm ed i 750 mm di
altezza, facendo registrare dei massimi in coincidenza con il semestre ottobremarzo, periodo durante il quale risulta minima la perdita per evapotraspirazione.
Se a ciò si aggiunge la disomogeneità dell'acquifero in senso verticale ed
orizzontale, nonché la presenza e gli spessori delle coperture argillose
impermeabili, è evidente quanto sia difficile dare una regolare ripartizione alle
acque piovane rispetto ai valori di evaporazione, ruscellamento e infiltrazione.
Nella fascia costiera del territorio polignanese, come già accennato, la falda
profonda si rinviene poco al di sotto del livello medio marino, e il suo livello
statico praticamente in corrispondenza di quest’ultimo.
Infine, considerando gli aspetti geologici e climatologici peculiari della
porzione del territorio pugliese presa in esame, si osserva la quasi totale assenza di
idrografia superficiale, salvo, durante intensi o prolungati fenomeni temporaleschi
che possono generano lungo le aste di drenaggio flussi idrici importanti.
A tal proposito dalla consultazione della cartografia ufficiale del PAI dal
WebGis dell’Autorità di Bacino della Puglia (Fig. 7 e Fig. 8) non si registrano
impluvi che interessano direttamente il sito in esame; al contrario, risultano
riportati due implivi interessati da una pericolosità classificata come media e alta.
Tali impluvi sono posti uno a O del sito (lama Monachile), a distanza di poco
superiore ai 300 metri, e uno a SE e a distanza maggiore di 200 m e con un
percorso tombato subito prima dello sfocio a mare.
8
PAI e Aree Protette
Il PAI, adottato con Delibera Istituzionale n. 25 del 15/12/2004 e approvato
con Delibera Istituzionale n. 39 del 30/11/2005, è finalizzato al miglioramento
delle condizioni di regime idraulico e della stabilità dei versanti, necessario a
ridurre gli attuali livelli di pericolosità e a consentire uno sviluppo sostenibile del
territorio nel rispetto degli assetti naturali, della loro tendenza evolutiva e delle
potenzialità d’uso.
La carta Idrogeomorfologia pubblicata sul sito dell’Autorità di Bacino
esclude la presenza di un corso d’acqua in corrispondenza del sito investigato
(Fig. 7), di versanti morfologici e di forme di origine antropica.
L’analisi della Cartografia PAI non include il sito investigato tra le aree a
pericolosità idraulica e/o geomorfologica e, di conseguenza, esclude la possibilità
di rischio (Fig. 8).
Infine, dallo studio della cartografia regionale, il terreno in oggetto non
rientra all’interno di aree protette (Parchi, ZPS, SIC o altro), così come si evince
dalla Fig. 9 sottostante.
Fig. 9 - Zone protette (Parchi, ZPS, SIC o altro).
9
Fig. 7a - Carta Idrogeomorfologica / Stralcio cartografia P.A.I. (Settembre 2015).
10
Fig. 7b - Legenda della Carta Idrogeomorfologica / P.A.I. (Settembre 2015).
11
Fig. 8 - Carta della Pericolosità e del Rischio / Stralcio cartografia P.A.I. (Settembre
2015).
12
PPTR e Adeguamento del PRG Comunale al PUTT/p
Ai sensi dei principi stabiliti dalla Convenzione europea del paesaggio
la pianificazione paesaggistica ha innanzitutto il compito di tutelare il paesaggio
quale contesto di vita quotidiana delle popolazioni, e fondamento della loro
identità; oltre alla tutela, deve tuttavia garantire la gestione attiva dei paesaggi,
garantendo l’integrazione degli aspetti paesaggistici nelle diverse politiche
territoriali e urbanistiche, ma anche in quelle settoriali.
L’impostazione del PPTR, proposto nel 2010 e adottato a partire dal
2/8/2013, risponde, oltre che all’esigenza di recepimento della Convenzione e del
Codice, anche alla volontà di affrontare e superare i diversi limiti maturati
nell’attuazione del PUTT/P, entrato in vigore nel 2000, redatto ai sensi della
L.431/85 e, quindi, riferito soltanto ad alcune aree del territorio regionale.
