1 4. Come si valuta il rischio di liquefazione 4. Come si valuta il rischio di liquefazione

(1)

Occorre distinguere tra due situazioni limite:

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

 aree estese di cui è richiesta la zonazione per fini di pianificazione urbanistica e difesa del territorio

In tal caso è opportuno utilizzare, oltre a criteri di tipo empirico, le informazioni geotecniche esistenti con indagini integrative con finalità di controllo

 aree di limitata estensione destinate ad ospitare una

t i di il t i t ( d l t )

costruzione di rilevante importanza (un ospedale, un ponte, ecc.) In tal caso dovranno essere programmate indagini specifiche e finalizzate con prove dinamiche in sito e in laboratorio; potrebbe essere richiesto un intervento di miglioramento del terreno

63 63

La liquefazione può essere prevista ricorrendo a tre

prof. ing. Claudia Madiai

Corso di Ingegneria Geotecnica Sismica

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

 metodi empirici

La liquefazione può essere prevista ricorrendo a tre categorie di metodi:

 metodi semplificati (semi-empirici)

qualitativi o semiquantitativi

ingegneristici (semi-empirici)

 metodi di analisi dinamica avanzati

indicati nelle NTC-08

64 64

(2)

Metodi empirici

 In genere considerano separatamente i fattori

‘p edisponenti’ (ca atte istiche del deposito) e i fatto i

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

‘predisponenti’ (caratteristiche del deposito) e i fattori

‘scatenanti’ (caratteristiche del terremoto).

Valutano solo la suscettibilità alla liquefazione dei depositi, prescindendo dall’azione sismica attesa

 La suscettibilità alla liquefazione viene valutata sulla base di osservazioni effettuate durante i terremoti passati e sulla base di informazioni geologiche e geotecniche derivate g g g da prove indici e di tipo corrente secondo i seguenti criteri:

 1) criterio ‘storico’

 2) criterio ‘geologico’

 3) criterio di ‘composizione’

 4) criterio di ‘stato fisico’

65 65

Criterio geologico

Criterio geologico, di composizione e di stato fisico

 età e origine del deposito

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

g p

 profondità della falda

 morfologia

 spessore degli strati sovrastanti non liquefacibili

 distribuzione granulometrica

 forma delle particelle

 diametro medio determinante

 t l di f i ill

Criterio di composizione

 percentuale di frazione argillosa

 plasticità della frazione argillosa Criterio di ‘stato fisico’

 densità relativa

 pressione di confinamento media

 altri parametri indicativi del comportamento contrattivo e dilatante 66 66

(3)

Criterio storico: la liquefazione tende a ripetersi nei siti dove si è già verificata

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

67 67

Criterio geologico

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

Età del deposito Profondità della falda

< 9 m 9  15 m > 15 m

Olocene recente Elevata Bassa Molto bassa

Alto Olocene Moderata Bassa Molto bassa

Pleistocene recente Bassa Bassa Molto bassa

Pleistocene antico

e depositi anteriori Molto

bassa Molto bassa Molto bassa

68 68

(4)

Criterio geologico

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

Categoria Morfologia Liquefazione

A Letti di fiume, antichi e recenti, paludi,

terreni di bonifica, zone interdunari Probabile B Conoidi, argini naturali, dune, pianure di

esondazione, spiagge Possibile

C Terrazzi, colline, montagne Improbabile

69 69

Criterio di composizione

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

70 70

(5)

78)

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

rife Ishibashi(197

71 71

Metodo di Sher

La suscettibilità alla liquefazione è influenzata:

 dallo stato di addensamento _q

4. Come si valuta il rischio di liquefazione Criterio di stato fisico

 dalla tensione media efficace iniziale più in generale:

 dalla posizione del punto rappresentativo dello stato fisico rispetto alla linea di stato critico (comportamento contrattivo o dilatante) e alla linea di fluidificazione

q

e

^{A B} ^C ^D ^E p’

