prof. (m) IP (%)

(1)

LA RELAZIONE GEOTECNICA PER I PROGETTI LA RELAZIONE GEOTECNICA PER I PROGETTI

INFRASTRUTTURALI INFRASTRUTTURALI

Il passaggio dal “modello geologico” a quello geotecnico.

Elementi di indirizzo per la redazione della relazione geotecnica ai sensi delle Norme Tecniche sulle Costruzioni DM 14/3/2008

Geol. Ing. Massimo Pietrantoni

ORDINE DEI GEOLOGI DEL LAZIO

(2)

INDICE DEL CORSO

1.CONTENUTI E RIFERIMENTI NORMATIVI 2.AMBITI DI COMPETENZE DEL GEOLOGO

3.LE NTC 2008.

RICHIAMI SUL CONCETTO DEGLI “STATI LIMITE”

4.LE INDAGINI GEOGNOSTICHE E GEOTECNICHE

5.UN ESEMPIO DI RELAZIONE GEOTECNICA

(3)

1) Contenuti e riferimenti normativi

■

Norme Tecniche sulle Costruzioni – D.M. 14/3/2008

6.1.2 Prescrizioni generali. Le scelte progettuali, il programma e i risultati delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica, (…) unitamente ai calcoli per il dimensionamento geotecnico delle opere e alla descrizione delle fasi e modalità costruttive, devono essere illustrati in una specifica relazione geotecnica.

■ DPR 5/10/2010 N. 207 – Regolam. attuativo L. 163/2006

Art. 26 Relazioni tecniche e specialistiche progetto definitivo

Relazione geotecnica: definisce (….) il modello geotecnico

(...) i procedimenti impiegati per le verifiche geotecniche (….).

(4)

2) Ambiti di competenze del geologo

Il programma delle indagini e l’elaborazione dei suoi risultati, oltre alla caratterizzazione e modellazione geotecnica, sono senza dubbio competenze riconosciute al geologo.

Per i calcoli geotecnici delle opere, sono da distinguere quelli che riguardano le opere in terra da quelli che comportano una importante interazione terreno-struttura.

CALCOLI GEOTECNICI

OPERE IN TERRA Verifiche di stabilità:

-Rilevati stradali e ferroviari -Scavi e pendii naturali Cedimenti di rilevati

FONDAZIONI SUPERFICIALI Opere semplici

INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA -Fondazioni profonde (pali, pozzi..) -Opere di sostegno (muri, paratie) -Gallerie

-Rinforzo terreni e ammassi rocciosi

(5)

Si possono delineare due soluzioni:

RELAZIONE GEOTECNICA

Relazione Geotecnica

redatta congiuntamente dal Geologo e dall’Ingegnere Geotecnico (o progettista), in uno spirito di fattiva

collaborazione, nel rispetto delle specifiche

competenze ed esperienze dei due professionisti

(soluzione consigliata)

Relazione Geotecnica con caratterizzazione e modello geotecnico + Relazione

Geotecnica sulle fondazioni (e/o opere di sostegno) con le relative verifiche.

Soluzione adottata da alcune

Amministrazioni (ad es. ANAS): relazioni geotecniche per le singole opere, firmate dal progettista o dal geotecnico.

Ambiti di competenze del geologo

(6)

Interazione terreno-struttura: è necessaria la conoscenza di materie ingegneristiche

(Statica, Scienza e Tecnica delle Costruzioni, ecc..).

ESEMPIO

Verifiche di paratie o pali alle forze orizzontali: è necessario conoscere il

comportamento degli elementi strutturali (pali, travi di contrasto, elementi in c.a. o in acciaio) e le loro caratteristiche (momento e taglio

resistente, momento di plasticizzazione).

Necessario un calcolo di tipo iterativo.

Caratteristiche dei materiali strutturali da sottoporre a verifica (limiti di sollecitazione).

(7)

In ogni caso è indispensabile che il redattore della Relazione geotecnica conosca approfonditamente il progetto ed operi in stretto contatto e in

piena sintonia con il progettista (“team di progettazione”) con lo scopo di:

1) Indirizzare e finalizzare la campagna delle indagini in funzione delle effettive necessità progettuali (v. cap. 4)

2) Indirizzare il progettista verso le soluzioni più appropriate al contesto geologico-geotecnico (definizione delle scelte progettuali), prendendo conoscenza delle finalità del progetto, delle implicazioni economiche e ambientali e degli input dell’Ente finanziatore dell’infrastruttura.

