CITTA' DI MESSINA

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CITTA' DI MESSINA

"PROGETTO SPECIALE - STRADA VIA DON BLASCO"

Dipartimento Servizi Tecnici

PROGETTO PER LA COSTRUZIONE

DELLA STRADA DI COLLEGAMENTO TRA IL VIALE GAZZI E L'APPRODO F.S. PER VIA DON BLASCO

PROGETTISTA e DIRETTORE DEI LAVORI

( Dott. Ing. Antonio Rizzo )

L'IMPRESA

(Consorzio MEDIL Scpa)

IL RESPONSABILE UNICO DEL PROCEDIMENTO

( Dott. Ing. Silvana Mondello )

ALLEGATO

SETTORE TRONCO ALLEGATO ELABORATO / TAV.

Collaboratori: Ing. Gianfranco Capillo, Ing. Antonino Genovese, Dott. Geol. Alfredo Natoli; Consulente: Prof. Ing. Antonino Recupero

1 T1. 3.2

REV.:

Perizia di Variante e Suppletiva

ELABORATO:

(D.Lgs. 50/2016 art. 106 c 1 lett. c - D.M. 49/2018 art. 8)

Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri O.P.C.M. n. 3633 del 05/12/2007

"Interventi urgenti di Protezione Civile diretti a fronteggiare l'emergenza ambientale determinatasi nel settore del traffico e della mobilità della Città di Messina"

Ottobre 2020

Data P.E.: Dicembre 2008 Agg.: Marzo 2015 Rev.: Luglio 2015 Rev.: Giugno 2018

DATA

SCALA

3

TRONCO 1 - Ponte Portalegni Relazione Geotecnica

Tor.te Portalegni Sez. 1 - 7 Firmato digitalmente da:

RIZZO ANTONIO

Firmato il 28/12/2021 12:48 Seriale Certificato: 50648

Valido dal 30/12/2020 al 30/12/2023

InfoCamere Qualified Electronic Signature CA

Firmato digitalmente da:

AMATO ANTONIO

Firmato il 29/12/2021 11:31

Seriale Certificato: 120430078025197744582918053755419743975

Valido dal 06/08/2019 al 05/08/2022 ArubaPEC S.p.A. NG CA 3

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INDICE

- Premessa: . pag. A.1

- Norme di riferimento: pag. A.2

- Caratterizzazione geotecnica: pag. A.3

- Caratteristiche sismiche: pag. A.4

- Azioni sismiche e spettri di risposta: pag. B.1

- Criteri di calcolo al S.L.U.: pag. C.1

- Metodo di calcolo della capacità portante: pag. C.3

- Calcolo capacità portante dei pali: ..

- Spalla CT e Pila: pag. D1.1

- Spalla ME: . pag. D2.1

- Consolidamento spalla ME: ..

- Premesse: .. pag. E.1

- Relazione illustrativa software: pag. E.2..

- Tabulati di calcolo: .. pag. F.1

- Verifica tiranti: .. pag. G.1

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A.1

Relazione geotecnica

Premessa

Nella presente relazione, redatta ai sensi dell’art. 6.2.2 delle N.T.C. 2018, si analizzano le caratteristiche geotecniche del terreno, la definizione delle tipologie di strutture geotecniche da progettare e i relativi criteri di calcolo di stabilità e i metodi di analisi della capacità portante delle strutture di fondazione riguardanti il ponte Portalegni, sulla base delle risultanze delle indagini e delle prove sperimentali sui terreni riportati nella relazione geologica allegata a firma del geologo dott. Alfredo Natoli.

Oggetto della presente relazione è inoltre il progetto di consolidamento della spalla esistente lato Messina che, svincolata dalla funzione portante di appoggio delle travi da ponte, viene utilizzata esclusivamente come muro di sostegno del terrapieno su cui insiste la nuova trave- spalla lato Messina. Il consolidamento previsto consiste nell'introduzione di opportuni tiranti in grado di fornire all'insieme muro-terrapieno gli adeguati coefficienti di sicurezza alla stabilità ai sensi delle normative attuali.

Il ponte, da realizzare su due campate in struttura mista acciaio-calcestruzzo (campata principale di circa m.40.00 e campata secondaria di circa m.10.00), prevede delle strutture di fondazione su pali φ600 di lunghezza m.22.00, trivellati ad elica continua (tecnica CFA), dove la presenza dell’elica durante tutte le fasi esecutive evita il franamento delle pareti di scavo senza ricorrere all’uso di fluidi nè di camicie di sostegno. Tuttavia, a vantaggio di sicurezza, trattandosi di perforazione del terreno in presenza di acqua, si prevede comunque una camicia metallica per il primo tratto di m.6.00, al fine di scongiurare qualunque rischio di stabilità del foro negli strati superficiali meno addensati.

Il calcolo viene eseguito sulla base delle reazioni vincolari sui pali, desunte dalla relazione di calcolo della struttura, modellata mediante analisi FEM.

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A.2 Norme di riferimento

I calcoli sono condotti nel pieno rispetto della normativa vigente ed in particolare:

- L. 5 novembre 1971, n.1086: "Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica".

- L. 2 febbraio 1974, n.64: "Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche".