Stato stazionario

’

x

x x

1

Deformazione assiale

comportamento contrattivo

1-3

comportamento dilatante

p’

A B C D E

SSL comportamento

contrattivo comportamento

dilatante Tx ciclica

3

72 72

(6)

Metodi semplificati

Determinano il fattore di sicurezza nei confronti della liquefazione:

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

FSL = CRR/CSR dove

CSR = sforzo di taglio indotto dal terremoto (normalizzato rispetto a ’₀) ad una data profondità

CRR = resistenza al taglio ciclica del terreno (normalizzata rispetto a ’₀) alla stessa profondità

CRR CSR 1 FSL

z

CRR, CSR

ZONA DI LIQUEFAZIONE

1 FSL

CRR

CSR

z

7373

Fasi della procedura :

Metodi semplificati

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

fase 1: valutazione dello sforzo indotto dall’azione sismica tramite correlazioni empiriche o analisi della RSL

(rapporto di sforzo ciclico, CSR)

fase 2: correzione/normalizzazione delle misure in sito (indici da cui dipende la resistenza) (resistenza corretta e normalizzata, R₁)

fase 3: valutazione della resistenza alla liquefazione tramite correlazioni (abachi o formule)(o prove di laboratorio) (rapporto di resistenza ciclica, CRR = f(R₁))

(rapporto di resistenza ciclica, CRR f(R₁))

R₁ liquefazione

liquefazionenon

CSR(CRR)



alle profondità per cui risulta CSR > CRR



il terreno è considerato liquefacibile

74 74

(7)

Metodi semplificati - Abachi di liquefazione

Un abaco di liquefazione rappresenta il limite ‘empirico’ di separazione tra osservazioni di ‘casi reali’ di liquefazione e non liquefazione

CSR (o CRR)

liquefazione

sforzo di taglio indotto

0.2

dall’azione sismica

(normalizzato)

curva di resistenza a liquefazione (normalizzata)

R₁(N₆₀, q_c, V_S, ecc..)

non liquefazione 0.1

(normalizzato)

parametro di resistenza misurato in sito

(corretto e normalizzato) ₇₅₇₅

Metodi semplificati - Fase 1: Valutazione di CSR

' d 0 v max '

eq a r

65 . 0

CSR 







 













 

L’espressione più diffusa per CSR è la seguente (Seed & Idriss, 1971):

amax= accelerazione max in superficie

v0= tensione litostatica totale

’ = tensione litostatica efficace

' d 0 v '

0

v g 

 

 

 

 

 



 



^ ^ ^



 ^z

0 z

0

g dz ) z ( dz a ) z ( a

Forza di taglio alla base = Forza inerzia equilibrio alla traslazione orizzontale:

v0= tensione litostatica efficace rd= fattore di profondità

a(z)

z

a

_max

A

g z a_max r

max, 

 

Terreno omogeneo, colonna rigida  a(z) = costante = a_max

g z r_da^max d

max, 

 

Colonna deformabile  a(z) variabile  coefficiente riduttivo r_d(z)  max

eq







Azione irregolare  sforzo equivalente uniforme generalmente si assume: =0.65 T = (posto A=1)

76 76

(8)

Metodi semplificati - Fase 1: Valutazione di CSR Espressioni per r

_d

:

Iwasaki et al. (1978) r

_d

= 1 - 0.015z (z in m)

Seed e Idriss (1971)

r

_d

= 1 - 0.00765z

per z≤9.15m

1 174 0 0267















 



 



 



 







 



 



 



 



