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RISPOSTA SISMICA LOCALE E STABILITA' DEI PENDII

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Local Seismic Site Response and slope stability

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Anno accademico 2020/2021

Codice attività didattica
STE0043
Docenti
Cesare Comina (Titolare del corso)
Anna Maria Ferrero (Titolare del corso)
Corso di studio
Corso di Laurea Magistrale in Scienze Geologiche Applicate
Anno
1° anno, 2° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
GEO/11 - geofisica applicata
ICAR/07 - geotecnica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Tipologia unità didattica
corso
Prerequisiti

Conoscenze di base di sismologia e rischio sismico.
Principi fisici di base della propagazione ondosa e dei metodi di caratterizzazione sismica.
Conoscenze del comportamento geotecnico dei terreni e delle rocce in campo statico.
Basic knowledge of seismology and seismic risk.
Basic physical principles of wave propagation and seismic characterization methods.
Knowledge of the geotechnical behavior of soils and rocks in the static field.
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

 
L'insegnamento si propone di far acquisire allo studente le conoscenze fondamentali sul comportamento dinamico dei terreni con particolare riguardo alle condizioni sismiche ed alla scelta e definizione dell'input sismico di progetto. Dopo aver richiamato gli elementi essenziali di sismologia verranno definite le peculiarità del comportamento meccanico dei terreni soggetti a carichi dinamici, analizzando le prove di laboratorio e gli strumenti di calcolo necessari alla loro determinazione. L'attenzione verrà poi focalizzata sulle problematiche geotecniche relative alla stabilità dei terreni in zona sismica con particolare riguardo ai fenomeni di risposta sismica locale ed amplificazione sismica, liquefazione e di stabilità dei pendii con metodi all'equilibrio limite considerando la'azione sismica come forza pseudostatica. L'insegnamento farà inoltre richiami puntuali alla normativa antisismica (NTC 2008) per la definizione dei parametri caratteristici del comportamento dinamico dei siti richiesti dalla progettazione geotecnica.

I contenuti proposti all'interno dell'insegnamento concorrono al raggiungimento degli obiettivi formativi della laurea magistrale per quanto attiene gli aspetti pratici ed applicativi di difesa dal rischio sismico sul territorio. In particolare le tecniche apprese durante il corso forniscono un valido strumento per la valutazione delle instabilità derivanti dalle azioni sismiche e dai fenomeni di amplificazione sismica in linea con la più recente normativa sull'argomento.  

The course aims to provide students with the fundamental knowledge on the dynamic behavior of soils with special attention to seismic conditions and the selection and definition of the characteristic value to be assumed in the design phase. After recalling the essential elements of seismology  the characteristics of the mechanical behavior of soils subjected to dynamic loads will  be defined by means of laboratory tests and computational tools . The attention will be focused on issues related to the geotechnical stability of soil in earthquake zones with special attention to the phenomena of local seismic response and seismic amplification, liquefaction and slope stability.  Limit equilibrium method will be developed for slope stability in different configurations . The course will also make references t to the italian anti-seismic regulations (NTC 2008) for the definition of the characteristic parameters of the dynamic behavior of the sites required by  geotechnical design.


The contents offered within the course contribute to the attainment of the educational objectives of the master degree with respect to the practical and applied aspects of the defense against seismic risk on the territory. In particular, the techniques learned during the course will provide a valuable tool for the evaluation of seismic induced instabilities and seismic amplification phenomena in line with the latest legislation on the subject .

 

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione.

 Alla fine di questo insegnamento lo studente dovrà:
- conoscere le peculiarità del comportamento dinamico dei terreni;
- conoscere i metodi per la valutazione della stabilità dei pendii anche in condizioni sismiche;
- determinare i parametri necessari alle valutazioni di  risposta sismica locale e di stabilità dei pendii;
- conoscere gli strumenti software necessari alla valutazione sito specifica della risposta sismica locale ed all'analisi della stabilità di pendii naturali.

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

 Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà:
- interpretare il risultato di una prova geotecnica per la determinazione del comportamento dinamico dei terreni;
- determinare il legame tra parametri geotecnici e comportamento dinamico dei siti;
- associare ai diversi contesti geologici i parametri geotecnici necessari per la valutazione della stabilità dei pendii;
- interpretare in maniera autonoma la risposta sismica locale di un sito e la stabilità di pendii naturali con opportuni software di elaborazione.

 Autonomia di giudizio

Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà formulare un giudizio:
- sulle metodologie di indagine più adatte ai diversi contesti geologici per la valutazione della risposta sismica locale;
- sui parametri e le metodologie di analisi coinvolte nella valutazione della stabilità dei pendii;
- sulla qualità dei dati acquisiti e la correttezza delle elaborazioni condotte per problemi di risposta sismica locale e di stabilità dei pendii.