- D.M. 14 gennaio 2008: "Norme tecniche per le costruzioni"

- D.M. 17 gennaio 2018: "Aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni" (N.T.C.

2018)

- Circolare C.S.LL.PP. n.7 del 21/01/2019: "Istruzioni per l'applicazione dell’aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 17/01/2018".

Per il calcolo delle strutture in oggetto si adotteranno i criteri della Geotecnica e della Scienza delle Costruzioni.

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A.3 Caratterizzazione geotecnica

Sulla base dei sondaggi effettuati e le risultanze delle analisi da prove in situ e in laboratorio, riportati nella relazione geologica allegata, è stato possibile classificare i terreni alla base della fondazione come “ghiaie e sabbie medio-grosse”, come da profilo litotecnico sottostante.

Ai fini del calcolo della capacità portante, considerando che i pali relativi alla pila centrale e alla spalla lato Catania giacciono sostanzialmente alla stessa quota, mentre quelli della spalla lato Messina presentano una quota di testa maggiore, si considerano due diverse stratigrafie di riferimento, schematizzate secondo gli orizzonti caratterizzati dai seguenti parametri, avendo indicato con "z" la quota a partire dalla testa del palo.

(6)

A.4 Stratigrafia per pali di spalla CT e Pila:

a) 0,00 ≤ z ≤ 9,00 m: γ = 18,00 kN/m³; γ‘ = 8,00 kN/m³ ; φ’ =31°; c' = 0 kN/m² b) z > 9,00 m: γ = 19,00 kN/m³; γ‘ = 9,00 kN/m³ ; φ’ =34°; c' = 0 kN/m²

Trattandosi di terreni incoerenti totalmente immersi in acqua, il calcolo geotecnico si effettua in condizioni drenate, in termini di tensioni efficaci.

Stratigrafia per pali di spalla ME:

a) 0,00 ≤ z ≤ 5,00 m: γ = 16,50 kN/m³; φ’ =28°; c' = 0 kN/m²

b) 5,00 ≤ z ≤ 14,00 m: γ = 18,00 kN/m³; γ‘ = 8,00 kN/m³ ; φ’ =31°; c' = 0 kN/m² c) z > 14,00 m: γ = 19,00 kN/m³; γ‘ = 9,00 kN/m³ ; φ’ =34°; c' = 0 kN/m²

In questo caso la falda si intercetta a circa m.5.00, per cui al di sotto di tale quota si assumono i valori di peso specifico efficace.

Caratteristiche del terrapieno per calcolo spinta su pareti

γ = 16,50 kN/m³; φ’ =28°; c' = 0 kN/m²

Caratteristiche sismiche

La categoria di sottosuolo risultante dalle prove geosismiche è di tipo C : “depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati, con spessori superiori a 30 m., caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs30 compresi tra 180 m/sec e 360 m/sec”.

La categoria topografica e di tipo T1: “pendii con inclinazione media i <= 15°”.

Le coordinate geografiche del sito in esame sono:

Latitudine: 38,184° N Longitudine: 15,563° E

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Azioni sismiche

Coordinate geografiche: Latitudine: 38.18 N Longitudine: 15.5631 E Punti del reticolo di riferimento (Tabella 1, All.B, D.M. 14/01/08): ID LAT LON

1° punto: 44988 38.165 15.584 2° punto: 44766 38.215 15.586 3° punto: 44987 38.166 15.521 4° punto: 44765 38.216 15.522

36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

6 8 10 12 14 16 18 20

B.1

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Vita di riferimento per l'azione sismica VR = 75 anni

S.L.O. S.L.D. S.L.V. S.L.C.

Probabilità di superamento [%] P_VR = 81 63 10 5

Tempo di ritorno dell'azione sismica TR = 45 75 711 1462

- Parametri sismici per S.L.O.:

a_g [g] F_o T_C *

1° punto 0.0811 2.2975 0.2875

2° punto 0.0772 2.3225 0.2875

3° punto 0.0762 2.3425 0.2875

4° punto 0.0722 2.3525 0.295

punto risultante 0.0773 2.3245 0.2888

- Parametri sismici per S.L.D.:

a_g [g] F_o T_C *

1° punto 0.1074 2.2831 0.31103

2° punto 0.1025 2.301 0.31103

3° punto 0.1011 2.311 0.31103

4° punto 0.0957 2.33 0.31103

- Parametri sismici per S.L.V.:

a_g [g] F_o T_C *

1° punto 0.3057 2.4289 0.37416

2° punto 0.2935 2.4289 0.36944

3° punto 0.2903 2.4242 0.36944

4° punto 0.2740 2.4242 0.36944

- Parametri sismici per S.L.C.:

a_g [g] F_o T_C *

1° punto 0.4035 2.4662 0.40623

2° punto 0.3890 2.463 0.39623

3° punto 0.3851 2.4562 0.39623

4° punto 0.3648 2.4562 0.39623

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Spettro di risposta elastico in accelerazione orizzontale

Categoria suolo di fondazione: C

SS CC TB Tc TD

S.L.O. 1.5000 1.5820 0.1523 0.4569 1.9093

S.L.D. 1.5000 1.5437 0.1600 0.4801 2.0101

S.L.V. 1.2730 1.4565 0.1801 0.5403 2.7730

S.L.C. 1.1263 1.4214 0.1892 0.5677 3.1540

Categoria topografica del sito T1

Coeff. di amplificazione topografica S_T = 1

Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente x [%] = 5

Fattore di smorzamento h = 1.00

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4

S

_e

[g]

T [s]

Spettro elastico per azioni orizzontali

S.L.C.