3) Definire i modelli geotecnici di calcolo per le opere in progetto, valutando i volumi interessati, i parametri richiesti e l’ambito delle condizioni al contorno (tensioni, pressioni interstiziali, ecc…)

Un “team di progettazione” è necessario anche per la definizione delle fasi e modalità costruttive che, come previsto nelle NTC 2008, devono essere illustrati nella relazione geotecnica.

(8)

3) Richiami sul concetto degli “Stati Limite” – DM14/1/2008

Le Norme Tecniche sulle Costruzioni (DM 14/1/2008) hanno introdotto concetti che hanno profondamente modificato i precedenti criteri di progettazione e, insieme a questi, le finalità e le modalità di esecuzione delle indagini e degli studi geologici e geotecnici.

E’ quindi necessario che il professionista incaricato acquisisca conoscenza delle Norme e dei suoi principi e possieda una perfetta padronanza dei concetti che sono alla base di queste Norme, che prendono origine dagli

“Eurocodici”.

GLI “STATI LIMITE”

(9)

4) Le indagini geognostiche e geotecniche

alla luce delle NTC 2008

Il modello geotecnico di sottosuolo

E’ il prodotto finale di un insieme di elaborazioni che, sulla base:

delle caratteristiche tipologiche e prestazionali del manufatto

dei risultati di specifiche indagini e prove geotecniche,

deve definire e caratterizzare, in termini fisici e meccanici, un sistema strutturale – il volume significativo di terreno – connesso con il sistema strutturale rappresentato dal manufatto.

Può essere necessario più di un

modello geotecnico, in funzione del

tipo di opera (fondazione, opera di

sostegno, ..) e dello stato limite

considerato.

(10)

Le indagini geognostiche e geotecniche

MODELLO GEOTECNICO DI SOTTOSUOLO

MANUFATTO TERRENO

Caratteristiche strutturali

Esigenze strutturali

Volume significativo

Indagini geotecniche

Schema geometrico Parametri di

Programmazione Indagini in sito Prove di laboratorio Interpretazione

Perché non è possibile

prescindere dalla conoscenza del manufatto di progetto e delle modalità e fasi costruttive per la caratterizzazione

geotecnica dei terreni e per la definizione dei modelli

geotecnici di sottosuolo?

La risposta a questa domanda deriva dalla conoscenza dei fondamenti del comportamento meccanico dei terreni.

Fasi

costruttive

(11)

ESEMPIO 1

Tipo di indagini e parametri da definire dipendenti da:

• caratteristiche geotecniche dei terreni (consolidazione, cedimenti differiti nel tempo, ..)

• tipo di carichi e loro evoluzione nel tempo

• fasi e tempi di costruzione

• sensibilità della struttura

(12)

ESEMPIO 2 - Fondazione su pali

Profondità di indagine: non definibile a priori senza una analisi preliminare delle fondazioni (carichi, tecnologia, vincoli) e del sottosuolo. Indagini da adattare in funzione dei risultati ottenuti.

Profondità minima delle indagini : L+3D o L+B

(13)

PROGRAMMA E INTERPRETAZIONI DELLE INDAGINI

Obiettivi e contesto ⇒ conoscenza del progetto (progettista) e del modello geologico-geotecnico preliminare (geologo)

Ampiezza, distribuzione e profondità delle indagini (geologo+progettista+committente)

Rappresentatività e completezza delle indagini con riferimento al contesto geologico (geologo)

Qualità del campionamento e delle prove insito (geologo)

Valori caratteristici dei parametri geotecnici (geologo)

Caratterizzazione geotecnica ai fini sismici (geologo)

Modello geotecnico (geologo)

(14)

Esempi di esposizione dei risultati

Completezza Rappresentatività Confrontabilità Statistica Informazioni complementari

(15)

L’impiego di metodi statistici è possibile, ma non obbligatorio

Nel determinare i valori caratteristici dei parametri geotecnici, è necessario comunque motivare le proprie scelte e adottare un criterio cautelativo (criterio da Eurocodice)

La determinazione dei valori caratteristici deve essere

effettuata dopo la scelta dei valori rappresentativi dei parametri geotecnici per i possibili stati limite

Fattori principali da considerare nell’impiego dei metodi statistici:

1. La quantità e la qualità dei dati

2. Il volume significativo di terreno per lo stato limite considerato 3. La capacità della struttura di ridistribuire i carichi dalle zone