 

Abilità comunicative

Alla fine dell'insegnamento lo studente dovrà sapere:
- utilizzare il linguaggio tecnico della geotecnica e dei parametri legati al comportamento dinamico dei terreni ed alla stabilità dei pendii;
-  coordinarsi con diverse figure professionali che lavorano sul territorio in merito a valutazioni di risposta sismica locale e stabilità dei pendii.

 Capacità di apprendimento

Alla fine di questo insegnamento lo studente avrà le capacità di studio autonomo e di valutazione critica delle metodologie di valutazione della risposta sismica locale e della stabilità dei pendii.

 Knowledge and ability to understand
At the end of this teaching the student should know:
- the peculiarities of the dynamic soil behavior;
- the most suitable methods for evaluating slope stability, even in seismic conditions;
- the parameters necessary for the evaluation of local seismic response and slope stability;
- the software tools necessary for the site specific assessment of the local seismic response and the analysis of the stability of natural slopes.


Ability to apply knowledge and understanding:
At the end of this teaching the student will will be able to:
- interpret the result of a geotechnical test for the determination of the dynamic soil behavior;
- determine the link between geotechnical parameters and dynamic soil behavior;
- associate the geotechnical parameters necessary for the evaluation of slope stability to the different geological contexts;
- autonomously interpret the local seismic response of a site and the stability of natural slopes with appropriate processing software;

Autonomy of judgment
At the end of this teaching the student will be able to make a judgment:
- on the survey methodologies best suited to the different geological contexts for the evaluation of the local seismic response;
- on the parameters and methods of analysis involved in the assessment of slope stability;
- on the quality of the data acquired and on the correctness of the processing conducted for seismic response problems and slope stability.


Communication skills
At the end of this teaching the student will be able to:
- use the technical language of geotechnics and of parameters involved in the dynamic soil behavior and in slope stability;
-coordinate with various professionals working in the field of seismic response and slope stability.

Learning ability
At the end of this course the student will have the ability to study autonomously and critically evaluate the seismic response and slope stability evaluation methodologies.
geophysical techniques to be used in the various sectors of Earth Sciences.

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Programma

Introduzione all'insegnamento, definizione degli obiettivi e modalità d'esame. Introduzione ai concetti di input sismico e stabilità geotecnica. 
Richiami sui parametri di scuotimento dei terremoti (di picco e spettrali), magnitudo e mappe di pericolosità sismica. 
Definizione dei parametri di pericolosità e disaggregazione valutazione dell'input sismico sito specifico. 
Categorie di suolo sismico e normativa antisismica, spettri di risposta; richiami alle prove di caratterizzazione sismica in sito.  
Richiami di meccanica dei terreni e scelta dei parametri di comportamento caratteristici in campo statico. 
Comportamento dinamico dei terreni, curve di decadimento dei moduli di rigidezza e prove di caratterizzazione geotecnica in laboratorio. 
Definizione delle caratteristiche geotecniche in campo dinamico sito specifica. 
Analisi della risposta sismica locale ed amplificazione sismica metodi di calcolo sito specifici. 
Liquefazione sismica meccanismi fenomenologici e metodologie di verifica. 
Metodo dell'equilibrio limite: scivolamento planare e rotazionale. 
Stabilità dei pendii in zona sismica. 
Illustrazione delle applicazioni dei metodi introdotti e discussione di Case Hystories.

 Introduction to the course, setting of goals and examination procedures.
Introduction to the concepts of seismic input  and geotechnical stability. Earthquake ground motion parameters (peak and spectral), magnitude and seismic hazard maps. 
Parameters of hazard assessment and disaggregation of the site specific seismic input. Seismic sites classification and seismic code response spectra; in field seismic tests. 
Recalls of soil mechanics and choice of relevant geotechnical parameters  in yhe static field. 
Dynamic behavior of soils, decaying curves of moduli and laboratory geotechnical characterization tests. Site specific definition of the geotechnical characteristics in the dynamic field. 
Analysis of local seismic response and seismic amplification methods site-specific.
Seismic liquefaction mechanisms, phenomenological aspects and verification methodologies. Limit equilibrium method: planar and rotational slide. 
Slope stability in seismic areas. 
Illustration of the application of the described methods  and discussion of Case Hystories.