 5.142 M

28 . 11 sin z 118 . 0 106 . 0 133 . 73 5 . 11 sin z 126 . 1 012 . 1 exp r_d

Idriss & Boulanger (2004)

r

_d

= 1.174-0.0267z

per 9.15<z≤23m

77 77

Metodi semplificati - Fase 2: Correzione delle misure in situ

Gli abachi di liquefazione impiegati per la valutazione della resistenza (fase 3) si basano sui seguenti indicatori:

numero di colpi SPT, resistenza alla punta CPT, velocità delle onde di taglio V_S opportunamente normalizzati e corretti

opportunamente normalizzati e corretti

m m m E

60 N

60 N ER = C

N   

 Il numero di colpi misurato N_mnella prova SPT va preventivamente corretto con riferimento ad un’energia teorica di caduta libera ER=60%

Il valore corretto N₆₀si ottiene mediante la relazione:

m S R B E

60 = C C C C N

N    

 Correzione generalizzata (NCEER, 1997):

per tenere conto di: energia rilasciata (CE= 0.5 ÷ 1.3)

diametro foro (CB= 1.0 ÷ 1.15)

lunghezza aste (CR= 0.75 ÷ 1.0 e oltre)

tipo di fustella (CS= 1.0 ÷ 1.3)

con ER_m= rapporto di energia specificato nell’attrezzatura di prova

78 78

(9)

Metodi semplificati - Fase 2: Correzione delle misure in situ

SPT CPT Geofisiche

Parametro di origine N60 qc VS

 Per ricavare R₁, le misure in situ (N₆₀, q_c, V_S) vengonocorretteper tener conto della pressione efficace, eventualmente normalizzataalla pressione atmosferica

Fattore di normalizzazione

7 0 7 1

0 .

σ C .

N v  5 . 0 0 v N σa

= p

C 

 





 05 10

0 . . n

σ p C

n v q a







 





= 

33 . 0 25 . 0

0







 





  n

σ C p

n v V a

Valore normalizzato (N1 60)  C N_N 60 q_c₁_N C_q(q_c/p_a) V_S₁ C_VV_S

*

* ’_voin kg/cm²

79 79

Metodi semplificati -

Fase 3: Valutazione della resistenza (da SPT)

L’aumento di resistenza alla liquefazione con l’aumento di frazione fine FC (passante al setaccio 200 ASTM) può

abachi per M=7.5 (NCEER, 1997)

(passante al setaccio 200 ASTM) può essere tradotto in un incremento di (N₁)₆₀ mediante una delle seguenti relazioni:

 

N₁ ₆₀_cs=



10.025



FC5

   

N₁ ₆₀

N.B. Si deve usare:

   

_^









 



 







2 1 60

cs 1 60

FC 7 . 15 FC

7 . 63 9 . 1 exp N

= N

 con valore corretto la curva FC ≤ 5

 con valore non corretto la curva del relativo FC











  



 







 







 



 2.8

4 . 25

) 1 N ( 6 . 23

) 1 N ( 126

) 1 N ( 1 . 14

) 1 N exp( CRR=

4 cs 60 3 cs 60 2 cs 60 cs 60

RAPPORTO DI RESISTENZA CICLICA

80 80

(10)

Metodi semplificati - Fase 3: Uso degli abachi (prove CPT)

Per FC >5% si incrementa qc1N tramite un fattore K_c

Risposta sismica locale e Liquefazione dei depositi - Bologna 17 giugno 2010

frazione fine FC

 indice di comportamento IC

abaco per sabbie pulite-M=7.5 (Robertson & Wride, 1997)

indice di comportamento IC

fattore correttivoKc

81

 81











  



 







 







 



 3

114 q 80 q 67 q 540 exp q CRR=

4 N 1 c 3 N 1 c 2 N 1 c N 1 c

RAPPORTO DI RESISTENZA CICLICA

Vs e CRR dipendono entrambe da:

indice dei vuoti, pressione di confinamento, storia tensionale, età geologica;

tuttavia fanno riferimento a livelli abachi per M=7.5

(Andrus & Stokoe, 1997)

Fase 3: Valutazione della resistenza (da Vs)

Consigliabile per:

 terreni con frazione ghiaiosa (prove penetrometriche non eseguibili)

 terreni con particelle fragili (le prove penetrometriche possono tuttavia fanno riferimento a livelli deformativi molto diversi

