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esempio di relazione geotecnica |
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Riportiamo un esempio di relazione geotecnica relativa alla realizzazione di un autorimessa per due stalli sulle colline del Monferrato (AL)
1 - PREMESSA Premesso che il Decreto Ministero Lavori Pubblici, 11 Marzo 1988 punto C3 stabilisce che "Nel caso di modesti manufatti che ricadono in zone già note, le indagini in sito ed in laboratorio sui terreni di fonda-zione possono essere ridotte od omesse, sempreché sia possibile procedere alla caratterizzazione dei terre-ni sulla base di dati e di notizie raccolti mediante indagini precedenti, eseguite su terreni simili ed in aree adiacenti. In tal caso, dovranno essere specificate le fonti dalle quali si è pervenuti alla caratterizzazione fisico-meccanica del sottosuolo." Principio ripreso dalle stesse NTC2018 al paragrafo 6.2.2. che afferma "Nel caso di costruzioni o di inter-venti di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute dal punto di vista geotecnico, la progetta-zione può essere basata su preesistenti indagini e prove documentate, ferma restando la piena responsabi-lità del progettista su ipotesi e scelte progettuali." Tenuto conto che - l’intervento può esser considerato modesto manufatto, - sotto il profilo sismico la zona di intervento è classificata di livello IV (bassa sismicità) - è disponibile la relazione geologica redatta dal geol. ............ in data ........... che descrive le indagini effettuate a poca distanza dal sito di intervento, si ritiene NON necessario svolgere ulteriori indagini geologiche ma estrarre da quelle effettuate i dati necessari alla redazione della relazione geotecnica.
2 - SINTESI DELLA RELAZIONE GEOLOGICA Lo studio geologico fu redatto per supportare la progettazione di un portico interrato. L'analisi ha valutato la stabilità del sito, le caratteristiche geologiche e idrogeologiche, nonché le problematiche geotecniche relative alla costruzione. L'area di studio rientra nella zona collinare del Basso Monferrato, caratterizzata da depositi sedimentari di origine marina. La stratigrafia locale è composta da tre principali unità geologiche: Strato 1 – Coltre colluviale-eluviale con materiali di riporto (sciolto). Strato 2 – Substrato superficiale alterato, degradato e fratturato (moderatamente addensato). Strato 3 – Substrato più compatto e resistente (molto addensato/consistente).
3 - CONDIZIONI SISMICHE Zona sismica: Zona 4 (bassa pericolosità sismica). Categoria di sottosuolo: C (depositi mediamente addensati/consistenti). Categoria topografica: T2 (pendii con inclinazione >15°) Accelerazione sismica di riferimento: ag= 0,038g per SLV. Stabilità Geomorfologica e Idrogeologica Pericolosità geomorfologica: moderata, ma nessun segno evidente di frane attive. Rischio idraulico: basso o nullo, assenza di esondazioni recenti. Circolazione idrica: discontinua e superficiale, con possibili ristagni temporanei. Rischio di cedimenti differenziali, quindi sono richiesti controlli sui carichi e cedimenti ammissibili. Adeguato sistema di drenaggio necessario per prevenire infiltrazioni e instabilità.