S.L.V.

S.L.D.

S.L.O.

B.3

(10)

Spettro di risposta elastico in accelerazione verticale

SS TB Tc TD

1.00 0.05 0.15 1.00

Categoria topografica del sito T1

Coeff. di amplificazione topografica S_T = 1

Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente x [%] = 5

Fattore di smorzamento h = 1.00

Amplificazione spettrale massima risultante Fv S.L.O. Fv = 0.87

S.L.D. Fv = 1.00

S.L.V. Fv = 1.77

S.L.C. Fv = 2.07

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4

S

_ve

[g]

T [s]

Spettro elastico per azioni verticali

S.L.C.

S.L.V.

S.L.D.

S.L.O.

(11)

Spettri di progetto per gli stati limite ultimi per azioni orizzontali

Classe di duttilità CD = B

Tipologia strutturale (tab. 7.9.I): pile e spalle qO = 1.5

Dimensione della sezione nel piano di inflessione della cerniera plastica H = 4 m Distanza della sezione di cerniera plastica dalla sezione di momento nullo L = 6.8 m

Fattore di snellezza l = 0.75277

Sforzo normale di calcolo Ned = 8000.00 kN

Area della sezione di calcestruzzo A_c = 60000 cm²

Resistenza caratteristica cilindrica del calcestruzzo fck = 35.0 N/mm² Sollecitazione di compressione normalizzata nK = Ned / (Ac ·fck) = 0.0381

Fattore di regolarità strutturale K_R = 1

Fattore di struttura risultante (art.7.9.2.1) q = min[q_o ; q_o - (n_k /0.3 - 1) ·(q_o -1)] ·K_R= 1.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4

S

_d

[g]

T [s]

Spettro di progetto per azioni orizzontali

S.L.C.

S.L.V.

B.5

(12)

Spettri di progetto per gli stati limite ultimi per azioni verticali

Fattore di struttura (art. 7.9.2) q = 1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4

S

_vd

[g]

T [s]

Spettro di progetto per azioni verticali

S.L.C.

S.L.V.

(13)

C.1

Criterio di calcolo agli Stati Limite Ultimi per portanza fondazioni su pali

In base a quanto specificato nell’art. 6.4.3.1 (N.T.C. 2018), le verifiche per carico limite ultimo vengono effettuate adottando l’Approccio 2, applicando la combinazione A1+M1+R3, mediante i coefficienti parziali di cui alle tabelle 6.2.I, 6.2.II, 6.4.II e dei fattori di correlazione 6.4.IV.

Per quanto riguarda le combinazioni sismiche, si applica l’art.7.11.1, secondo cui i coefficienti parziali sulle azioni vengono assunti pari a 1.

(14)

C.2

Per la verifica di resistenza ai carichi trasversali, secondo quanto previsto dall’art.6.4.3.1.2, si applica il seguente coefficienteγT :

(15)

C.3

Metodo di calcolo di capacita’ portante di fondazioni su pali

Pali resistenti a compressione

Le azioni di calcolo da considerare, in aggiunta a quelle trasmesse in testa ai pali, sono date dalle azioni permanenti del peso del palo e dell’eventuale attrito negativo (art. 6.4.3):

Ed = Ed, testa + 1.3 ·(P’palo + Pattr_neg) dove:

P’palo = Peso del palo, al netto del peso di terreno asportato Pattr_neg: carico da attrito negativo

La portanza resistente del palo a compressione risulta:

Rp = (Qpunta / γ_b + Qlater / γ_s) · E_g / ξ dove:

γ_b = coefficiente di sicurezza del palo per resistenza di punta γ_s = coefficiente di sicurezza del palo per resistenza laterale

ξ = fattore di correlazione, funzione del numero di verticali indagate Qpunta: Resistenza alla punta

In terreni incoerenti (secondo Berezantzev) : Qpunta = σ'_v · α_q · Nq · Ap

α_q = coeff. di riduzione per effetto silos in funzione di L/D L = lunghezza del palo

Nq = fattore di capacità portante, funzione di φ’

Qlater: Resistenza laterale In terreni incoerenti:

Qlater = K · σ'_v(z) · µ · As

σ'_v (z) = tensione verticale efficace lungo il fusto del palo K = coefficiente di spinta:

K = (1 - sin φ') per pali trivellati µ = coefficiente di attrito:

µ = tan φ' per pali trivellati

E_g = coefficiente di efficienza dei pali in gruppo in terreni incoerenti:

E_g = 1 per pali trivellati ad interasse 3 D

(16)

C.4 Pali resistenti a trazione

Tra le azioni di calcolo, in aggiunta a quelle trasmesse in testa ai pali, si considera l’azione stabilizzante del peso del palo (art. 6.4.3):

Ed = Ed, testa + Ppalo

La portanza resistente del palo a trazione risulta:

Rpt = Qlater / (γ_st· ξ) dove:

γ_st = coefficiente di sicurezza del palo per resistenza laterale

ξ = fattore di correlazione, funzione del numero di verticali indagate

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C.5 Portanza per carichi laterali

Data la prevalenza dei carichi orizzontali sul palo, si effettua la verifica di capacità portante orizzontale, secondo la teoria di Reese e Broms.