“più deboli” alle zone “più forti”

Impiego di metodi statistici per la valutazione dei valori caratteristici dei parametri geotecnici

(16)

La quantità e qualità dei dati è molto spesso condizionante per la possibilità di utilizzare metodi statistici rigorosi

X_k = X_medio(1 – k_nV_x) X_k: valore caratteristico X_medio: valore medio V_x: coeff. di variazione k_n: coeff. statistico

V_x può essere assunto come noto a priori:

0.3<V_x<0.5 per c’

0.05<V_x<0.15 per tanϕ’

Oppure, se V_x non è assunto a priori:

V_x = s_x/ X_medio

s_x: deviazione standard

(17)

In generale si possono fare le seguenti considerazioni.

I valori medi governano lo stato critico quando:

- si ha a che fare con volumi elevati di terreno all’interno di strati omogenei;

- la struttura è capace di ridistribuire i carichi dalle zone più deboli alle zone più forti.

I valori più bassi governano lo stato critico quando:

- un piccolo volume di terreno è coinvolto nel

meccanismo di rottura e la rottura è localizzata lungo superfici di terreno debole

- la struttura può raggiungere uno stato limite prima

di riuscire a ridistribuire i carichi

(18)

Se risultati più conservativi derivano dai valori più alti dei parametri (es:

attrito negativo), i valori caratteristici sono più

alti

dei valori più probabili.

Gli Stati Limite di Esercizio sono spesso più severamente condizionati dalle differenze tra i valori più alti e i valori più bassi dei parametri (es.:

cedimenti differenziali) piuttosto che dai valori medi.

Se risultati più conservativi derivano dai valori più bassi dei parametri (ad esempio, punta dei pali), i valori

caratteristici sono più bassi dei valori più probabili.

(19)

5) Un esempio di Relazione Geotecnica

Premessa

Le fasi della progettazione:Preliminare, Definitivo, Esecutivo.

Progetto Preliminare: fattibilità tecnica-economica di un’opera comparando diverse scelte progettuali. Obiettivo principale:

individuazione delle soluzioni più idonee e stima dei costi

Progetto Definitivo: elaborati grafici, verifiche e calcoli sviluppati ad un livello di definizione tale che nel successivo progetto esecutivo non si abbiano apprezzabili differenze tecniche e di costo. Il progetto definitivo per “Appalto Integrato”.

Progetto Esecutivo: ingegnerizzazione delle soluzioni e definizione

costruttiva di ogni particolare dell’intervento da realizzare; calcoli e

grafici di dettaglio (armature), anche delle opere provvisionali.

(20)

INDICE 1) Premessa

2) Riferimenti normativi

3) Descrizione. Problemi geotecnici e scelte tipologiche 4) Inquadramento geologico

5) Indagini eseguite

6) Risultati delle indagini e caratterizzazione geotecnica 7) Modello geotecnico (e allegati grafici)

8) Verifiche geotecniche 9) Piano di monitoraggio

10) Indirizzi per le successive fasi progettuali 11) Conclusioni

Un esempio di Relazione Geotecnica

(21)

1) Premessa

Indicazione del lavoro, committente, dati incarico

Localizzazione geografica (stralci planimetrici a varia scala ⇒ individuabilità del sito)

E’ importante specificare la fase progettuale (per evitare incomprensioni ed un eventuale utilizzo

“postumo” della relazione).

Indicazione di particolari indirizzi e riferimenti che possano specificare la peculiarità del lavoro.

Struttura della Relazione ed eventuali allegati

P.S. Specificare sempre la data di redazione della relazione

(22)

2) Riferimenti normativi, raccomandazioni e linee guida

DM 11/3/1988 Norme tecniche su terreni, stabilità dei pendii….

Circ. LL.PP 24/9/1988. Istruzioni applicative

Eurocodice 7. Progettazione geotecnica.

Eurocodice 8. Sismica. Parte 5: aspetti geotecnici.

Ordin. n. 3274 del 08/05/2003 e succ. (classificazione sismica)

Norme Tecniche per le Costruzioni. D.M. 14/1/2008.

Istruzioni. Circ. Min. 2 febbraio 2009 n. 617

Altre specifiche (ad es. Norme Dighe)

Raccomandazioni AGI (indagini, laboratorio, pali di fondazione).

Raccomandazioni AICAP Ancoraggi terreni e rocce.

Normative regionali, provinciali e comunali (se applicabili).