Per quanto attiene il P.P.T.R. di recente adozione, il sito ricade nell’ambito
della Murgia dei Trulli e la sua collocazione nelle aree di rispetto delle
componenti culturali e insediative dei paesaggi riferiti alla Piana degli Ulivi
Monumentali.
Nelle Figg. 9 e 10 è riportata l’ubicazione del sito nelle tavole del Sistema
delle Tutele del PPTR: come si può evincere, lo stesso è inserito all’interno della
fascia dei Beni Paesaggistici legati ai Territori costieri e, all’interno Componenti
culturali e insediative, nell’Area di rispetto delle componenti Storioco-Culturali.
Fig. 9 - P.P.T.R.: Sistema delle Tutele, struttura idrogeomorfologica: componenti
idrologiche (a sinistra) e geomorfologiche (a destra).
13
Fig. 10 - P.P.T.R.: Sistema delle Tutele, struttura ecosistema ambientale: botanicovegetazionali (in alto a sinistra) e zone protette (in alto a destra); struttura antropica
e storico-culturale: componenti culturali e insediativi (in basso a sinistra) e valori
percettivi (in basso a destra).
14
Per quanto concerne l’adeguamento del PRG al PUTT/p (Fig. 11), adottato
con Delibera di Consiglio Comunale n. 42 del 23/12/2014, esso inserisce il sito in
esame nell’Ambito Territoriale Esteso “B”, in Zone territoriali omogenee ovvero
all’interno dei Territori costruiti (art. 1.03 NTA del PUTT/p); inoltre, il medesimo
sito è considerato come Area costiera ai sensi del Dlgs 42/2004 art. 142.
Fig. 11 - Adeguamento del PRG Comunale al PUTT/p: il sito rientra nell’Ambito
Territoriale Esteso “B”, in Zone territoriali omogenee ovvero all’interno dei Territori
costruiti ed è, inoltre, considerato come Area costiera ai sensi del Dlgs 42/2004.
15
Indagine Sismica
Per definire la successione stratigrafica, la profondità dei diversi rifrattori e
per ricavare alcune delle caratteristiche elastodinamiche del terreno di fondazione,
è stata eseguita un’indagine sismica a rifrazione con onde P e un’indagine
sisimica MASW con il sismografo A6000/SE della “MAE S.r.l.” a 24 bit con 20
geofoni verticali a frequenza di 4.5 Hz. È stato effettuato uno stendimento sismico
(S1 in Fig. 14) di lunghezza pari a 42 m con distanza intergeofonica di 2 m e punti
di battuta esterni posizionati a distanza di 2 m dal primo geofono. Una ulteriore
indagine sismica (S2) con la tecnica MASW è stata eseguita con 12 geofoni a
distanza intergeofonica pari a 2 m per 24 m complessivi di lunghezza della stesa.
R
A
S1
S2
R
A
Fig. 12 - Stendimenti sismici S1 e S2 effettuati nel sito di indagine.
Attraverso l’indagine sismica e la successiva elaborazione tomografica del
segnale rifratto è stato investigato il terreno fino a una profondità di circa -6/8 m
dal piano campagna (Fig. 13). Il modello sismostratigrafico del terreno (Fig. 14)
interpretato sulla base dell’elaborazione tomografica, che potrebbe essere affetto
da una certa percentuale di errore stimabile al massimo al 20%, è cosi costituito:
un primo sismostrato (R1) di spessore medio pari a 0,5 m e profondo circa 0,7/0,8
m tra le progressive 20 e 36 m, palesa Vp inferiore agli 800 m/s e risulta
assimilabile a terreno vegetale e materiale di risulta o roccioso fratturato e
alterato; un secondo sismostrato (R2) che si attesta a meno di 1 m di profondità, a
circa 2 m tra le progressive 20 e 32 m della stesa, mostra Vp minori di 1500 m/s
circa e quindi potrebbe essere assimilato un ammasso calcareo con un grado di
fratturazione e/o alterazione medio; un terzo sismostrato che si attesta a poco più
di 3 m dal p.c., si superficializza verso il ritorno (R) fino a circa 2 m, ha Vp
comprese tra circa 2000 e circa 2200 m/s ed è assimilabile a calcari compatti e
poco fratturati; il livello R4 funge da semispazio del modello del terreno proposto.
