Ordine degli Ingegneri della Provincia di NapoliOrdine degli Ingegneri della Provincia di Napoli

Corso breve sulla normativa inerente la progettazione Corso breve sulla normativa inerente la progettazione

e la realizzazione di opere pubblichee la realizzazione di opere pubbliche

Presentazione del progetto di

un’opera geotecnica

Sergio Gobbi

Considerazioni preliminariConsiderazioni preliminari

Cosa si intende per “opera geotecnica” ?

Importanza del concetto di “progettazione geotecnica”

Scelta del caso di studio Scelta del caso di studio

Tra le varie applicazioni effettuate in ambito progettuale è stato scelto uno scavo sostenuto da paratie per le seguenti ragioni:

• Il caso specifico presenta vari aspetti di interesse:

– Scavo in terreni sede di falda idrica, fin dal piano campagna

– Analisi in condizioni non drenate in tensioni efficaci e simulazione della consolidazione

– Simulazione di interventi di consolidamento con jet-grouting

– Simulazione dell’installazione di un puntone provvisorio (e della successiva rimozione)

– Possibilità di effettuare un confronto tra varie soluzioni progettuali

• Si tratta dei problemi per i quali l’uso di una modellazione numerica inizia a divenire parte essenziale del progetto

Finalità dell’esposizione Finalità dell’esposizione

• Importanza della programmazione della fase di indagini in relazione agli scopi prefissi ed ai modelli adoperati

• Inquadramento della fase di verifica numerica nell’ambito del processo progettuale

• Utilizzazione del programma di calcolo come stimolo per:

– ragionare sulle scelte fatte

– verificare ed eventualmente rimuovere i propri preconcetti

• Spunto per l’illustrazione di alcune soluzioni tecnologiche

Stralcio planimetrico zona di Stralcio planimetrico zona di

intersezione (galleria artificiale)intersezione (galleria artificiale)

pro

gr.

1+012.9

14

7

pro

gr.

0+968.2

5

pro

gr.

0+

940.2

5

5

8

prog

r. 1

+113

.880

7

6

prog

r. 1

+186

.80

prog

r. 1

+15

8.75

6

5

INIZ

IO G

ALLE

RIA

FIN

E G

ALL

ER

IA

prog

r. 1

+04

1.8

14

pro

gr. 1+

071

.014

pro

gr. 1

+083

.814

INIZ

IO G

ALLE

RIA

prog

r. 1

+172

.80

pro

gr.

0+

963.8

7

Sezione trasversale tipo Sezione trasversale tipo

Sottopasso

Sviluppo complessivo:

circa 1100 m

Larghezza di scavo:

14.0÷18.0 m

Profondità massima di scavo: 8.10 m

18.00

Jet- grouting

7.4

0

Sezione analizzata

Profilo del terreno

Scala lunghezze = 1:2.000

Scala altezze = 1:100

PROFILO STRATIGRAFICO LONGITUDINALE

Materiale eterogeneo di riporto

Argilla con limo e limo argilloso

Limo sabbioso e sabbia limosa

Argilla con limo torbosa

Argilla limosa, poco consistente

Argilla limosa, da moderatamente

Sabbia più o meno limosa

consistente a molto consistente

Indagini progetto esecutivo

Indagini integrative

Intradosso platea

Estradosso platea

Intradosso platea

Profilo del terreno

Profilo longitudinale stratigraficoProfilo longitudinale stratigrafico

Argille molli

Sabbie limose e limi

sabbiosi

Riporto

Limi con argilla

sabbiosi

Stati limite ultimi e di servizioStati limite ultimi e di servizio

Stratigrafia, k e condizioni iniziali della falda idricaSLSInfiltrazioni d’acqua

CND e CD: vedi sopraSLSSollecitazioni nella

paratia e nelle altreparti strutturali

CND e CD: stratigrafia, γ, c’, ϕ’, ko, parametri di

deformabilità a piccoli livelli di deformazione, condizioniiniziali della falda idrica, coefficiente di permeabilità deiterreni