Linee guida di progettazione (ad es. ANAS, RFI,…)

(23)

3) Descrizione dell’opera. Problemi geotecnici e scelte tipologiche

Descrizione sintetica dell’opera, con particolari richiami alle parti che hanno maggiore rilevanza geotecnica (ad es. viadotti o gallerie nelle infrastrutture lineari; tipo di fondazioni per le strutture di edilizia;

ecc…).

Eventuali stralci di tavole progettuali

Opere provvisionali

Fasi esecutive (se di rilievo)

(24)

4) Inquadramento geologico (da Relazione Geologica)

Richiami sintetici delle caratteristiche geologiche, geomorfologiche e idrogeologiche

Sintesi del modello geologico

Sismicità e accelerazione di progetto (categorie di suolo, amplificazioni, rischio di liquefazione, ecc.. da richiamare nei paragrafi successivi)

Condizioni di stabilità

Indicazioni di vincoli (V. Idrogeologico, PAI)

(25)

5) Indagini eseguite

Elenco delle indagini (eventualmente suddivise per le diverse fasi progettuali) con indicazione degli anni di esecuzione e delle Imprese esecutrice (eventuali stralci planimetrici)

Elenco dettagliato per sondaggi, prove in sito e in laboratorio

Specificare se le indagini sono state programmate e seguite dal redattore dello studio geotecnico

Specificare il grado di affidabilità dell’ubicazione (indicare sempre coordinate – con sistema riferimento - quote di

boccaforo, distanza dai siti di progetto o dal tracciato)

Specificare il grado di affidabilità dei risultati delle indagini

Richiamare gli allegati con i risultati delle indagini

(26)

Esempio di planimetria con ubicazione indagini (di dettaglio)

(27)

6) Risultati delle indagini e caratterizzazione geotecnica

Richiamare il modello geologico e specificare se il modello geotecnico è una diretta conseguenza di questo o se sono necessarie ulteriori suddivisioni o accorpamenti (il passaggio dal modello geologico a quello geotecnico)

Le formazioni geotecniche. Descrizione litologica e

individuazione delle caratteristiche geotecniche: parametri fisici e meccanici (resistenza e deformabilità). Attribuire sigle alle

formazioni (possibilmente analoghe a quelle geologiche)

La definizione di questi parametri deve essere ricavata da

un’analisi accurata e per quanto possibile dettagliata dei risultati delle indagini in sito e in laboratorio

(28)

Fare uso di tabelle e grafici per illustrare i risultati,

raggruppando i dati per formazioni, per zone o per siti (a seconda del tipo di progetto) alle varie profondità.

Se possibile effettuare una trattazione statistica (media, deviazione standard, ecc..)

6) Risultati delle indagini e caratterizzazione geotecnica

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

0 10 20 30 40 50 60

prof. (m)

LL LP w

0 10 20 30 40 50 60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

IP (%)

CH

MH

ML M L

CL

(29)

(30)

La rappresentazione delle indagini in sito

(31)

Interpretare i dati delle indagini in sito richiamando le correlazioni utilizzate (riferimenti bibliografici), eventuali

tarature con altre prove (vedi Modulo sulle indagini in sito).

Interpretare le prove di laboratorio (vedi Modulo sulle prove di laboratorio).

Per entrambe le indagini (in sito e in laboratorio) esprimere un chiaro parere circa l’affidabilità, la rappresentatività e

significatività dei risultati.

Se in assenza (o carenza) di indagini specifiche per la determinazione di alcuni parametri, chiarire che la stima proviene da dati di letteratura o precedenti esperienze (specificare quali) e valutare una possibile variabilità.

(32)

I parametri geotecnici da fornire.

Per tutti i terreni:

Parametri fisici (peso di volume, contenuto d’acqua, granulometria, limiti – se misurabili)

Per i terreni coesivi (argille e limi):

Coesione non drenata (c

_u

)

Coesione efficace (c’) e angolo di attrito (ϕ’)

Modulo di deformabilità a breve (E

_u

) e lungo termine (E’)

Modulo edometrico (M) e coefficiente di consolidazione (C

_v

) (se questi parametri sono di interesse e applicabili)

Coefficiente di permeabilità (K) (se di interesse)

(33)

I parametri geotecnici da fornire.