16
17
Fig. 13 - Ray path del segnale sismico rifratto registrato ed elaborato in tomografia.
18
R1
Fig. 14 - Modello del terreno per il sondaggio S1 ottenuto dalle elaborazioni.
R4
R3
R2
Fig. 15 - Ubicazione dell’intervento nella particella n. 375 del Foglio n. 23 del Comune di
Polignano a Mare.
19
Attraverso l’indagine MASW è stato possibile ricostruire la colonna di
velocità di taglio (onde S) e determinare il parametro Vs30 secondo la normativa
vigente. L’acquisizione dei dati considera le onde lunghe di Raylegh e la
permanenza delle frequenze nel tempo, individuando la velocità di rotazione delle
varie frequenze.
In passato gli studi sulla diffusione delle onde sismiche si erano concentrati
sulla propagazione delle onde profonde considerando le onde di superficie come
un disturbo del segnale sismico da analizzare. Recenti studi hanno consentito di
creare dei modelli matematici avanzati per l’analisi delle onde di superficie in
mezzi a differente rigidezza. Secondo l’ipotesi fondamentale della fisica lineare
(Teorema di Fourier) i segnali possono essere rappresentati come la somma di
segnali indipendenti, dette armoniche del segnale. Tali armoniche, per analisi
monodimensionali, sono funzioni trigonometriche seno e coseno, e si comportano
in modo indipendente non interagendo tra di loro. Concentrando l’attenzione su
ciascuna componente armonica il risultato finale in analisi lineare risulterà
equivalente alla somma dei comportamenti parziali corrispondenti alle singole
armoniche.
In pratica l’analisi di Fourier è lo strumento fondamentale per la
caratterizzazione spettrale del segnale. L’analisi delle onde di Rayleigh, mediante
tecnica MASW, viene eseguita con la trattazione spettrale del segnale nel dominio
trasformato dove è possibile, in modo abbastanza agevole, identificare il segnale
relativo alle onde di Rayleigh rispetto ad altri tipi di segnali, osservando, inoltre,
che le onde di Rayleigh si propagano con velocità che è funzione della frequenza.
Il legame velocità frequenza è detto spettro di dispersione. La curva di dispersione
individuata nel dominio f-k è detta curva di dispersione sperimentale, e
rappresenta in tale dominio le massime ampiezze dello spettro.
Attraverso l’indagine MASW è stato possibile ricostruire la colonna di
velocità di taglio (onde S) e determinare il parametro Vs30 secondo la normativa
vigente. L’acquisizione dei dati considera le onde lunghe di Raylegh e la
permanenza delle frequenze nel tempo, individuando la velocità di rotazione delle
varie frequenze.
I valori di velocità delle onde sismiche, misurati in sito per ciascun volume
di sottosuolo differenziato, unitamente alla "facies litologica" interpretata, hanno
consentito di determinare una serie di parametri elasto-meccanici di riferimento.
Questi risultano derivati da correlazioni sperimentali, per tipologia litologica, tra
parametri geomeccanici e parametri elastici. I parametri derivati risultano
verificati nel complesso struttura / terreno cui si riferiscono e risultano associati ad
un volume significativo di suolo che, puntualmente, può presentare caratteri
differenti dai valori proposti.
20
L’indagine MASW ha evidenziato un profilo delle velocità delle onde S
(Vs) del terreno in progressivo aumento. Dal p.c. fino a circa 1 m di profondità le
Vs arrivano a valori prossimi a 720 m/s per poi aumentare a circa 3 m dal p.c. a
valori inferiori a circa 900 m/s; dai 3 agli 26 m dalla superficie di indagine i valori
registrati incrementano da 1000 a circa 1150; infine dai 26 ai 30 m di profondità
le Vs risultano comprese nell’intervallo tra 1500 m/s e 1900 m/s.
Fig. 16 - Spettro velocità di fase-frequenze, inversione e profilo Vs30 della indagine
MASW dello stendimento S1.