I meccanismi di rottura del complesso palo-terreno sono condizionati della lunghezza del palo, dal momento di plasticizzazione della sezione e dalla resistenza esercitata dal terreno. I possibili sono indicati come “palo corto” (non si raggiunge il momento di plasticizzazione nel palo), “palo intermedio”

(si raggiunge il momento di plasticizzazione nel palo all’attacco tra palo e cordolo), “palo lungo” (il momento di plasticizzazione viene raggiunto anche in una sezione intermedia del palo).

Per pali liberi in testa di ruotare:

Per pali con rotazione in testa impedita:

1

(18)

C.6 Definiti i seguenti parametri:

H_lim = azione orizzontale limite in testa al palo k_p = coefficiente di spinta passiva

γ' = peso specifico efficace del terreno c_u = coesione non drenata

d = diametro del palo

e = tratto di testa non reagente L = tratto di palo infisso

My = momento di plasticizzazione del palo si riportano le formulazioni per vari casi applicativi:

- terreni incoerenti:

a) palo corto, libero in testa:

( )

3

3 lim

2

' 



 



⋅

= +

d L L e

d d

k H

p

γ

b) palo corto, a rotazione in testa impedita:

2

3 lim 1.5

' 



 



⋅

= d

L d

k H

p

γ

c) palo intermedio, a rotazione in testa impedita:

L d d k

M d

L d

k H

p y p

⋅ ⋅ + ⋅



 



⋅

⋅ =

⋅ ⁴

2

3 lim

' 2

1

'

γ

d) palo lungo, libero in testa:

4 3

3 lim

' '

544 . 0

' k d

M d

k H d

e d k

H

p y p

p

γ γ

^^_⁼

γ







 +

⋅

e) palo lungo, a rotazione in testa impedita:

2

3

4 3

lim

' 676 . 3

' 









 ⋅

= k d

M d

k H

p y

p

γ γ

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Fondazioni Spalla CT e Pila centrale Calcolo di pali trivellati in terreni incoerenti

Quota testa pali minima rispetto al piano di campagna 1 m

Coefficiente di sicurezza di c' e tanφ per SLU γM = 1

Coefficiente di riduzione della resistenza base γb = 1.35 laterale in compressione γ_s = 1.15 laterale in trazione γst = 1.25

Fattore di correlazione per n.2 sondaggi ξ4 = 1.55

Strato quota max spessore φ' c' γ' σ'v σ'v medio K

[m] [m] [°] [kN/m²] [kN/m³] [kN/m²] [kN/m²]

1 9 9 31 0 8 72 40 0.48

2 30 21 34 0 9 261 166.5 0.44

3 50 20 34 0 9 441 351 0.44

4 50 0 34 0 9 441 441 0.44

D1.1

(20)

Lunghezza palo 22 m

Diametro palo 0.6 m

Rapporto H/D 38.33

Palo iniettato a pressione (1: sì, 0: no) 0

Inclinazione palo rispetto alla verticale 0 °

Profondità punta palo H = 23.00 m

Angolo di attrito terreno alla punta 34.00 °

Coefficiente di capacita' portante Nq = 61.32

Coefficiente di riduzione αq = 0.60

Coefficiente di adesione laterale α = 0.40

Pressione verticale alla punta 198 kN/m²

Coesione laterale media 0.00 kN/m²

Portata alla punta Qpunta = 2071.31 kN

Portata laterale Qlater = 1235.02 kN

Coefficiente di efficienza di gruppo Eg = 1

Portanza resistente ultima Rp = 1682.73 kN

Carico massimo S.L.U. (da analisi strutturale) N_max = 1365.00 kN

Peso efficace del palo P'_palo = 101.79 kN

Attrito negativo (vedi successivo paragrafo) P_{attr_neg} = 0.00 kN Azione di calcolo risultante Nd = N_max + 1.3·P'_palo + 1.3·P_{attr_neg} = 1497.32 kN

Poiché l'azione di calcolo Ed è inferiore alla resistenza Rp di progetto, la verifica è soddisfatta.

Il carico resistente a compressione del palo vale:

Rp = (Qpunta / γb + Qlater / γs) · Eg / ξ4

dove:

Qpunta = portata alla punta = σ'v • αq • Nq • R² • π Nq = per pali trivellati si applica la teoria di Berezantsev αq = coeff. di riduzione per effetto silos in funzione di L/D Qlater = (K • σ'v(z) ·tan φ' +α c')·π D ·L

K = coefficiente di spinta orizzontale:

K = Ko = 1-sen φ' (pali non iniettati)

K = Kp / 2 = tan²(45+φ' /2) /2 (pali iniettati a pressione) α = coeff. riduttivo in funzione delle modalita' esecutive

(21)

Pali resistenti a trazione

Il carico resistente del palo a trazione vale:

R_Pt = Q_L / (γ_st · ξ₄)

Lunghezza palo 22 m

Diametro palo 0.6 m

Portanza resistente ultima Rpt = 637.43 kN

Carico di trazione S.L.U. (da analisi strutturale) Nmax = 400.84 kN

Peso del palo Ppalo = 155.51 kN

Azione di calcolo risultante Ed = Nmax - Ppalo = 245.33 kN

Poiché l'azione di calcolo Ed è inferiore alla resistenza Rpt di progetto, la verifica è soddisfatta.