Per i terreni granulari (sabbie e ghiaie):

Stato di addensamento (densità relativa)

Coesione efficace (c’) e angolo di attrito (ϕ’)

Modulo di deformabilità (E’)

Coefficiente di permeabilità (K) (se di interesse)

Utilizzare unità di grandezza del Sistema Internazionale (kN, m, MPa).

Usare cifre significative e approssimazioni “ragionevoli” (evitare decimali e gradi di precisione non adeguati ai dati disponibili)

Rimandare ai paragrafi sui calcoli la valutazione di parametri che dipendono anche dall’interazione con la struttura (ad es. coefficiente di Winkler) o riguardanti problemi specifici (ad es. modulo su piastra)

(34)

La caratterizzazione geomeccanica degli ammassi rocciosi Il metodo di Hoek – GSI (Geological Strength Index)

Ammassi rocciosi: strutture composte da una matrice intatta separata da discontinuità, serrate o più o meno aperte. Si assimila il comportamento ad un mezzo “continuo” equivalente.

(35)

Può essere adottato il criterio di resistenza (modello costitutivo) di Mohr-Coulomb, caratterizzato da una marcata curvatura con concavità verso il basso. Tale comportamento viene descritto dal criterio di resistenza non lineare di Hoek e Brown (1980).

In termini di sollecitazioni principali efficaci il criterio di resistenza è espresso dalle relazioni:

in cui σ_c è la resistenza a compressione uniassiale del

materiale roccioso, “m” ed “s” sono due parametri legati alla resistenza,

“a” un coefficiente di adattamento della curva al piano di Mohr

{ }

^ammasso^roccioso

roccioso materiale

2 '

3 '

1

2 '

3 '

1

a c a c

a

a c i c

i

s m

σ σ

σ

σ σ

σ

+ +

=

+ +

= 



 





−

⋅ −

= D

m GSI m_b _i

14 28

exp 100



 





−

= −

D s GSI

3 9 exp 100

(

^/¹⁵ ²⁰^/³

)

6 1 2

1 ₋ ₋

− +

= e e

a ^GSI

(36)

Il criterio di Hoek e Brown può

essere espresso in termini di curva intrinseca anziché di sforzi

principali correlando, in base a relazioni geometriche, lo sforzo di taglio in funzione della

sollecitazione normale.

Gli sforzi normale e di taglio sono correlati agli sforzi principali dalle relazioni (Balmer, 1952):

1 '

' '

' 3 '

1

' 3 '

1 '

3 ' 1

' 3 '

1

' 3 '

1 '

3 ' 1 '

3 ' ' 1

1 /

) / (

1 /

2 2

−

⋅ +

−

=

+

⋅ −

− −

= +

a n

dove

d d

σ σ

σ σ σ

σ τ

σ σ

σ σ σ

σ σ

(37)

Rilievi geomeccanici – Influenza delle discontinuità

Resistenza a taglio lungo i giunti. Metodo di Barton

(38)

Il capitolo si deve concludere con una tabella

riepilogativa dei parametri caratteristici delle singole formazioni, eventualmente distinti per profondità.

La caratterizzazione può anche essere espressa in

“campi di valori” qualora vengano successivamente specificati i parametri per i singoli siti di progetto.

Non indicare i coefficienti parziali, perché questi devono essere applicati in sede di verifica, in funzione del tipo di opere e dei diversi approcci di calcolo.

Rimandare al Cap. 7 per la distribuzione delle diverse formazione in profondità e nei singoli siti di progetto (modello geotecnico).

(39)

7) Il modello geotecnico

Riassumere le formazioni geotecniche (con apposite sigle) ricavate dalle elaborazioni descritte nel precedente capitolo.

Descrivere la distribuzione di queste formazioni in profondità nei singoli siti, e/o lungo un tracciato, in funzione del tipo di opera (opera puntuale o lineare)

Per le opere puntuali potranno essere necessarie (in funzione dell’estensione dell’opera) una o più sezioni geotecniche

Per le opere lineari è necessario un profilo geotecnico

Per le opere lineari può essere utile (necessario) il richiamo a schemi geotecnici di calcolo per singole opere significative (viadotti, gallerie, ecc..)

(40)

Il Profilo Geotecnico

7) Il modello geotecnico

N.B. Scala non definita. Profilo a scala verticale amplificata

(41)

Il Modello Geotecnico deve inoltre comprendere:

Il modello idrogeologico: livelli di falda e sue variazioni stagionali, tipo di permeabilità e interazione con le opere in progetto

Eventuali condizioni al contorno che possano

condizionare le verifiche geotecniche (infrastrutture preesistenti o future, sovraccarichi, ecc…)

Eventuali interazioni con corpi di frana attivi, quiescenti o potenziali.

