CV018

Il cavalcavia Nuovo svincolo Pistoia Est rappresentato nelle figure che seguono si collocherà approssimativamente al km 22. L’accesso al cavalcavia sarà garantito da due rampe di nuova realizzazione e costituite da rilevati di altezza variabile fino a circa 7.5m, larghezza di circa 45m e lunghezza maggiore di 150m.

Figura 30 – Profilo longitudinale CV018

Figura 31 – Vista planimetrica CV018

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Il modello geotecnico di riferimento è sintetizzato nella seguente scheda, che include il sondaggio di nuova esecuzione SE17.

La falda è stata assunta a 4m di profondità.

Scheda geotecnica di riferimento per il CV018

Il calcolo dei cedimenti è stato effettuato adoperando il software Plaxis 3D per valutare nel campo tridimensionale l’effetto delle fasi costruttive prescelte e di un sistema di geodreni localizzato limitatamente nell’area in cui i rilevati hanno altezza maggiore.

Il modello agli elementi finiti è stato generato in considerazione di quanto discusso nel paragrafo precedente ed adoperando un dominio sufficientemente grande da poter includere l’intero volume significativo. Ai fini del calcolo dei cedimenti si è trascurata la presenza delle fondazioni profonde delle spalle del cavalcavia.

Sulla base dello stato di addensamento o consolidazione delle unità litologiche e delle fasi costruttive, il comportamento meccanico dei materiali è stato descritto con il modello costitutivo Hardening Soil. In particolare, in termini di rigidezza l’unità U1 è stata caratterizzata con i rapporti di compressione e ricompressione mostrate nella scheda geotecnica di riferimento. Per le unità più profonde, considerate le caratteristiche dell’opera ed i risultati della caratterizzazione geotecnica, si sono assunti valori operativi del modulo di Young pari a 1/5 di quelli alle piccole deformazioni. Inoltre, al livello della falda l’unità U1 è stata suddivisa in due sub-unità U1.1 ed U1.2, la prima avente un rapporto di sovraconsolidazione costante e pari a 4 e la seconda con un OCR di 3 all’interfaccia tra le sotto-unità e linearmente decrescente con la profondità.

Il rilevato è stato modellato seguendo quanto descritto nell’elaborato di progetto S5.LVS.CV018.00000.D.STR.1701 ed usando un modello alla Mohr-Coulomb. Il modello FEM è rappresentato nella seguente figura.

QUOTA P.C. RIF. 42.033 VERTICALI GEOGNOSRICHE RIF. SB30, CPTU 4B, SE17

PROFONDITA' FALDA zw = 4 m

gn wn

[kN/m³] [%]

L,A(S) UNITA' AL e A inorg. medio/bassa solida - 20 10/25

S,G(L,A) B L e A inorg. - - medio 18

L,A(S) 115.0 6/1 0.8-2.6 200 - 100 27 40-120 96-288 120-360 5

S,G(L,A) 268.0 - - 285 65 - 40 33 150 360 -

0.001156667 - 2.30E-05 0.0094 0.1586 0.0389 NSPT,30 44

- - 6.45E-06 - - - cu,30 117

- - - - - - V_S,30 218

- - - - -

-- - - - -

-LEGENDA

gn peso dell'unità di volume VS velocità di propagazione onde di taglio E0 modulo di Young a piccole deformazioni RR rapporto di ricompressione wn contenuto d'acqua naturale DR densità relativa Eu0 modulo di Young non drenato a piccole deformazioniCR rapporto di compressione

'v tensione verticale efficace c_u resistenza non drenata M modulo edometrico SR rapporto di scarico

OCR grado di sovraconsolidazione f'p angolo di resistenza al taglio di picco cv coefficiente di consolidazione primaria NSPT resistenza penetrometrica dinamica f'cv angolo di resistenza al taglio a volume costante ca coefficiente di consolidazione secondaria q_t resistenza alla punta da CPTU G0 modulo di rigidezza a taglio a piccole deformazioni k permeabilità

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SPEA - AUTOSTRADA A11 FIRENZE - PRATO - PISTOIA - OP. 159&159BIS Cavalcavia nuovo svincolo Pistoia Est MODELLO GEOTECNICO

DESCRIZIONE

z LITOLOGIA E NATURA PLASTICITA'/CO

MPRESSIBILITA' CONSISTENZA ADDENSAMENTO

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Figura 32 - Geometria del modello FEM Analisi C

In una prima analisi (chiamata Analisi C) la stima dei cedimenti è stata effettuata nell’ipotesi di bonifica di circa 50cm. Sulla base di quanto previsto nel progetto strutturale, al fine di limitare i cedimenti a seguito della costruzione del rilevato ed accelerare il processo di consolidazione, sono state assunte le seguenti fasi costruttive:

1. preparazione del sito e bonifica;

2. costruzione dei rilevati per step, fino a quota finale;

3. Consolidazione per 3 mesi;

4. rimozione del materiale da rilevato nell’area di realizzazione delle fondazioni della spalla;

5. costruzione della fondazione e dei muri paraghiaia;

6. ricostruzione della porzione più alta dei rilevati, fino a quota finale;

7. consolidazione per 2 mesi;

8. consolidazione totale.