21
L’indagine MASW ha evidenziato un profilo delle velocità delle onde S
(Vs) del terreno in progressivo aumento. Dal p.c. fino a circa 1 m di profondità le
Vs arrivano a valori inferiori ai 700 m/s per poi aumentare a circa 4,5 m dal p.c. a
valori inferiori a circa 800 m/s; fino ai 12,5 m dalla superficie di indagine i valori
registrati incrementano fino a poco meno di circa 1200 m/s per aumentare
ulteriormente ai 19 m dal p.c. a circa 1250 m/s e poi a 25 a circa 1300 m/s; infine
tra 25 e 30 m dal p.c. le Vs risultano comprese nell’intervallo 1400-1500 m/s.
Fig. 17 - Spettro velocità di fase-frequenze, inversione e profilo Vs30 della indagine
MASW dello stendimento S2.
22
Parametri elasto-meccanici
I dati provenienti dall’indagine sono stati elaborati secondo le teorie che, a
parere dello scrivente, meglio caratterizzano il substrato di fondazione, in
relazione alle dirette esperienze compiute su terreni similari in aree appartenenti al
medesimo bacino di formazione (Figg. 18 e 19):
Il sistema C.S.I.R., proposto da Bieniawski (89), ricava la classificazione
geomeccanica dall'analisi di sei parametri che fanno riferimento alla resistenza
meccanica, alla giacitura dei piani di stratificazione, alle condizioni dei giunti
ed alla situazione idrica.
Studi condotti da Zezza (75) hanno caratterizzato e classificato gli ammassi
rocciosi carsificati pugliesi collegando i comportamento dinamici con quelli
statici attraverso misure di velocità, di RQD ed indicazioni strutturali.
Rzhevsky e Novik (71) e Broili (77) hanno elaborato modelli matematici
correlando il modulo di elasticità dinamico con la porosità, la resistenza a
compressione ed il modulo elastico statico.
Teorie e modelli matematici:
Ed
(modulo di Young dinamico) - Brown e Roberthshaw
Es
(modulo statico) - Rzhevsky e Novik (71), NAV FAC Manual
G
(modulo di taglio) = Ed/2(1+ν)
γ
(densità naturale del terreno) - Nate e Drake
(angolo d’attrito) - C.S.I.R. (89), Sen & Sadagah (03)
c
(coesione) - C.S.I.R. (89), Sen & Sadagah (03)
RQD
Rock Quality Desination - Zezza (75), Budetta e a. (2001)
σr
rottura a compressione - Rzhevsky e Novik (71), Zezza (78)
u.c.s.
(carico di rottura esp. lib.) - Manev ed Avramova-Tacheva (70)
23
Fig. 18 - Correlazione tra V e RQD (Budetta et al. 01 - Zezza 75).
Fig. 19 - Correlazione tra Vp/γ Nate-Drake) e Vp/Ed (Brown e Roberthshaw).
24
Nella tabella sottostante (Tab.1) sono riportati alcuni parametri elastodinamici ottenuti dall’elaborazione dei dati dei sondaggi sismici S1 ed S2; tali
parametri sono riferiti alle condizioni medie dell’ammasso roccioso considerato
ovvero, del modello del terreno ottenuto dalla rifrazione e dalla MASW.
n.
Profondità Spessore
Vs [m/s] Vp [m/s]
media [m] medio [m]
Mod. di
Poisson
Mod. di
Bulk
[MPa]
Mod. di
Young
[MPa]
Mod. di
shear
[MPa]
R1
0,5
0,5
380
800
0,35
787
688
254
R2
1
0,5
700
1400
0,33
2717
2582
1019
R3
3
2
1150
2200
0,30
6891
7773
2962
R4
6
3
1250
2300
0,28
7407
9315
3609
Tab. 1 - Parametri ottenuti dall’indagine sismica e riferiti alle condizioni medie alla scala
dell’ammasso roccioso.
L’interpretazione dei dati dell’indagine ha portato alla compilazione delle
tabelle rese interamente di seguito (Tabb. 2 e 3) e nella quale si riportano i
parametri sismici medi del sottosuolo e alcuni parametri geotecnici ricavati dalla
bibliografia o estrapolati da relazioni empiriche.