Condizioni morfologiche particolari.

(42)

Caratterizzazione sismica

Il modello geotecnico va completato con la caratterizzazione geotecnica dei siti, richiamando la classificazione effettuata nella Relazione Geologica.

Vanno definiti:

L’accelerazione di riferimento

La classe di suolo

La vita utile e l’importanza dell’opera

Lo spettro di riferimento

Il coefficiente di amplificazione topografica

L’eventuale suscettibilità alla liquefazione

(43)

8) Le verifiche geotecniche

1) Descrizione delle verifiche da effettuare 2) Criteri e metodologie di verifica

3) Descrizione del software utilizzato

4) Tabella dei carichi (forniti dal progettista) 5) Risultati

6) Commento dei risultati

7) Rimandi a grafici e tabulati di calcolo

(44)

Le verifiche geotecniche

Verifica di una fondazione diretta

E’ una verifica “progettuale”, che necessita della definizione dei parametri geotecnici, della tipologia della fondazione, del tipo e valore dei carichi, delle condizioni al contorno.

La capacità portante (o il carico limite) non è quindi una caratteristica intrinseca del terreno poiché essa dipende dall’interazione tra terreno e fondazione.

E’ quindi concettualmente sbagliato fornire un valore di

“portanza”, in quanto questo non è un valore intrinseco del

terreno. E’ tuttavia possibile, e spesso richiesto, definire un

campo di valori di sollecitazioni di riferimento per un pre-

dimensionamento della fondazione.

(45)

Perché interazione terreno-fondazione?

Il carico limite a rottura del complesso fondazione-terreno viene calcolato con la formula trinomia di Terzaghi, integrata con i vari coefficienti di forma nella formula di Vesic:

Nella formula compaiono, oltre ai parametri geotecnici: forma e profondità della fondazione, forza di taglio agente, eccentricità del carico, inclinazione del pendio; l’insieme di questi valori rendono il valore di carico limite un valore non intrinseco del terreno, ma dipendente da vari fattori.

Questo aspetto è ancora più evidente con l’approccio di calcolo delle NTC 2008, dove intervengono coefficienti parziali diversi in relazione agli Stati Limite considerati

q_lim = 0.5 γγγγ’·B’·N_γγγγ·s_γγγγ·d_γγγγ·i_γγγγ·b_γγγγ·g_γγγγ + c·N_c·s_c·d_c·i_c·b_c·g_c + q’·N_q·s_q·d_q·i_q·b_q·g_q

(46)

Il carico limite

Carichi eccentrici: diagramma delle tensioni di contatto calcolato con le formule della pressoflessione per sezioni non reagenti a trazione.

Verificare che sia sempre in compressione e<B/6

(47)

Le verifiche geotecniche Esempio di fondazione diretta

Definizione dei carichi.

Forniti dal progettista, allo Stato Limite Ultimo (SLU) e di Esercizio (SLE).

Secondo le NTC 2008, i carichi allo SLU devono essere impiegati per le verifiche a rottura del complesso fondazione-terreno; i carichi allo SLE sono utilizzati per la sima dei cedimenti.

Individuazione del tipo di fondazione (con progettista):

plinto, trave rovescia, reticolo di travi, platea, fondazioni

compensate.

(48)

(49)

VERIFICA PLINTO RETTANGOLARE Lato minore B = 2 m

Lato maggiore L = 4 m Profondità D = 2 m

Terreno sabbioso mediam. addensato γ = 19 kN/m

³

ϕ’ = 30°

Azioni permanenti, derivanti da valori caratteristici dei carichi (non amplificati) N = 4 MN - M

_L

= 1 MN m → L* = 3.33 m

APPROCCIO TRADIZIONALE (TENSIONI AMMISSIBILI) →→→→SLE Q_lim = 2257 kPa

Q_es = 450 kPa →→→→ F_s = Q_lim/Q_es = 5

(50)

APPROCCIO 1 Combinazione 2 (GEO)

γγγγ

_G1

= 1.0 γγγγ

_ϕ_ϕ_ϕ_ϕ’