4 - CONTENUTI DELLA RELAZIONE GEOTECNICA La relazione geotecnica, insieme alla relazione geologica e alla relazione sulla modellazione sismica, è parte della documentazione esaminata per la progettazione esecutiva strutturale. Le valutazioni geotecniche hanno preso in considerazione il volume significativo di terreno interessato dall'opera. Il volume significativo dell’opera in geotecnica e ingegneria strutturale rappresenta il volume di terreno che interagisce direttamente con la struttura e che quindi influisce sul suo comportamento statico e dinamico. Si tratta dell’insieme delle porzioni di terreno che: - Trasmettono i carichi dalla struttura alla fondazione. - Subiscono gli effetti delle sollecitazioni generate dalla struttura (es. pressione delle fondazioni, spinta dei muri di contenimento). - Possono condizionare la stabilità dell’opera in caso di cedimenti, scorrimenti o fenomeni di instabilità. Nella fattispecie stante i ridotti carichi previsti e le ridotte dimensioni dell’opera il volume significativo può essere considerato inferiore al metro di profondità. Si è quindi adottato un modello geotecnico, che è uno schema rappresentativo del volume significativo, costituito da una unità stratigrafica omogenea sotto il profilo fisico-meccanico, avente le caratteristiche geotecniche dello strato 2 misurate nelle indagini geologiche. Si è quindi giunti a valutare la compatibilità geologica con le peculiarità dell’opera da realizzare per le verifiche di sicurezza e di prestazione del sistema costruzione-terreno Vengono quindi espressi tutti gli elementi necessari per la definizione dei modelli geotecnici, dei parametri di progetto, delle modalità costruttive e dei piani di monitoraggio, redatti avendo cura di garantirne la leggibilità, la corretta interpretazione e la riproducibilità
5 - DATI RICHIESTI DAL SOFTWARE DI CALCOLO (Il calcolo strutturale comprensivo delle fondazioni è stato condotto con il software Edilus) Caratteristiche generali del terreno: le colline del Monferrato, sono costituite in gran parte da marne, sono considerate terreni a grana fine. Le marne sono rocce sedimentarie composte da una miscela di argilla e carbonato di calcio, con una percentuale di argilla generalmente compresa tra il 35% e il 65%. Grana fine: la componente argillosa conferisce una tessitura fine e compatta. Scarsa permeabilità: a causa dell'alta percentuale di argilla, le marne trattengono l'acqua e tendono a essere impermeabili. Tendenza al dissesto: se esposte agli agenti atmosferici, possono dar luogo a fenomeni di frane e scivolamenti, specialmente nei versanti ripidi. Presenza di fossili: le marne del Monferrato sono spesso ricche di resti fossili marini, testimoni dell'origine sedimentaria marina di queste rocce durante il Miocene. In sintesi le marne sono terreni a grana fine, con proprietà meccaniche che ne influenzano la stabilità e la capacità di drenaggio. Come si è detto si sono assunte le risultanze geologiche relative allo strato 2 che nella relazione geologica si trova a oltre 4 metri di profondità. Si rileva che le indagini sono state svolte a mezza costa sul pendio della collina a diversi decine di metri dalla vetta. Per gli effetti della meteorizzazione (weathering in inglese, degradazione meteorica o atmosferica in italiano) ossia del processo di disintegrazione e alterazione delle rocce, affioranti sulla superficie terrestre attraverso il contatto diretto o indiretto con l'atmosfera si sia prodotto un accumulo dei detriti risaltanti da detta meteorizzazione lungo i pendii delle colline. Accumuli che presentato le caratteristiche dello strato superficiale (indicato con n. 1 nelle indagini geologiche). L’intervento in causa topograficamente a poche decine di metri dal sito delle indagini si trova invece sulla cresta di un fronte collinare che divide due pendii e che collega due vette vicine. Si ritiene quindi che i detriti prodotti dalla disgregazione superficiale vengano allontanati dalla corrivazione delle acque lungo i citati pendii lasciano quindi in superficie le marne compatte costituenti i substrati anche profondi delle colline. Detta ipotesi è stata verificata con appositi scavi sul sito dell’intervento che hanno dimostrato che a circa 50 cm di profondità il terreno assume caratteristiche di compattezza dello strato indicato come n. 2 nelle indagini geologiche. Si è ritenuto quindi accettabile assumere le caratteristiche geologiche e geotecniche misurate per questa stratigrafia.
6 - PARAMETRI GEOTECNICI I parametri geotecnici che il software chiede di implementare sono di seguito elencati. Come caratteristiche della stratigrafia desunta dalle indagini geologiche è stata indicata una Sabbia argillosa mediamente consolidata. La valutazione è stata dedotta dalle prove NSPT che per lo strato 2 valgono fra 20 e 25 Nel caso delle marne del Monferrato, il NSPT può variare notevolmente a seconda dello stato di alterazione e viene stimato per Marne mediamente alterate → NSPT medio (15 - 30) che non si allontana molto da quanto indicato ella relazione geologica (20 - 25 strato n. 2). Verrà adottato il valore minore in favore di sicurezza di NSPT = 20 Da esso si può dedurre il Modulo elastico con la seguente formula di Peck, Hanson & Thornburn : E = (a ∙ NSPT) ∙ 1000 Dove a è un coefficiente empirico che dipende dal tipo di terreno. Indica la rigidezza relativa del terreno. Viene determinato empiricamente tramite correlazioni tra prove NSPT e moduli elastici misurati in laboratorio o in situ. Varia in funzione del grado di addensamento (per terreni granulari) o della consistenza (per terreni coesivi). Il range varia fra 2 (sabbie sciolte) e 10 (argille dure e marne alterate). Per terreni sabbio-limosi mediamente addensati varia fra 4 e 6.