D1.3

(22)

Portanza dei pali a carichi orizzontali

Angolo di attrito interno efficace f' = 31 °

Peso specifico efficace g' = 8.00 kN/mc

Coefficiente di spinta passiva Kp = 3.12

Rotazione in testa: 0: libera, 1:impedita 1

Tratto di testa non reagente o fittizio per presenza di momento flettente e = 1 m

Tratto di palo infisso efficace L = 24 m

Diametro del palo d = 0.6 m

Rapporto L/d L/d = 40

Rapporto e/d e/d = 1.66666667

Momento di plasticizzazione (16 f 24) M_y = 642.85 kN·m

Rapporto di capacità portante orizzontale: Hlim / (Kpg' d³) = 126.84 (palo lungo)

Carico limite orizzontale: Hlim = 684.74 kN

Fattore riduttivo della resistenza: g_T = 1.3

Carico resistente orizzontale: HR = Hlim / (x₄ ·g_T) = 339.82 kN

Massimo carico orizzontale da analisi strutturale (nodo 62 comb.16) 173.43 kN

(23)

Fondazioni Spalla ME

Calcolo di pali trivellati in terreni incoerenti

Quota testa pali minima rispetto al piano di campagna 1 m Coefficiente di sicurezza di c' e tanφ per SLU γM = 1 Coefficiente di riduzione della resistenza base γb = 1.35

laterale in compressione γ_s = 1.15 laterale in trazione γst = 1.25

Fattore di correlazione per n.2 sondaggi ξ4 = 1.55

Strato quota max spessore φ' c' γ' σ'v σ'v medio K

[m] [m] [°] [kN/m²] [kN/m³] [kN/m²] [kN/m²]

1 5 5 28 0 16.5 82.5 49.5 0.53

2 9 4 31 0 8 114.5 98.5 0.48

3 50 41 34 0 9 483.5 299 0.44

4 50 0 34 0 9 483.5 483.5 0.44

D2.1

(24)

Lunghezza palo 22 m

Diametro palo 0.6 m

Rapporto H/D 38.33

Palo iniettato a pressione (1: sì, 0: no) 0

Inclinazione palo rispetto alla verticale 0 °

Profondità punta palo H = 23.00 m

Angolo di attrito terreno alla punta 34.00 °

Coefficiente di capacita' portante Nq = 61.32

Coefficiente di riduzione αq = 0.60

Coefficiente di adesione laterale α = 0.40

Pressione verticale alla punta 240.5 kN/m²

Coesione laterale media 0.00 kN/m²

Portata alla punta Qpunta = 2515.91 kN

Coefficiente di efficienza di gruppo Eg = 1

Portanza resistente ultima Rp = 2164.15 kN

Carico massimo S.L.U. (da analisi strutturale) N_max = 604.09 kN

Peso efficace del palo P'_palo = 92.17 kN

Attrito negativo (vedi successivo paragrafo) P_{attr_neg} = 0.00 kN Azione di calcolo risultante Nd = N_max + 1.3·P'_palo + 1.3·P_{attr_neg} = 723.92 kN

Poiché l'azione di calcolo Ed è inferiore alla resistenza Rp di progetto, la verifica è soddisfatta.

Il carico resistente a compressione del palo vale:

Rp = (Qpunta / γb + Qlater / γs) · Eg / ξ4

dove:

Qpunta = portata alla punta = σ'v • αq • Nq • R² • π Nq = per pali trivellati si applica la teoria di Berezantsev αq = coeff. di riduzione per effetto silos in funzione di L/D Qlater = (K • σ'v(z) ·tan φ' +α c')·π D ·L

K = coefficiente di spinta orizzontale:

K = Ko = 1-sen φ' (pali non iniettati) K = Kp / 2 = tan²(45+φ' /2) /2 (pali iniettati a pressione)

α = coeff. riduttivo in funzione delle modalita' esecutive

(25)

Portanza dei pali a carichi orizzontali

Angolo di attrito interno efficace f' = 28 °

Peso specifico efficace g' = 16.50 kN/mc

Coefficiente di spinta passiva Kp = 2.77

Rotazione in testa: 0: libera, 1:impedita 1

Tratto di testa non reagente o fittizio per presenza di momento flettente e = 1 m

Tratto di palo infisso efficace L = 24 m

Diametro del palo d = 0.6 m

Rapporto L/d L/d = 40

Rapporto e/d e/d = 1.666667

Momento di plasticizzazione (18 f 30) M_y = 1032.7 kN·m

Rapporto di capacità portante orizzontale: H_lim / (K_pg' d³) = 111.43 (palo lungo)

Carico limite orizzontale: H_lim = 1099.99 kN

Fattore riduttivo della resistenza: g_T = 1.3

Carico resistente orizzontale: HR = Hlim / (x₄ ·g_T) = 545.90 kN

Massimo carico orizzontale da analisi strutturale, nodo 507, comb.29 349.25 kN

D2.3

(26)

CONSOLIDAMENTO DELLA SPALLA ESISTENTE LATO MESSINA

Nella configurazione di progetto, la spalla esistente lato Messina viene svincolata dalla funzione portante di appoggio delle travi da ponte, pertanto risulta utilizzata esclusivamente come muro di sostegno del terrapieno su cui insiste la nuova trave-spalla lato Messina. Il consolidamento previsto consiste nell'introduzione di opportuni tiranti in grado di fornire all'insieme muro-terrapieno gli adeguati coefficienti di sicurezza alla stabilità ai sensi delle normative attuali.