= 1.25 γγγγ

_R

= 1.8

ϕϕ

ϕϕ_k’ = 33°→→→→ ϕϕϕϕ_d’ = 27.4°

Q_lim = R = 1123 kPa R_d = R/

γγγγ

_R

= 624 kPa

E_d = Q_es·

γγγγ

_G1 = 450 kPa →→→ R→ _d/E_d = 1.4

APPROCCIO 2 (GEO)

γγγγ

_G

= 1.3 γγγγ

_ϕ_ϕ_ϕ_ϕ’

= 1.0 γγγγ

_R

= 2.3

ϕϕϕ

ϕ_k’ = 33°→→→→ ϕϕϕϕ_d’ = 33°

Q_lim = R = 2257 kPa R_d = R/

γγγγ

_R

= 981 kPa

E_d = Q_es·

γγγγ

_G = 585 kPa →→→ R→ _d/E_d = 1.7 →→→→ [ 1.3·2.3·1.7 = 5]

(51)

Stima dei cedimenti

Vengono stimati rispetto ai carichi dello Stato Limite di Esercizio (SLE).

Si considerano i parametri dei terreni caratteristici (non ridotti con i coefficienti parziali).

I cedimenti possono essere stimati con vari metodi: teoria dell’elasticità, della consolidazione mondimensionale, metodo di Burland e Burbidge, Skempton, ecc..

E’ necessario conoscere le modalità di applicazione dei carichi e il decorso dei cedimenti nel tempo.

Da valutare i cedimenti differenziati nel tempo, differenziali tra diversi parti dell’opera e le relative rotazioni.

Sensibilità della struttura ⇒ Progettista

(52)

Le verifiche geotecniche Alcuni esempi per opere in terra

Analisi di stabilità. Possono essere condotte con il metodo dell’equilibrio limite.

Devono essere esaminate tutte le possibili superfici di scivolamento, cinematicamente ammissibili (controllo dei campi di entrata e uscita delle superfici di scorrimento).

Definire nel dettaglio tutte le condizioni al contorno (livelli di falda e sue oscillazioni, sovraccarichi, ecc..)

Importante definire i settori di maggiore criticità dello scavo (o pendio) dove concentrare la

ricerca delle superfici di

scorrimento critiche.

(53)

Per i pendii in terra si possono utilizzare uno dei metodi più usuali (Bishop, Janbu, Fellenius, ecc.), su modello bidimensionale, con

superfici piane e di forma varia (circolare,…)

Schema del pendio indefinito

Per le scarpate in roccia sono più realistiche le analisi condotte su potenziali superfici di rottura lungo giunti di discontinuità preesistenti o di neoformazione, su modelli

bidimensionali (cunei) o

tridimensionali (stabilità di diedri di roccia che si possono formare dalla combinazione geometrica di due o tre giunti).

(54)

Stabilità di diedri: da analisi di proiezioni stereografiche e regole di equilibrio geometrico

Stabilità di cunei: scivolamento di un giunto in condizioni piane

Metodo di Hoek e Bray

(55)

Analisi di stabilità.

Condizioni statiche ⇒ Approccio 1 Combinazione 2 (A2+M2+R2) Coefficienti parziali ⇒ Tabelle 6.2.I, 6.2.II e 6.8.1 delle NTC 2008 Azioni

^⇒

coefficienti unitari

Condizioni sismiche ⇒ metodo più frequente, “pseudostatico”

Coefficienti sismici orizzontale (k

_h

) e verticale (k

_v

)

g

k_h =

β

_s ⋅ a^max _k_v ₌ _±₀_.₅_⋅ _k_h _β

s:coefficiente di riduzione dell’accelerazione a_max: accelerazione massima attesa al sito

g T

S

g

S S a

a S

a

_max

= ⋅ = ⋅ ⋅

Amplificazione stratigrafica (S_S) Amplificazione topografica (S_T)

(56)

Analisi di stabilità dei fronti di scavo e materiali sciolti

Le verifiche vengono effettuate allo Stato Limite Ultimo (SLU), in fase statica e sismica, rispettando la condizione E

_d

≤ R

_d

, dove:

E

_d

è il valore di progetto dell’effetto delle azioni agenti;

R

_d

è la corrispondente resistenza di progetto, che associa tutte le proprietà strutturali e dei terreni con i rispettivi valori di progetto.

Ragionando in termini di “fattore di sicurezza F

_s

= R

_d

/E

_d

≥ 1

Sta nella sensibilità del professionista la scelta di adottare valori anche superiori a quello minimo unitario.

Pendii naturali.