È doveroso far notare che, se pur attendibili, i dati riportati in Tab. 3 sono
comunque affetti da una certa percentuale di errore. Per ottenere parametri
geotecnici precisi occorre effettuare idonee prove di laboratorio su campioni di
roccia prelevati in loco.
Parametri sismici
1
2
3
4
velocità onde P
m/s
800
1400
2200
2300
velocità onde S
m/s
380
700
1150
1250
1700
2000
2200
2300
m
0.5
0.5
2
3
MPa
664.92
2613.33
7634.59
9274.82
densità in sito
Kg/m
Spessore strato H
mod. di elast. di Young din. Ed
3
Tab. 2 – Parametri sismici medi per il sito investigato.
25
1
2
3
4
Terreno
/riporto
calcari
calcari
calcari
compattezza
---
---
fratturazione
---
Media
mediobassa
Mediobassa
2602.58
mediobassa
Mediobassa
2584.89
11
42
26
600
23
43
27
650
25
35
50
53
Parametri elasto-meccanici
litologia
Mod. elasticità tangenziale (Lamé) λ
MPa
142.91
747.01
angolo di attrito α
gradi
38
24
Kg/cm
---------
RQD
%
---
discontinuità per metro
n°
angolo terreno-fond.
gradi
2
rottura monoassiale in laboratorio
Kg/cm
2
resistenza compress. semplice (u.c.s.)
500
---
9
5
4
---
19
26
27
---
52
70
73
scadente
scadente
discreta
discreta
coeff. spinta passiva Kp
1.000
4.204
5.045
5.289
coefficiente di fondazione ε
1.08
1,06
1,01
1,01
coesione c
t/m
2
indice RMR
qualità C.S.I.R.
Tab. 3 – Parametri geotecnici e meccanici medi per il sito investigato.
Classificazione del suolo di fondazione
Su decisione del Consiglio dei Ministri e in base all’art. 3.2.2 del D.M.
14.01.08, è stata eseguita una indagine MASW, tramite la quale vengono misurate
le velocità sismiche delle onde superficiali a diverse frequenze. La variazione di
velocità a diverse frequenze (dispersione) è imputabile prevalentemente alla
stratificazione delle velocità delle onde S i cui valori sono ricavati da una
procedura di inversione numerica.
Il calcolo è stato eseguito ad una profondità pari al p.c. delle indagini e ha
fornito un valore di Vs30 medio pari a:
VS 30
30
1155mm/s
1207
/s
hi
i 1, N Vi
L’indagine ha fornito un valore medio, del Vs30 pari a 1155 m/s (dato da
Vs-S1 pari a 1142 m/s e Vs-S2 pari a 1167 m/s) per cui il terreno di fondazione
rientra nella categoria di suolo di fondazione “A”, trattandosi di Ammassi rocciosi
affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di Vs30 superiori agli 800
m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione con
spessore massimo pari a 3 m.
26
Pericolosità sismica
La modellazione sismica del sito di costruzione è regolamentata dal
paragrafo 6.2.2 delle NTC (DM 14.01.08) e dal paragrafo 6.2 della Circolare del
02.02.09 n. 617. Come riportato dalla suddetta normativa, la pericolosità sismica è
definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag in condizioni di
campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale
(di cat. A), nonché, di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione
ad essa corrispondente Se(T), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza
PVR, nel periodo di riferimento VR. Ai fini della presente normativa le forme
spettrali sono definite, per ciascuna delle probabilità di superamento nel periodo
di riferimento PVR, a partire dai valori dei seguenti parametri su sito di
riferimento rigido orizzontale:
Ag max accelerazione orizzontale massima al sito;
Fo 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.
Categoria di sottosuolo
In assenza di un’analisi specifica sulla valutazione della risposta sismica
locale, per definire l’azione sismica si può far riferimento a un approccio
semplificato, che si basa sull’individuazione di categorie di sottosuolo di
riferimento (vedi le precedenti Tab. 3.2.II e 3.2.III). La classificazione della
categoria di sottosuolo si effettua in base ai valori della velocità equivalente Vs30
di propagazione delle onde di taglio entro i primi 30 m di profondità. Per le
fondazioni superficiali, tale profondità è riferita al piano di imposta delle stesse,
mentre per le fondazioni su pali è riferita alla testa dei pali. Nel caso di opere di
sostegno di terreni naturali, la profondità è riferita alla testa dell’opera. Per muri
di sostegno di terrapieni, la profondità è riferita al piano di imposta della
fondazione.