(le prove penetrometriche possono sottostimare la resistenza)

 terreni debolmente cementati (il potenziale di liquefazione può essere sottostimato; la cementazione è più influente sulla rigidezza che sulla resistenza)

82 82

(11)

Tutte le procedure basate sulle prove in sito si riferiscono a grafici ricavati per terremoti di magnitudo M=7.5

Per portare uno stesso terreno a liquefazione:

se M < 7 5 occorre un’accelerazione di picco maggiore rispetto a quella per M 7 5;

Fase 3: Valutazione della resistenza

se M < 7.5 occorre un accelerazione di picco maggiore rispetto a quella per M=7.5;

viceversa se M > 7.5 è sufficiente un’accelerazione di picco minore

In pratica si applica a CRR_7.5un fattore di scala C_M(o MSF)*in modo che risulti:

 CRR > CRR_7.5per M < 7.5

 CRR < CRR_7.5per M > 7.5

Valori di C_Msono stati proposti da diversi autori, ad es:

* in alternativa si può dividere per MSF il fattore CSR

Magnitudo MW

CM

Seed & Idriss

(1982) NCEER

(1997)

5.5 1.43 2.202.80

6.0 1.32 1.762.10

6.5 1.19 1.441.60

7.0 1.08 1.191.25

7.5 1.00 1.00

8.0 0.94 0.84

8.5 0.89 0.72

oppure



C 1.8



058 . 4 0 exp M 9 . 6

C_M  _M



 



  

3 . 3 M 7.5 C M





 





83 83

 CRR da prove di taglio semplice ciclico

_’_v

Fase 3: Valutazione della resistenza (da prove di laboratorio)

0 1 0,15 0,2 0,25 0,3

ess Ratio, (CSR, CRR)

CRR_sito=0.9 (/’_v)

 CRR da prove triassiali cicliche

CRR_sito=0.9 C_r(’_d/ 2’₃)

’_d

’₁

’_h

0 0,05

0,1

1 10 100

Number of cycles for liquefaction, N_L CyclicStre e = 0.773 - p' = 40 kPa

e = 0.815 - p' = 75 kPa

sito r ( _d ₃)

C_r=fattore di correzione - per K₀= 0.4 C_r= 0.57 - per K₀= 1 C_r= 1

’₃

₁

NOTA: il coefficiente 0.9 è introdotto per tener conto dell’effetto dovuto alla multidirezionalità dello scuotimento in sito

84 84

(12)

( ) i t i i t i li

Si possono dare due definizioni alternative per l’innesco della liquefazione:

Resistenza a liquefazione da prove di laboratorio

(a) in termini tensionali:

Rapporto di sovrapressione interstiziale

u 1

r

o

u





 

(b) in termini deformativi

D f i li i

%) 5 . es . p (

lim









Deformazione limite

NB: la relazione (_o)-N_cdipende da vari fattori :grado di saturazione S_r, tecnica di preparazione dei campioni, procedura di riconsolidazione,ecc..

85 85

Metodi semplificati

Presenza di sovraccarichi e piano di campagna inclinato In presenza di sovraccarichi e piano di campagna inclinato la verifica

di liquefazione va affrontata con studi specifici mediante l’impiego di metodi avanzati

In prima approssimazione è possibile ancora ricorrere all’uso di metodi semplificati, stimando CRR mediante la relazione:

CRR = CRR

_=1,=0

K

_

K

(Boulanger 2003; Boulanger e Idriss, 2004) dove:

dove:

CRR_=1,=0= valore di CRR per stato tensionale geostatico e p.c. orizzontale K_= fattore che tiene conto dell’entità delle tensioni efficaci

K_= fattore che tiene conto della pendenza del p.c.