Le verifiche vanno effettuate con coefficienti su

azioni e terreni unitari. Secondo le NTC 2008 il livello di sicurezza

ritenuto accettabile dal progettista deve essere giustificato dal

livello di conoscenze, affidabilità, ecc.. → Rif. D.M. 14/3/88

coefficiente di sicurezza Fs=1.3.

(57)

Le verifiche geotecniche Alcuni esempi per opere in terra

Cedimenti dei rilevati

Convenzionalmente il cedimento degli strati limo-argillosi saturi si compone del contributo di cedimento immediato (S

_i

) e del cedimento differito nel tempo (cedimento di consolidazione, S

_t

):

S

_tot

= S

_i

+ S

_t

In molti casi si può fare riferimento alla teoria dell’elasticità assumendo un modello di terreno stratificato.

Con tale teoria il valore del cedimento è dato dalla

Si può in genere considerare un intervallo di profondità pari a quello in cui l’incremento delle tensioni medie risulta superiore a circa il 10% della tensione litostatica verticale efficace media in sito (prima del sovraccarico).

[ ]

∑

^∆ ⁻ ^⋅ ^∆ ⁺ ^∆ ^⋅

=

n

i i

i yi

xi zi

t E

s

σ ν

'(

σ σ

) h

(58)

Cedimenti dei rilevati

Lo stato tensionale prodotto alle varie profondità dal corpo di carico (rilevato) viene calcolato secondo il principio di sovrapposizione degli effetti (scomponendo il corpo di carico in elementi geometricamente semplici, v. schema in figura).

(x; y)

R² R¹

R⁰

a b-a

p

z

x

α

β

γ

Il calcolo può essere svolto con

un foglio di calcolo (Excel)

oppure attraverso uno dei

software in commercio

(59)

Cedimenti dei rilevati

Per i cedimenti immediati ⇒ modulo di deformabilità non drenato E

_u

(es. correlazione E

_u

=200÷500c

_u

- Duncan, 1976, Ladd et al., 1977); valore del coefficiente di Poisson ν = 0.5.

Per i cedimenti di consolidazione ⇒ modulo di deformabilità.

Si può valutare come 1/3 del modulo iniziale a piccole deformazioni (es. stimato con la relazione di Simpson (1979) E

₀

=800÷1000c

_u

) - coefficiente di Poisson ν = 0.25.

Il modulo edometrico va utilizzato per le condizioni previste

dalla teoria della consolidazione monodimensionale

(consolidazione di uno strato senza deformazioni laterali e

con filtrazione verticale)

(60)

(61)

I dreni e il decorso dei cedimenti

I dreni non modificano il valore del cedimento, ma solo il tempo di consolidazione: vengono utilizzati per anticipare la costruzione delle sovrastrutture stradali prima del naturale tempo di esaurimento dei cedimenti di un rilevato.

(62)

9) Piano di Monitoraggio

Per opere particolari, ove sia stato adottato il “metodo osservazionale” o dove il dimensionamento è fortemente condizionato da particolari assunzioni (es. livello di falda) o condizioni al contorno (risposta deformativa dei terreni, sovraccarichi,..), è necessario un piano di monitoraggio (da attuare nelle successive fasi, progettuali o esecutive).

In funzione del tipo di problema saranno previsti:

piezometri, inclinometri, estensimetri, topografia di alta precisione, ecc...

In funzione del livello di progettazione indicare il numero e

le caratteristiche dei punti di monitoraggio, una planimetria

(eventualmente sezione), i dettagli dei singoli strumenti

(profondità, tipo).

(63)

Piano di Monitoraggio

Devono essere fornite le caratteristiche degli strumenti di misura, il grado di precisione richiesto e le gramdezze da misurare, con la relativa tempistica.

Per un piano di monitoraggio esecutivo è necessario indicare anche i livelli di soglia di attenzione e di allarme

Per quest’ultimo tipo di piano è indispensabile

l’interazione con il progettista che fornirà le principali

grandezze da tenere sotto controllo, la significatività dei

valori e l’indice di vulnerabilità delle strutture da

monitorare

(64)

9) Indirizzi per le successive fasi progettuali

Avviene di frequente che nelle fasi preliminari la progettazione venga sviluppata con risorse economiche relativamente contenute, che non consentono l’attuazione di un programma di indagini adeguato.

In questo caso è consigliabile fornire degli indirizzi per le successive fasi progettuali, con l’indicazione dei livelli minimi di approfondimento delle indagini da raggiungere.