Per il calcolo del Vs30, previsto dall’ordinanza 3274 del Presidente del
Consiglio dei Ministri e dall’art. 3.2.2 del D.M. 14.01.08, è stata eseguita una
indagine Masw lungo la base sismica indicata nella precedente Fig. 15. Tramite
questa prova si misurano le velocità sismiche delle onde superficiali a diverse
frequenze. La variazione di velocità a diverse frequenze (dispersione) è
imputabile prevalentemente alla stratificazione delle velocità delle onde S i cui
valori sono ricavabili da una procedura di inversione numerica. L’indagine ha
fornito un valore medio del Vs30, a partire dal p.c., pari a circa 1155 m/s, per cui il
terreno di fondazione rientra nella categoria di suolo di fondazione “A”.
27
Condizioni topografiche
Per condizioni topografiche complesse è necessario predisporre specifiche
analisi di risposta sismica locale. Per configurazioni superficiali semplici si può
adottare la seguente classificazione (Tab. 3.2.IV):
Le su esposte categorie topografiche si riferiscono a configurazioni
geometriche prevalentemente bidimensionali, creste o dorsali allungate, e devono
essere considerate nella definizione dell’azione sismica se di altezza maggiore di
30 m. Nel nostro caso la configurazione topografica rientra nella categoria T1.
Fig. 20 - Sito di riferimento per la determinazione dei parametri sismici dal software online
sito GeostruPS (http://www.geostru.com/us/parametri-sismici/).
WGS84
Latitudine: 40,994409 ° N - Longitudine: 17,225686 ° E
28
29
Classificazione sismica
L’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20 marzo
2003 detta i principi generali sulla base dei quali le Regioni, a cui lo Stato ha
delegato l’adozione della classificazione sismica del territorio (Decreto
Legislativo n. 112 del 1998 e Decreto del Presidente della Repubblica n. 380 del
2001 - "Testo Unico delle Norme per l’Edilizia”), hanno compilato l’elenco dei
comuni con la relativa attribuzione ad una delle quattro zone, a pericolosità
decrescente, nelle quali è stato riclassificato il territorio nazionale:
Zona 1 - Nei comuni inseriti in questa zona possono verificarsi forti
terremoti; è la zona più pericolosa.
Zona 2 - Nei comuni inseriti in questa zona possono verificarsi terremoti
abbastanza forti.
Zona 3 - Nei comuni inseriti in questa zona possono verificarsi terremoti
di modesta entità.
Zona 4 - E' la zona meno pericolosa
A ciascuna zona, inoltre, viene attribuito un valore dell’azione sismica utile
per la progettazione, espresso in termini di accelerazione massima su roccia:
zona 1 = 0.35 g
zona 2 = 0.25 g
zona 3 = 0.15 g
zona 4 = 0.05 g
Il nuovo studio di pericolosità ha fornito alle Regioni uno strumento
aggiornato per la classificazione del proprio territorio, introducendo degli
intervalli di accelerazione (ag), con probabilità di superamento pari al 10% in 50
anni, da attribuire alle 4 zone sismiche. A ciascuna zona o sottozone è attribuito
un valore di pericolosità di base, espressa in termini di accelerazione massima su
suolo rigido (ag). Tale valore di pericolosità di base non ha però influenza sulla
progettazione. Le attuali Norme Tecniche per le Costruzioni (Decreto Ministeriale
del 14 gennaio 2008), infatti, hanno modificato il ruolo che la classificazione
sismica aveva ai fini progettuali: per ciascuna zona – e quindi territorio comunale
– precedentemente veniva fornito un valore di accelerazione di picco e quindi di
spettro di risposta elastico da utilizzare per il calcolo delle azioni sismiche. Dal 1
luglio 2009 con l’entrata in vigore delle Norme Tecniche per le Costruzioni del
2008, per ogni costruzione ci si deve riferire ad una accelerazione di riferimento
“propria” individuata sulla base delle coordinate geografiche dell’area di progetto
e in funzione della vita nominale dell’opera. Un valore di pericolosità di base,
dunque, definito per ogni punto del territorio nazionale, su una maglia quadrata di
5 km di lato, indipendentemente dai confini amministrativi comunali. La
classificazione sismica (zona sismica di appartenenza del comune) rimane utile
solo per la gestione della pianificazione e per il controllo del territorio da parte
degli enti preposti (Regione, Genio civile, ecc.).