Successivamente, vista l’importanza dell’opera, la vicinanza del rilevato alla sede autostradale e l’entità dei cedimenti, si è esaminato il caso in cui oltre alla bonifica si preveda la realizzazione di un sistema di geodreni di lunghezza pari a 15m ed interasse 2m (di seguito chiamata Analisi D). Tali geodreni saranno localizzati al di sotto del rilevato, nei primi 30m di distanza dall’autostrada, come illustrato nella figura che segue.

Figura 33 - Geometria del modello FEM Analisi D

In questo secondo caso, le fasi considerate nell’analisi corrispondono a quelle adottate per l’Analisi C, con la differenza che nelle fasi inziali, prima della costruzione del rilevato, si provvederà ad installare i geodreni. In entrambi gli scenari si è considerato che la messa in esercizio dell’opera avverrà in seguito alla fase 7.

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I risultati delle analisi, in termini di cedimenti e sovrappressioni interstiziali sono illustrati nelle seguenti figure, con riferimento alla sezione A-A* in Figura 34 ed alle fasi 2, 3, 6 e 7. E’ importante notare che gli spostamenti al termine della costruzione (Fase 6) sono stati resettati e, pertanto, i risultati delle fasi finali di consolidazione sono da considerarsi un contributo addizionale ai cedimenti calcolati nelle fasi precedenti. Per completezza, i cedimenti di lungo termine sono rappresentati anche con riferimento alla sezione B-B* (v. figura seguente).

Figura 34 - Analisi C e D: sezione A-A

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Figura 35 - Analisi C: al termine della costruzione del rilevato (Fase 2, sezione A-A*): cedimenti (in alto) e sovrappressioni interstiziali (in basso)

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Figura 36 - Analisi C: al termine dei 3mesi di attesa (Fase 3, sezione A-A*): cedimenti (in alto) e sovrappressioni interstiziali (in basso)

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Figura 37 - Analisi C: ad ultimazione dei lavori (Fase 5, sezione A-A*): cedimenti (in alto) e sovrappressioni interstiziali (in basso)

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Figura 38 - Analisi C: 2 mesi dopo la costruzione (Fase 6, sezione A-A*): cedimenti (in alto) e sovrappressioni interstiziali (in basso)

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Figura 39 - Analisi C: cedimenti nel lungo termine, a consolidazione avvenuta (Fase 7, sezione A-A* in alto e B-B* in basso)

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Figura 40 - Analisi D: al termine della costruzione del rilevato (Fase 2, sezione A-A*): cedimenti (in alto) e sovrappressioni interstiziali (in basso)

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Figura 41 - Analisi D: al termine dei 3mesi di attesa (Fase 3, sezione A-A*): cedimenti (in alto) e sovrappressioni interstiziali (in basso)

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Figura 42 - Analisi D: ad ultimazione dei lavori (Fase 5, sezione A-A*): cedimenti (in alto) e sovrappressioni interstiziali (in basso)

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Figura 43 - Analisi D: 2 mesi dopo la costruzione (Fase 6, sezione A-A*): cedimenti (in alto) e sovrappressioni interstiziali (in basso)

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Figura 44 - Analisi D: cedimenti nel lungo termine, a consolidazione avvenuta (Fase 7, sezione A-A* in alto e B-B* in basso)

I risultati illustrati nel paragrafo precedente descrivono come globalmente le fasi costruttive adottate consentano di scontare più del 70% dei cedimenti totali già in fase di costruzione. Inoltre, l’adozione di un sistema di geodreni consente da un lato di ridurre sensibilmente i tempi di consolidazione e dall’altro di minimizzare i cedimenti nella zona in cui il rilevato raggiunge la sua altezza massima. Come illustrato nella Figura 43, a 2 mesi dalla realizzazione delle rampe le sovrappressioni interstiziali in tale area sono del tutto trascurabili, indicando che il processo di consolidazione non genererà cedimenti significativi in futuro (v. Figura 44).