SLSSpostamenti paratia e cedimenti piano campagna

Condizioni di falda ed, eventualmente, caratteristiche diresistenza dei terreni

SLUGalleggiamento

CND: stratigrafia, γSLU“Stappamento” fondoscavo

CND: stratigrafia, γ, cu

SLUInstabilità fondo scavo

CD: stratigrafia, γ, condizioni della falda idrica SLUSifonamento

CD: stratigrafia, γ, c’, ϕ’, andamento falda idrica

CND: stratigrafia, γ, cu, ϕ’ (per i terreni a grana grossa)

SLUInstabilità delle paratie

Parametri e dati necessariStato limiteProblematica

Scelta delle modalità di analisiScelta delle modalità di analisi

• Analisi in tensioni efficaci sia in CD sia in CND

• Studio della consolidazione e dei suoi effetti

• Simulazione delle fasi di scavo e di realizzazione (o

rimozione) degli elementi strutturali

• Necessità di utilizzare una modellazione numerica

Indagini eseguiteIndagini eseguite

Progetto esecutivo

• 10 sondaggi a carotaggio continuo

• 5 sondaggi a distruzione di nucleo

• 45 prove SPT

• 8 prove CPT

• 12 prove di permeabilità Lefranc

• 40 prove di taglio diretto (TD)

• 1 prova triassiale non consolidata non drenata (TX- UU)

• 2 prove di compressione uniassiale a espansione laterale libera (ELL)

• 4 prove di compressione edometrica

Progetto costruttivo

� 6 sondaggi a carotaggio continuo

� 3 prove penetrometriche (CPTU)

� 2 prove dilatometriche (DMT)

� 1 prova cross- hole

� Installazione di 3 piezometri Casagrande

� 3 prove di permeabilità Lefranc

� Prove di riconoscimento

� 7 prove edometriche

� 9 prove triassiale TX- CIU

� 2 prove triassiali TX- UU

•

Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini

Granulometria - Complesso superiore

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100

diametro (mm)

S2/C1

S1/C1

S3/C2

Argilla Limo Sabbia Ghiaia C

Granulometria - Pancone

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100

diametro (mm)

S1/C2S1/C1S2/C3S2/C4S3/C4

Argilla Limo Sabbia Ghiaia C

Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini

Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini

Carta di Casagrande

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000

Wl

Ip

Comp. sup.

Pancone

Comp. inf

Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini

•

Coefficiente di spinta a riposo

0

5

10

15

20

25

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

ko

z (

m)

DMT1

DMT2

Complesso superiore

Pancone

Argille molli

Limi sabbiosi

Grado di sovraconsolidazione

0

5

10

15

20

25

1 10 100

OCR

z (

m)

DMT1

DMT2

Proveedometriche

Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini

Prova Cross-hole

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80

Go (MPa)

z (

m)

Per la caratterizzazione si sono

utilizzati unitariamente i risultati

di tutte le prove in sito e lab.

Ipotesi progettualiIpotesi progettuali

�Scavo con paratia libera

�Scavo in presenza del solo puntone

�Scavo in presenza del solo jet-grouting

�Scavo in presenza di puntone provvisorio e jet-grouting

Modellazione FEM del sottosuoloModellazione FEM del sottosuolo

x

yAAAA

BBBB

BBBB

AA

BB

BBBB

B BBBBB

0

1 2

3

4 5

6 7

8 9

10

11

12

13

14

15 161718 19

20 21

22

23

24

25

26

27

2829

30 3132

33 3435

36 373839

40 41

42 43

44 4546

4748

49

505152

54 55

B

56

Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi stato iniziale stato iniziale –– realizzazione paratia e jetrealizzazione paratia e jet--groutinggrouting

Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi prescavoprescavo

Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi scavo primi 3 metriscavo primi 3 metri

Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi installazione puntoneinstallazione puntone

Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi completamento scavocompletamento scavo

Simulazione delle fasiSimulazione delle fasirealizzazione soletta di fondorealizzazione soletta di fondo

Simulazione delle fasiSimulazione delle fasirimozrimoz. puntone; applicazione sovraccarichi e consolidazione. puntone; applicazione sovraccarichi e consolidazione

Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone MeshMesh deformata a fine scavodeformata a fine scavo

Massimo

spostamento a

piano scavo

Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone Spostamenti orizzontali a fine scavoSpostamenti orizzontali a fine scavo

Massimo

spostamento

orizzontale

Uxmax = 22 mm

Scavo in presenza del solo puntoneScavo in presenza del solo puntoneGrado di mobilitazione della resistenza a taglioGrado di mobilitazione della resistenza a taglio