30
Calcolo dell’accelerazione massima spettrale
Per lo spessore litologico di riferimento (30 metri) e per tutti i suoli di
categoria A, il fattore di amplificazione stratigrafica è S = 1.
La frequenza fondamentale del sottosuolo invece, calcolata per mezzo
della formula F = Vs30/(4*H), con H = 30 m, identifica un valore legato
all’oscillazione del suolo che non deve in alcun modo corrispondere a quello della
struttura in progetto. Se così fosse, infatti, si verificherebbe un effetto di
amplificazione sismica duplicato. Per l’area oggetto di studio quindi, si ottiene:
F = 9,6 Hz
Il corrispettivo periodo fondamentale del sottosuolo espresso in secondi è
invece dato dalla seguente formula: T = 4*H/Vs. Per l’area oggetto di studio:
T = 0,10 s
Appare fondamentale allora, in funzione della categoria di sottosuolo e della
categoria topografica, nonché sulla base delle risultanze di dati di
macrozonazione, stabilire l’accelerazione massima prevista al suolo (amax).
Ricadendo il Comune di Polignano a Mare nella zona sismica 4, il valore
dell’accelerazione di gravità del bed-rock è uguale a 0,05, per cui
ag (bed-rock) = 0.05 g = 0.49 m/s2
L’accelerazione massima e l’accelerazione massima spettrale dell’area
investigata (componente orizzontale – D.M. 14/01/2008) sono rispettivamente:
amax= ag * S = 0.49 m/s2
Ag max = 2.5 * ag * S = 1.225 m/s2
Conclusioni
L’indagine sismica con la tecnica della rifrazione delle onde P e con la
tecnica MASW ha permesso di classificare il suolo di fondazione in esame come
rientrante nella categoria “A”. Ha permesso inoltre di definire il seguente
probabile modello del terreno: sismostrato (R1) di spessore medio pari a 0,5 m
con Vp inferiore agli 800 m/s assimilabile a terreno vegetale e materiale di risulta
o roccioso fratturato e alterato; sismostrato (R2) mediamente a meno di 1 m di
profondità ha Vp minori di 1500 m/s circa e risulta associabile a calcari con un
grado di fratturazione medio; un terzo sismostrato che si attesta mediamente a più
di 3 m dal p.c. ha Vp comprese tra circa 2000 e circa 2200 m/s ed è assimilabile a
calcari compatti e poco fratturati; il livello R4 funge da semispazio del modello.
31
L’indagine morfologica, geologica e idrogeologica dell’area entro cui ricade
il manufatto ha evidenziato l’attuale situazione ambientale:
1.
dall’osservazione della morfologia del territorio e, soprattutto, delle
pendenze del terreno, è possibile esclude un rischio geomorfologico e
idrogeologico superficiale; non è possibile escludere a priori comunque il
rischio associato e accentuato dalla futura urbanizzazione e/o
impermeabilizzazione o, ancora, legato a eventi catastrofici e improvvisi
riguardanti cavità sotterranee presenti;
2.
nella fascia costiera del territorio polignanese la falda profonda si rinviene
poco al di sotto del livello medio marino ovvero, a circa 21-22 m dal p.c., e
il suo livello statico si attesta in corrispondenza del livello del mare;
3.
la carta Idrogeomorfologia pubblicata sul sito dell’Autorità di Bacino
esclude la presenza di corsi d’acqua in corrispondenza del sito investigato,
di versanti morfologici e di forme di origine antropica;
4.
l’analisi della Cartografia PAI non include il sito investigato tra le aree a
pericolosità idraulica e/o geomorfologica e, di conseguenza, esclude la
possibilità di rischio;
5.
il sito in oggetto non rientra all’interno di aree protette (Parchi, ZPS, SIC o
altro).