Quindi assumendo un NSPT (minimo misurato) di 20 e un a medio = 5 si otterrà un valore del modulo elastico di 100 Mpa Si evidenzia che detta formula Peck, Hanson & Thornburn è stata sviluppata soprattutto per sabbie e ghiaie, quindi per terreni con bassa coesione. Nel caso in esame, avendo un terreno sabbio-limoso, la presenza di limo rende il comportamento parzialmente coesivo, quindi l'affidabilità della formula può essere limitata. Ripetiamo il calcolo con la Formula di Schmertmann (1975) per terreni sabbio-limosi. Con NSPT = 20 si ottiene un valore di 129,2 MPa Ripetiamo il calcolo con la formula di Decourt-Quaresma (1990) adatta a terreni granulari con frazione fine. E = b∙ NSPT0,7 ∙ 1000
Con b = 12 e NSPT = 20 otterremo un valore del Modulo elastico di 102,8 MPa
Confrontando: Con NSPT = 20 otteniamo un modulo elastico E pari a: Peck- Hanson (a = 5) 100 Mpa Schmertmann (1975) 129 MPa Decourt-Quarema (b = 12) 102,8 MPa
Dovendo assumere il valore più appropriato si adotterà nel software il valore di 100 MPa in quanto ai fini della verifica dei cedimenti, un E più basso porta a cedimenti maggiori nelle verifiche. Questo approccio garantisce sicurezza, perché si progetta considerando il peggior caso possibile. Inoltre ritenendo che il terreno abbia una stratigrafia eterogenea, usare un E basso evita di sottostimare i cedimenti differenziali.
7 - Dati indicati nella relazione geologica: Peso per unità di volume: 19 kN/mc Peso per unità di volume saturo: 20 kN/mc Angolo di attrito interno: 30° Coesione non drenata: 0.0 kPa Coesione efficace : 0.00 kPa E’ stato considerato un monostrato stante il limitato volume significativo interferito. Comportamento dello strato: incoerente (alternativa: coerente) Addensamento dello strato: sciolto (alternativa: denso) Variazione con la profondità del Modulo edometrico: nulla (alternativa : lineare, radice quadrata)
8 - Valori stimati per le Costanti di Sottofondo (Costante di Winkler) per il terreno indagato Le costanti di sottofondo (modulo di reazione del terreno o costante di Winkler k), rappresentano la rigidezza del terreno, ossia la resistenza che si oppone alla deformazione sotto carico. Esse dipendono dalla natura del terreno e sono espresse in kN/m3. Dai dati della relazione geologica, possiamo stimare i valori di k per ogni strato, riferiti a una piastra standard di lato b=30 cm, nelle tre direzioni x, y e z. I valori delle costanti di sottofondo si calcolano in base alla relazione con il modulo elastico (E) e la lunghezza della fondazione (B), con la formula approssimata:
Dove: E = Modulo elastico del terreno (= 100 MPa) n = Coefficiente di Poisson (tipicamente 0,3 per terreni coesivi), B = Larghezza della trave di fondazione (0,5 m)
Risulta un Ks (costante di Winkler verticale) di 219,9 MN/m3 In geotecnica, la costante di sottofondo varia in base alla direzione: kx ; ky (orizzontali): dipendono dall'attrito laterale del terreno. kz (verticale): è la costante di Winkler classica per la fondazione. Pe Kx e Ky assumereno valori pari a 1/10 di Kz quindi di 21,99 MN/m3 Kz = 219,9 N/cm3 Kx = Ky = 21,99 N/cm3 |