86 86

(13)

Metodi semplificati

Presenza di piano di campagna inclinato e sovraccarichi



 

 b a

K



^R

exp  _v

C

K 

l

1 con







a b c

K_ exp ^R con:

) exp(

632 ) exp(

634 63

1267 ²   

 a

 



¹^.¹¹ ¹²^.³ ¹^.³¹^ln ⁰^.⁰⁰⁰¹



exp

b   ² 

52 3

. 2 126 . 0 138 .

0    

 c

R

R D

p 





 100 '

l

 1









a v C p K_ 1 _ln

 

₁₆₀

55 . 2 9 . 18

1 C N

 



con:



₁



⁰^.²⁶⁴

27 . 8 3 . 37

1 N qc C_  

(per SPT)

(per CPT) Pa

Q p



 



 100 ln

= _st/’_v D_r= densità relativa

Q = parametro dipendente dalla composizione mineralogica (Q=10 per quarzo e feldspati, Q=8 per calcare, Q=7 per antracite e Q=5.5 per gesso)

_st= tensione tangenziale statica agente sul piano di interesse

’_v= tensione efficace verticale P’ = tensione efficace media

p_a= pressione atmosferica (100 kPa) 87 87

Metodi semplificati

Rischio di liquefazione in corrispondenza di una verticale

Una volta valutato il fattore di sicurezza FSL nei confronti della liquefazione a varie profondità lungo una verticale è opportuno introdurre un indice sintetico

varie profondità lungo una verticale è opportuno introdurre un indice sintetico per quantificare il rischio di liquefazione in corrispondenza dell’intera verticale A tale scopo viene di norma utilizzato un:

Indice del potenziale di liquefazione PL (Iwasaki, 1978) :

 ^ ^



^crit

z

L

F z w z dz

P

0

) ( )

(

Indice del potenziale di liquefazione

e livello di rischio associato

dove :

F(z)=0 per FSL >1 ; F(z)= 1- FSL per FSL <1 w(z) =10-10(z/z_crit) ;

z_crit= profondità oltre la quale possono escludersi fenomeni di liquefazione (15-20m)

Valore di PL Rischio di liquefazione PL = 0 molto basso

0 < PL



5 basso 5 < PL



15 alto

15 < PL molto alto

88 88

(14)

 Si basano su analisi 1-D o 2-D della Risposta Sismica Locale

Metodi avanzati

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

 Si basano su analisi 1 D o 2 D della Risposta Sismica Locale

 Determinano l’andamento degli sforzi e delle deformazioni di taglio indotti dall’azione sismica di progetto all’interno del deposito

 I più evoluti tengono conto all’interno del deposito di:

- Accumulo delle pressioni interstiziali durante il terremoto

- Dissipazione delle pressioni interstiziali durante e dopo l’evento sismico

Richiedono pertanto:

 l’impiego di codici di calcolo numerico più o meno complessi

 l’esecuzione di specifiche prove dinamiche in sito eprove cicliche di laboratorio per la definizione del modello geotecnico

89 89

Metodi avanzati

Le analisi possono essere effettuate:

 in tensioni totali,con codici di calcolo tipo SHAKE, STRATA (modellazione lineare equivalente) oppure con codici tipo NERA (modellazione non lineare) Si tratta in pratica di metodi semplificati (seppure più complessi) in cui FSL è valutato

p p ( pp p p )

determinando CSR con un’analisi della RSL e CRR mediante prove cicliche di laboratorio

 in tensioni efficaci, con codici di calcolo tipo DESRA (modellazione non lineare) In tal caso vengono determinati nel tempo sforzi e deformazioni indotti dal terremoto, viene simulato l’accumulo di u e il conseguente decadimento della resistenza, ovvero vengono valutati contemporaneamente il carico sismico (CSR) e la resistenza (CRR). La sicurezza nei confronti della liquefazione può essere valutata anche in termini di u /’₀

max max

0

u

da analisi in T.T./T.E. solo da analisi in T.E.

z z

lim lim

t

90 90

(15)