La verifica di stabilità viene effettuata mediante software CDW.

(27)

E.2

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RELAZIONE ILLUSTRATIVA DEL SOFTWARE C.D.W.

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Sono illustrati con la presente i risultati dei calcoli che riguardano il calcolo delle spinte, le verifiche di stabilità e di resistenza di muri di sostegno.

CALCOLO DELLE SPINTE

Si suppone valida l'ipotesi in base alla quale la spinta attiva si ingenera in seguito al movimento del manufatto nella direzione della spinta agente. Le ipotesi di base per il calcolo della spinta sono le seguenti, le medesime adottate dal metodo di calcolo secondo Coulomb, con l'estensione di Muller-Breslau e Mononobe-Okabe:

- In fase di spinta attiva si crea all'interno del terrapieno un cuneo di spinta, che si distacca dal terreno indisturbato tramite linee di frattura rettilinee, lungo le quali il cuneo scorre generando tensioni tangenziali dovute all'attrito.

- Sul cuneo di spinta agiscono le seguenti forze: peso proprio del terreno, sovraccarichi applicati sull'estradosso del terrapieno, spinte normali alle superfici di scorrimento del cuneo (da una parte contro il paramento e

dall'altra contro la porzione di terreno indisturbato), forze di attrito che si innescano lungo le superfici del cuneo e che si oppongono allo scorrimento.

- In condizioni sismiche, al peso proprio del cuneo va aggiunta una componente orizzontale, ed eventualmente anche una verticale, pari al peso complessivo moltiplicato per il prodotto dei coefficienti sismici.

- Il fatto che il muro ha spostamenti significativi fa in modo che l'attrito che si genera è pari al valore massimo possibile, sia in condizioni di spinta attiva che di spinta passiva, quindi le risultanti delle reazioni sulle pareti del cuneo risultano inclinate di una angolo f rispetto alla normale alla

superficie di scorrimento.

Il programma C.D.W. Win, pur adottando le stesse ipotesi, piuttosto che utilizzare la formula di Coulomb in forma chiusa, applica la procedura

originaria derivante dall'equilibrio delle forze agenti sul cuneo di spinta, cercando il valore di massimo della spinta per tentativi successivi su tutti i possibili cunei di spinta. Così facendo si possono aggiungere alle ipotesi già indicate le seguenti generalizzazioni, che invece devono essere trascurate utilizzando i metodi classici:

- Il terreno spingente può essere costituito da diversi strati, separati da superfici di forma generica, con caratteristiche geotecniche differenti.

- Il profilo dell'estradosso del terrapieno spingente può avere una forma generica qualsiasi, purchè coerente con le caratteristiche del terreno.

- I sovraccarichi agenti sul terrapieno possono avere una distribuzione assolutamente libera.

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SOFTWARE: C.D.W. - Computer Design of Walls - Rel.2018

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(28)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

- Può essere tenuta in conto la coesione interna del terreno e la forza di adesione tra terreno e muro.

- Si può calcolare la spinta di un muro con mensola aerea stabilizzante a monte, al di sotto della quale si crea un vuoto nel terreno.

- E' possibile conoscere l'esatto andamento delle pressioni agenti sul profilo del muro anche nei casi sopra detti, in cui tale andamento non è lineare, ma la cui distribuzione incide sul calcolo delle sollecitazioni interne.

- Si può supporre anche l'esistenza una linea di rottura del cuneo interna, che va dal vertice estremo della mensola di fondazione a monte fino a intersecare il paramento, inclinata di un certo angolo legato a quello di attrito interno del terreno stesso. Si può quindi conoscere l'esatta forma del cuneo di

spinta, per cui le forze in gioco variano in quanto solo una parte di esso è a contatto con il paramento. Il peso proprio del terreno portato sarà solo

quello della parte di terrapieno che realmente rimarrà solidale con la

fondazione e non risulterà interessato da scorrimenti, quindi in generale un triangolo. Ciò fa si che il peso gravante sulla fondazione può risultare notevolmente inferiore a quello ricavato con i metodi usuali, dal momento che una parte è già stata conteggiata nel cuneo di spinta.

Per quanto riguarda la spinta passiva, quella del terrapieno a valle, le uniche differenza rispetto a quanto detto consistono nel fatto che le forze di attrito e di coesione tra le superfici di scorrimento del cuneo hanno la

direzione opposta che nel caso di spinta attiva, nel senso che si oppongono a un moto di espulsione verso l'alto del cuneo, e la procedura iterativa va alla ricerca di un valore minimo piuttosto che un massimo.

In base a queste considerazioni di ordine generale, il programma opera come segue.