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Modalità di insegnamento

La metodologia didattica impiegata consiste in:

  • Lezioni frontali (N. ore): 34
  • Esercitazioni (N. ore): 24
  • Escursioni (N. ore): 6


lectures 36 h
exercises 24 h
field 6 h

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Modalità di verifica dell'apprendimento

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.pngIn seguito all’emergenza sanitaria dovuta a COVID 19 l’esame verrà svolto in modalità telematica tramite la piattaforma Webex. Questa modalità sarà seguita finchè non cesserà l'emergenza sanitaria e verrà ripristinata la modalità precedente.  

L'esame si compone di un'esercitazione da svolgere individualmente dallo studente durante l'insegnamento e di una prova orale.

L'esercitazione sarà affrontata per 5 fasi successive durante le esercitazioni del corso e si propone di far applicare allo studente i concetti base della risposta sismica locale e della stabilità dei pendii in un sito scelto dallo studente stesso per il quale verranno forniti i dati necessari all'analisi.

La prova orale verterà sulla discussione della relazione sia in merito agli aspetti di base di ogni singolo approccio di calcolo che rispetto alle risultanze di tali analisi rispetto al sito analizzato; la discussione è volta ad accertare la raggiunta capacità di applicare le conoscenze trattate durante il corso e questa valutazione costituirà i 2/3 del voto finale. Verranno inoltre posti alcuni quesiti teorici generali in merito alle nozioni di sismologia sviluppate, al comportamento dinamico dei terreni, alle modalità di analisi di laboratorio e numeriche necessarie ed alla stabilità dei pendii in zona sismica. Questa seconda parte dell'esame orale costituirà un 1/3 del voto finale.

Scopo di questa graduazione analitica della prestazione dello studente è quello di accertare il livello di raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi sopra esposti.

Subsequently, all the medical emergency necessary for COVID 19 the exam will be carried out electronically via the Webex platform. This mode will be followed until the health emergency ends and the previous mode is restored.

The exam consists of a written report to be carried out individually by the students during the course and an oral exam. The written report will be addressed in five successive phases during the course and it is proposed to apply  the basic concepts of local seismic response and slope stability at a site chosen by the student for which data necessary for the analysis will be provided. The oral exam will focus on the discussion of the written report with respect to the basic aspects of each adopted calculation approach and to the results of such analyzes performed with respect to the site. This discussion is aimed at verify the ability of the student to apply the knowledge attained  during the course and this assessment will constitute 2/3 of the final grade. Some general theoretical questions about the notions of seismology, dynamic behavior of soils,  laboratory and numerical methods necessary for its assesmente and of the stability of slopes in the seismic zone will complete the oral examination. This second part of the oral exam will constitute 1/3 of the final grade. The purpose of this graduation of the analytical performance of the student is to assess the level of achievement of the expected learning outcomes.

Following the health emergency due to COVID 19, the exam in the summer session will be carried out, both for the written and oral part, electronically via the Webex platform. This mode will be followed until the health emergency ends and the previous mode is restored.

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Testi consigliati e bibliografia

Il materiale didattico presentato a lezione sarà disponibile presso: Dipartimento di Scienze della Terra e su http://geologia.campusnet.unito.it - Materiale didattico.

I testi di base consigliati per il corso sono:
Lai C.G., Foti S., Rota M. (2009) 'Input sismico e stabilità geotecnica dei siti di costruzione', Collana di manuali di progettazione antisismica, vol. 6, IUSS Press, Pavia, 312 pp.

 Appunti e slides del corso, eventuale materiale aggiuntivo.

The teaching material presented in class will be available at: Department of Earth Science and on  http://geologia.campusnet.unito.it - Materiale didattico.

The basic texts recommended for the course are:

Lai C.G., Foti S., Rota M. (2009) 'Input sismico e stabilità geotecnica dei siti di costruzione', Collana di manuali di progettazione antisismica, vol. 6, IUSS Press, Pavia, 312 pp.

 Notes and slides, any additional material.

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Note

Materiale per lezioni e esercitazioni:

  • Strumentazione (indicare anche la localizzazione): software (EERA, Seismosignal, Slide) ed applicativi web per la definizione e scelta dell'input sismico e per il calcolo dell'amplificazione sismica.
  • Materiale di consumo: fotocopie carte geologiche.
  • Software per l'analisi della stabilità dei pendii della rocscience.

Material for lectures and tutorials:

Instrumentation: software (EERA, Seismosignal, Slide) and web applications for the definition and choice of the seismic input and for calculating seismic amplification.
Consumables photocopies geological maps.

Slope stability software by rocscience.

 

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Orario lezioniV

Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    01/03/2020 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    31/12/2022 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 18/06/2020 15:19
    Location: https://geologia.campusnet.unito.it/robots.html
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