Metodi avanzati - Esempio di analisi in tensioni efficaci

91 91

Metodi avanzati 2D

Le analisi sono generalmente condotte:

- in tensioni efficaci

- con metodi agli elementi finiti o alle differenze finite utilizzando legami costitutivi elasto plastici

- utilizzando legami costitutivi elasto-plastici È necessario caratterizzare con elevata affidabilità:

- azione sismica di riferimento - geometria del sottosuolo

- comportamento dei terreni attraverso prove in sito e laboratorio

Superficie piezometrica

Simulazione FEM della liquefazione della Diga di San Fernando durante il terremoto del 1971 Nella pratica l’impiego dei metodi avanzati in tensioni efficaci per le analisi di liquefazione è di norma limitata al caso di opere importanti (es. dighe in terra) Esempi di analisi con metodi avanzati 1D e 2D sono riportati nel sito: http://cyclic.ucsd.edu

92 92

(16)

Metodi per la stima del rischio di liquefazione

4. Come si valuta il rischio di liquefazione

Metodi semplificati

F=CRR/CSR Metodi avanzati

storico

geologico

Criteri qualitativi o semiquantitativi

SPTNSPT

CPT qc in tensioni totali

di composizione

di stato fisico

DH, CH Vs

Prove di laboratorio CRR =f (N_c)

in tensioni efficaci

93 93

Il rischio di liquefazione può essere ridotto, sia nel caso di nuove costruzioni (per le quali se possibile è opportuno evitare la

5. Mitigazione del rischio di liquefazione

(p q p pp

realizzazione su depositi liquefacibili, scegliendo altri siti), sia nel caso di opere esistenti, mediante due strategie:

2) Mi li l i i h d l l i d l

1) Progettare o adeguare le strutture di fondazione (e in elevazione) in modo da minimizzare i danni conseguenti il fenomeno della liquefazione

2) Migliorare le caratteristiche del sottosuolo incrementandone la resistenza, la densità, le caratteristiche di drenaggio, in modo da prevenire il fenomeno della liquefazione

In pratica si adotta spesso una combinazione delle due

94 94

(17)

Gli interventi sono diversi per il caso di opere nuove o esistenti Interventi strutturali

5. Mitigazione del rischio di liquefazione

 Nel caso di nuove opere si può studiare la possibilità di:

 Intervenire sulle strutture in elevazione per conferire loro la capacità di assorbire i cedimenti differenziali e assoluti

 Adottare fondazioni continue o a piastra con piano di posa a profondità opportuna

 Adottare fondazioni profonde attestate su strati non liquefacibili facendo lavorare i pali solo di punta liquefacibili facendo lavorare i pali solo di punta

 Nel caso di opere esistenti si possono studiare soluzioni di sottofondazione con:

 Opere di irrobustimento delle fondazioni

 Realizzazione di pali e micropali

95 95

I vari elementi devono essere

Interventi strutturali - Fondazioni superficiali 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

collegati affinché il sistema fondale si muova in modo uniforme per contenere gli sforzi di taglio trasmessi alla struttura sovrastante Può essere usata una fondazione a piastra molto rigida scegliendo opportunamente la profondità del piano di posa in modo da trasferire i piano di posa in modo da trasferire i carichi alle zone meno liquefacibili Le condutture (idrauliche, del gas, ecc.) devono essere collegate alla struttura con elementi flessibili e duttili per assorbire i cedimenti della struttura

Zona di possibile liquefazione

96 96

(18)

 La liquefazione del terreno può indurre elevati carichi laterali sui pali di fondazione

Interventi strutturali - Fondazioni su pali 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

elevati carichi laterali sui pali di fondazione, che devono sopportare sforzi orizzontali e momenti flettenti aggiuntivi indotti dai movimenti laterali del terreno liquefatto con una contemporanea riduzione della

capacità portante

 I pali devono essere collegati in modo duttile alla piastra di collegamento in modo che sia consentita la rotazione della che sia consentita la rotazione della struttura senza il distacco dalla

connessione. Se la piastra di collegamento non è in grado di contrastare il

ribaltamento della struttura in elevazione si ha un incremento dei carichi verticali sui pali che rimangono collegati con possibilità di collasso di alcuni di essi