- Si definisce la geometria di tutti i vari cunei di spinta di tentativo, facendo variare l'angolo di scorrimento dalla parte di monte da 0 fino al valore limite 90 - fi. Quindi in caso di terreno multistrato, la superficie di scorrimento sarà costituita da una spezzata con inclinazioni differenti da strato a strato. Ciò assicura valori di spinta maggiori rispetto a una

eventuale linea di scorrimento unica rettilinea. L'angolo di scorrimento interno, quello dalla parte del paramento, qualora si attivi la procedura 'Coulomb esteso' è posto pari a 3/4 dell'angolo utilizzato a monte. Tale percentuale è quella che massimizza il valore della spinta. E' possibile però attivare la procedura 'Coulomb classico', in cui tale superficie si mantiene verticale, ma utilizzando in ogni caso l'angolo di attrito tra terreno e muro.

- Si calcola l'entità complessiva dei sovraccarichi agenti sul terrapieno che ricadono nella porzione di estradosso compresa nel cuneo di spinta.

- Si calcola il peso proprio del cuneo di spinta e le eventuali componenti

sismiche orizzontali e verticali dovute al peso proprio ed eventualmente anche ai sovraccarichi agenti sull'estradosso.

- Si calcolano le eventuali azioni tangenziali sulle superfici interne dovute alla coesione interna e all'adesione tra terreno e muro.

- In base al rispetto dell'equilibrio alla traslazione verticale e orizzontale, nota l'inclinazione delle spinte sulle superfici interne (pari all'angolo di attrito), sviluppato in base a tutte le forze agenti sul concio, si ricavano le forze incognite, cioè le spinte agenti sul paramento e sulla superficie di scorrimento interna del cuneo.

- Si ripete la procedura per tutti i cunei di tentativo, ottenuti al variare dell'angolo alla base. Il valore massimo (minimo nel caso di spinta passiva) tra tutti quelli calcolati corrisponde alla spinta del terrapieno.

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(29)

E.4

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L E G E N D A D E L L E A B B R E V I A Z I O N I ─────────────────────────────────────────────────────────

SPINTE DEL TERRAPIENO

Cmb n. Numero della combinazione di carico.

Fx tot Componente orizzontale della spinta complessiva del terrapieno Fy tot Componente verticale della spinta complessiva del terrapieno.

H tot Altezza del punto di applicazione della risultante della spint del terrapieno.

X tot Ascissa del punto di applicazione della risultante della spint del terrapieno.

Fx tp Componente orizzontale della spinta dovuta al peso proprio del terreno portato dalla mensola di fondazione.

Fy tp Componente verticale della spinta dovuta al peso proprio del terreno portato dalla mensola di fondazione.

H tp Altezza del punto di applicazione della risultante della spint dovuta al peso proprio del terreno portato dalla mensola di fondazione.

X tp Ascissa del punto di applicazione della risultante della spint dovuta al peso proprio del terreno portato dalla mensola di fondazione.

Fx esp Componente orizzontale della spinta aggiuntiva esplicita.

Fy esp Componente verticale della spinta aggiuntiva esplicita.

H esp Altezza del punto di applicazione della risultante della spint aggiuntiva esplicita.

X esp Ascissa del punto di applicazione della risultante della spint aggiuntiva esplicita.

Fx w Componente orizzontale della spinta dell'acqua.

Fy w Componente verticale della spinta dell'acqua.

H w Altezza del punto di applicazione della risultante della spint dell'acqua.

X w Ascissa del punto di applicazione della risultante della spint dell'acqua.

K sta Costante di spinta statica.

K sis Costante di spinta sismica.

C sif Coefficiente di sicurezza al sifonamento (dato assente se non stata eseguita la verifica).

N.B. Ascisse e altezze si intendono misurate a partire dal punto pi· a valle della fondazione del muro, quello attorno a cui avviene l'ipotetica rotazione del ribaltamento.

Tutte le spinte orizzontali si intendono positive se rivolte verso il paramento, quelle verticali se rivolte verso il basso.

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(30)

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Consolidamento ex spalla ME

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DATI DI CALCOLO

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╓─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╖

║ P A R A M E T R I S I S M I C I ║

╠══════════════════════════════════════╦══════════════════════════════════════╣

║ Vita Nominale (Anni) 50 ║ Classe d' Uso TERZA ║

║ Longitudine Est (Grd) 15.56300 ║ Latitudine Nord (Grd) 38.18400 ║

║ Categoria Suolo C ║ Coeff. Condiz. Topogr. 1.00000 ║

║ Probabilita' Pvr (SLV) 0.10000 ║ Periodo Ritorno Anni (SLV)712.00000 ║

║ Accelerazione Ag/g (SLV) 0.29700 ║ Fattore Stratigrafia 'S' 1.26552 ║

║ Probabilita' Pvr (SLD) 0.63000 ║ Periodo Ritorno Anni (SLD) 75.00000 ║

║ Accelerazione Ag/g (SLD) 0.10200 ║ --- ║

╠═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ T E O R I E D I C A L C O L O ║

╟─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╢

║ Verifiche effettuate con il metodo degli stati limite ultimi ║

╠═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ C R I T E R I D I C A L C O L O ║