6.
per quanto attiene il P.P.T.R. il sito ricade nell’ambito della Murgia dei
Trulli e la sua collocazione nelle aree di rispetto delle componenti culturali e
insediative dei paesaggi riferiti alla Piana degli Ulivi Monumentali. Nel
Sistema delle Tutele del PPTR il sito esaminato è inserito all’interno della
fascia dei Beni Paesaggistici legati ai Territori costieri e, all’interno
Componenti culturali e insediative, nell’Area di rispetto delle componenti
Storioco-Culturali;
7.
per quanto concerne l’adeguamento del PRG al PUTT/p esso inserisce il sito
in esame nell’Ambito Territoriale Esteso “B”, in Zone territoriali omogenee
ovvero all’interno dei Territori costruiti (art. 1.03 NTA del PUTT/p);
inoltre, il medesimo sito è considerato come Area costiera ai sensi del Dlgs
42/2004 art. 142.
32
Per quanto attiene ai potenziali fenomeni di instabilità dei fronti di scavo, si
pone in evidenza che è comunque sempre necessario il rispetto delle seguenti
norme sulla sicurezza:
D.Lgs 81/2008, art. 118: Nei lavori di splateamento o sbancamento eseguiti
senza l'impiego di escavatori meccanici, le pareti delle fronti di attacco
devono avere una inclinazione o un tracciato tali, in relazione alla natura del
terreno, da impedire franamenti. Quando la parete del fronte di attacco
supera l'altezza di m 1,50, e' vietato il sistema di scavo manuale per
scalzamento alla base e conseguente franamento della parete. Quando per
la particolare natura del terreno o per causa di piogge, di infiltrazione, di
gelo o disgelo, o per altri motivi, siano da temere frane o scoscendimenti,
deve essere provveduto all'armatura o al consolidamento del terreno.
D.Lgs 81/2008, art. 120: E' vietato costituire depositi di materiali presso il
ciglio degli scavi. Qualora tali depositi siano necessari per le condizioni del
lavoro, si deve provvedere alle necessarie puntellature.
DM 14 01 08 “Norme tecniche sulle costruzioni”, 6.8.6. (fronti di scavo): Per
scavi trincea a fronte verticale di altezza superiore ai 2 m, nei quali sia
prevista la permanenza di operai, e per scavi che ricadano in prossimità di
manufatti esistenti, deve essere prevista una armatura di sostegno delle
pareti di scavo.
La natura e la struttura del basamento non prevedono cedimenti; le zone di
possibile schiacciamento possono comunque essere presenti e sono rappresentate
da cavità carsiche vuote o intasate da terra rossa, zone maggiormente alterate
dell’ammasso roccioso o ancora zone fortemente tettonizzate. È pertanto
indispensabile un’attenta analisi del piano di fondazione con eliminazione delle
eventuali sacche di terra rossa e delle parti cadenti presenti in zone di disturbo
tettonico e/o di dissoluzione carsica. I vuoti creati potranno essere colmati con cls
Rbk 250 e opportunamente armati con una maglia di ferri disposti a croce. In caso
di anomalie strutturali sono opportune fiorettature di controllo, per una profondità
non inferiore ai 4 metri dal piano di posa delle fondazioni; in alternativa si
consigliano stendimenti elettrici per poter definire con maggior precisione le
anomalie del sottosuolo e poter incrementare l’affidabilità del modello geologico.
A seconda delle esigenze della Committenza verranno fornite
documentazioni integrative a quelle attuali, compreso anche eventuali ulteriori
accertamenti sul terreno e/o assistenza tecnica durante la messa in opera e le
operazioni di scavo.
==============
dr. geol. Vito Pellegrini
Polignano a Mare, Settembre 2015
33
Allegati fotografici
Vista della stesa simica S1 dalla porzione centrale verso l’andata (A).
Vista della stesa simica S1 dal ritorno (R) verso l’andata (A).
34
Vista della stesa simica S2 verso l’andata (A).
Vista della stesa simica S2 verso il ritorno (R).
35