97 97

diaframmi di nuovi pali

Interventi strutturali

5. Mitigazione del rischio di liquefazione

diaframmi di

contenimento nuovi pali

98 98

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1. Miglioramento meccanico

strati superficiali rulli, piastre vibranti, ecc..

vibroflottazione Interventi di miglioramento dei terreni 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

meccanico

strati profondi

2. Miglioramento

idraulico

precarico drenaggi elettro-osmosi

3. Modifica delle caratteristiche

vibroflottazione heavy tamping esplosivi

4. Interventi di fisiche e chimiche

miscelatura di additivi

iniezioni

stabilizzazione termica

rinforzo

terra armata terra rinforzata tiranti e ancoraggi jet grouting

99 99

Principio: densificazione del terreno per effetto delle vibrazioni indotte

Interventi di miglioramento dei terreni - Esplosioni 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

Principio: densificazione del terreno per effetto delle vibrazioni indotte dalla detonazione di cariche esplosive in profondità: il rilascio immediato e violento di energia genera delle onde sismiche che producono la liquefazione del terreno a cui consegue una configurazione più addensata e quindi più stabile dell’aggregato granulare

0.00

Tubo in PVC

Tubo

- 5.00

- 10.00

(4.5 kg)

(5.5 kg)

8.00 m Riempimento con sabbia

esplosivo

Tubo PVC

Filo detonatore

100 100

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Interventi di miglioramento dei terreni - Esplosioni 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

 Profondità del trattamento: ?

 Terreni: terreni incoerenti sciolti saturi sotto falda

 Attrezzatura di cantiere: macchina perforatrice, tubazioni, detonatori

 Materiale necessario: dinamite, tritolo, ammonite

 Costi: bassi

 Tempi: molto rapidi

 Svantaggi: non applicabile negli strati superficiali, pericoloso, non utilizzabile in aree edificate

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Principio: densificazione del terreno per effetto delle vibrazioni

Interventi di miglioramento dei terreni - Vibroflottazione 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

Principio: densificazione del terreno per effetto delle vibrazioni indotte da una sonda vibrante a punta conica (vibroflot) e

compattazione mediante il riempimento del foro con materiale granulare che viene addensato dal vibratore contro le pareti del foro

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Interventi di miglioramento dei terreni - Vibroflottazione 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

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Principio: applicazione ripetuta di impatti alla superficie del deposito ottenuti mediante la percussione di una massa pesante lasciata cadere da diversi metri di

Interventi di miglioramento dei terreni - Heavy tamping 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

mediante la percussione di una massa pesante lasciata cadere da diversi metri di altezza. Nei terreni non saturi il meccanismo di densificazione è simile a quello della prova Proctor; nei terreni granulari saturi provoca liquefazione

Altezza di caduta H=7-40m Massa W=15-200 t Profondità del trattamento

D= (0.65 0.80) (WH)^0.5 (m)

La massa è costituita da un blocco di calcestruzzo oppure da una serie di piastre d’acciaio imbullonate tra loro oppure da un contenitore di acciaio riempito di calcestruzzo o di sabbia

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Interventi di miglioramento dei

5. Mitigazione del rischio di liquefazione

terreni - Heavy tamping

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Interventi di miglioramento dei terreni - Heavy tamping 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

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Principio: Vengono iniettate ad alta velocità una o più miscele fluide che producono

l f di i i t tit i / i il i

Interventi di miglioramento dei terreni - Jet grouting 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

un complesso fenomeno di rimaneggiamento, sostituzione e/o permeazione il cui risultato finale è la cementazione del terreno