╟─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╢

║ E' considerata l'azione sismica dovuta ai sovraccarichi sul terrapieno. ║

║ E' considerata l'azione sismica dovuta alle forze applicate al muro. ║

║ Si tiene conto dell'effetto stabilizzante delle forze applicate al muro. ║

╠═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ C O E F F I C I E N T I P A R Z I A L I G E O T E C N I C A ║

╟─────────────────────────────────────┬───────────────────┬───────────────────╢

║ │ T A B E L L A M1 │ T A B E L L A M2 ║

╟─────────────────────────────────────┴───────────────────┴───────────────────╢

║ Tangente Resist. Taglio 1.00 1.25 ║

║ Peso Specifico 1.00 1.00 ║

║ Coesione Efficace (c'k) 1.00 1.25 ║

║ Resist. a taglio NON drenata (cuk) 1.00 1.40 ║

╟─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╢

║ Tipo Approccio Combinazione Unica: (A1+M1+R3) ║

╟───────────────────────┬─────────────────┬─────────────────┬─────────────────╢

║ COEFFICIENTI R3 │ R3 STATICI │ R3 SISMICI │ R3 PALI ║

╟───────────────────────┴─────────────────┴─────────────────┴─────────────────╢

║ Scorrimento 1.10 1.00 ║

║ Ribaltamento 1.15 1.00 ║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

(31)

F.2

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DATI TERRAPIENO MURO 1

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╔═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ Muro n.1 ║

╠═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╣

║ D A T I T E R R A P I E N O ║

╟─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╢

║ Altezza del terrapieno a monte nel punto di contatto col muro: 5.80 m ║

║ Altezza del terrapieno a valle nel punto di contatto col muro: 0.00 m ║

║ Inclinaz. media terreno valle(positivo se scende verso valle): 0 ° ║

║ Angolo di attrito tra fondazione e terreno 28 ° ║

║ Adesione tra fondazione e terreno 0.00 Kg/cmq ║

║ Angolo di attrito tra fondazione e terreno in presenza acqua 28 ° ║

║ Adesione tra fondazione e terreno in presenza di acqua 0.00 Kg/cmq ║

║ Permeabilita' Terreno BASSA --- ║

║ Muro Vincolato NO --- ║

║ Coefficiente BetaM 0.380 --- ║

║ Coefficiente di intensita' sismica orizzontale 0.128 --- ║

║ Coefficiente di intensita' sismica verticale 0.064 --- ║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

DATI STRATIGR. MURO 1

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

╔═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ S T R A T I G R A F I A D E L T E R R E N O ║

╟─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╢

║ S T R A T O n. 1 : ║

║ Spessore dello strato: 10.00 m ║

║ Angolo di attrito interno del terreno: 28 ° ║

║ Angolo di attrito tra terreno e muro: 20 ° ║

║ Coesione del terreno in condizioni drenate: 0.00 Kg/cmq ║

║ Adesione tra il terreno e il muro in condizioni drenate: 0.00 Kg/cmq ║

║ Peso specifico apparente del terreno in assenza di acqua: 1650 Kg/mc ║

║ Coesione del terreno in condizioni non drenate: 0.00 Kg/cmq ║

║ Adesione tra il terreno e il muro in condizioni non drenate: 0.00 Kg/cmq ║

║ Peso specifico efficace del terreno sommerso: 950 Kg/mc ║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

(32)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

GEOMETRIA MURO 1

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╔═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ M U R O A G R A V I T A' ║

╟─────────────────────────────────╥────────────╥────────╥─────────────────────╢

║ Altezza del paramento ║ 5.80 ║ m ║ ║

║ Spessore del muro in testa ║ 145 ║ cm ║sezione orizzontale ║

║ Scostamento della testa del muro║ 0 ║ cm ║positivo verso monte ║

║ Spessore del muro alla base ║ 190 ║ cm ║sezione orizzontale ║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

╔═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ F O N D A Z I O N E D I R E T T A ║

╟─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╢

║ Lunghezza della mensola di fondazione a valle: 110 cm ║

║ Lunghezza della mensola di fondazione a monte: 60 cm ║

║ Spessore minimo della mensola a valle: 100 cm ║

║ Spessore massimo della mensola a valle: 100 cm ║

║ Spessore minimo della mensola a monte: 100 cm ║

║ Spessore massimo della mensola a monte: 100 cm ║

║ Inclinazione del piano di posa della fondazione: 0 ° ║

║ Sviluppo della fondazione: 12.0 m ║

║ Spessore del magrone: 50 cm ║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

╔═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ T I R A N T I ║

╟─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╢

║ T I R A N T E n. 1 --- ║

║ Altezza del punto di applicazione del tirante: 4.00 m ║

║ Inclinazione del tirante (positivo se si abbassa verso monte): 25 ° ║

║ Area del singolo tirante: 8.04 cmq ║

║ Passo tra i tiranti lungo lo sviluppo del muro: 2.40 m ║

║ Lunghezza del tirante al netto dell'ancoraggio: 15.00 m ║

║ Forza di pretensione applicata al singolo tirante: 0.00 t ║

║ Pressione verticale nel terreno nel punto di ancoraggio: 1.87 Kg/cmq║

║ Angolo di attrito del terreno nel punto di ancoraggio: 28 ° ║

║ Coesione del terreno nel punto di ancoraggio: 0.00 Kg/cmq║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────