I. Perforazione una batteria di aste cave viene inserita per rotazione o rotopercussione fino alla profondità di trattamento L’esecuzione comprende due fasi:

profondità di trattamento desiderato

si procede all’estrazione delle aste e all’iniezione dei fluidi da uno o più ugelli in prossimità della testa di perforazione II. Trattamento

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Interventi di miglioramento dei terreni - Jet grouting 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

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Interventi di miglioramento dei terreni - Jet grouting

5. Mitigazione del rischio di liquefazione

I procedimenti esecutivi possono essere classificati in tre categorie:

I. MONOFLUIDO II. BIFLUIDO III. TRIFLUIDO

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I. SISTEMA MONOFLUIDO: il trattamento avviene con l’iniezione di un unico fluido (boiacca di cemento) con elevata energia cinetica che

Interventi di miglioramento dei terreni - Jet grouting 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

( ) g

assolve alle funzioni di rimaneggiamento del terreno, di permeazione dello stesso e di cementazione del volume trattato

110 110

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II. SISTEMA BIFLUIDO: da ciascun ugello viene iniettato un velo di aria

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Interventi di miglioramento dei terreni - Jet grouting 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

compressa che circonda completamente il getto di boiacca limitandone la dispersione e la dissipazione di energia

Viene migliorata l’efficienza idrodinamica del getto di boiacca

L’aria esercita anche un effetto benefico sulla risalita dello spurgo verso il piano campagna

Con la tecnica bifluido è possibile formare colonne anche in terreni non adatti al trattamento monofluido

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III. SISTEMA TRIFLUIDO:vengono separate le azioni di:

Interventi di miglioramento dei terreni - Jet grouting 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

disgregazione L’azione disgregante viene prodotta da getti coassiali di acqua con elevata energia cinetica e aria, attraverso un doppio ugello

cementazione la boiacca iniettata a minore velocità tramite un ugello posto al di sotto dei precedenti si miscela con il terreno rimaneggiato e riempie

l li i à

le eventuali cavità prodotte dai getti di acqua ed aria

Nell’impatto con il terreno l’acqua provoca il rimaneggiamento e la parziale asportazione del terreno attraverso lo spurgo

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E’ una tecnica di consolidamento piuttosto

Interventi di miglioramento dei terreni - Jet grouting 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

E una tecnica di consolidamento piuttosto diffusa, adattabile a svariati impieghi, in quanto consente di operare in spazi ridotti o in luoghi impervi, sia a cielo aperto che in sotterraneo

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Interventi di miglioramento dei terreni - Metodi statici 5. Mitigazione del rischio di liquefazione

1. Applicazione di precarichi e sovraccarichi 2. Installazione di dreni

assestimetri piezometri

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Interventi di miglioramento dei terreni - Installazione di dreni

5. Mitigazione del rischio di liquefazione

Principio: accelerare la consolidazione

sfruttando la permeabilità nella direzione orizzontale

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Conclusioni

 La ‘liquefazione’ dei terreni in condizioni sismiche è un fenomeno molto studiato e attualmente ben conosciuto

 Con il termine ‘liquefazione’ si indicano differenti fenomeni fisici

 Con il termine liquefazione si indicano differenti fenomeni fisici (liquefazione ciclica, mobilità ciclica, fluidificazione) diversi tra loro che danno luogo a diverse manifestazioni

 Il rischio di liquefazione può essere previsto utilizzando diversi metodi (empirici, semplificati, avanzati) e quindi eliminato o mitigato

 Tuttavia anche se non si perviene alla liquefazione, nei terreni suscettibili di liquefazione devono essere considerati gli effetti di riconsolidazione del terreno

 Il pericolo di liquefazione in Italia è in genere circoscritto

 L’attuale normativa italiana (DM 14.01.2008) prescrive che il sito di costruzione sia esente dal pericolo di fenomeni di liquefazione e stabilisce alcuni criteri di ‘esclusione a priori’

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