Rosso = tensioni

tangenziali limite

Raggiungimento

delle tensioni

limite in molte

zone del

sottosuolo

Posizione dei punti di calcolo degli spostamentiPosizione dei punti di calcolo degli spostamenti

A E

B

C

D

F G H

Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone Spostamenti paratia in funzione degli Spostamenti paratia in funzione degli stepstep

0 50 100 150 200

-0,01

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

Step

Ux paratia [m]

Ux par

Point A

Point B

Point C

Point D

Scavo in presenza del solo puntoneScavo in presenza del solo puntoneCedimenti terreno in funzione degli Cedimenti terreno in funzione degli stepstep

0 50 100 150 200

-0,06

-0,05

-0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0,00

0,01

Step

Cedimenti [m]

uy terr

Point E

Point F

Point G

Point H

Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting MeshMesh deformata a fine scavodeformata a fine scavo

Massimo

spostamento in

testa alla

paratia

Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting Spostamenti orizzontali a fine scavoSpostamenti orizzontali a fine scavo

Massimo

spostamento

orizzontale

Uxmax = 42 mm

Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting Grado di mobilitazione della resistenza a taglioGrado di mobilitazione della resistenza a taglio

Rosso = tensioni

tangenziali limite

Raggiungimento

delle tensioni

limite a tergo della

paratia

Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting Spostamenti paratia in funzione degli Spostamenti paratia in funzione degli stepstep

0 50 100 150 200

-0,02

0,00

0,02

0,04

0,06

Step

Ux paratia [m]

ux par

Point A

Point B

Point C

Point D

Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting Cedimenti terreno in funzione degli Cedimenti terreno in funzione degli stepstep

0 50 100 150 200

-0,035

-0,030

-0,025

-0,020

-0,015

-0,010

-5,e-3

0,000

5,e-3

Step

Cedimenti [m]

uy ter

Point E

Point F

Point G

Point H

Scavo in presenza di puntone e jetScavo in presenza di puntone e jet--groutinggroutingSpostamenti orizzontali a fine scavoSpostamenti orizzontali a fine scavo

Massimo

spostamento

orizzontale

Uxmax = 9 mm

Scavo in presenza di puntone e jetScavo in presenza di puntone e jet--groutinggroutingGrado di mobilitazione della resistenza a taglioGrado di mobilitazione della resistenza a taglio

Rosso = tensioni

tangenziali limite

Lontani dal

raggiungimento

delle tensioni limite

al piede della paratia

per la presenza del

jet- grouting

Scavo in presenza di puntone e jetScavo in presenza di puntone e jet--groutinggroutingSpostamenti paratia in funzione degli Spostamenti paratia in funzione degli stepstep

0 50 100 150 200

-0,020

-0,015

-0,010

-5,e-3

0,000

5,e-3

Step

Ux paratia [m]

ux par

Point A

Point B

Point C

Point D

Curve

sovrapposte

Scavo in presenza di puntone e jetScavo in presenza di puntone e jet--groutinggroutingCedimenti terreno in funzione degli Cedimenti terreno in funzione degli stepstep

0 50 100 150 200

-0,016

-0,012

-8,e-3

-4,e-3

0,000

4,e-3

Step

Cedimenti [m]

uy ter

Point E

Point F

Confronto tra le soluzioniConfronto tra le soluzioni

in termini di spostamentoin termini di spostamento

0.4 (1.0)0.9Puntone + jet-grouting

2.9 (2.8)4.2Solo jet-grouting

1.1 (4.7)2.2Solo puntone

Uy,max

(cm)Ux,max

(cm)Soluzione

Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone MeshMesh deformata dopo 180 giorni di consolidazionedeformata dopo 180 giorni di consolidazione

Massimo

spostamento al

piede

Ux = 445 mm

Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone

SSpostamenti orizzontali dopo 180 giorni di consolidazionepostamenti orizzontali dopo 180 giorni di consolidazione

Massimo

spostamento

orizzontale

Uxmax = 445 mm

Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone

Spostamenti verticali dopo 180 giorni di consolidazioneSpostamenti verticali dopo 180 giorni di consolidazione

Massimo

spostamento

verticale

Uymax = 390 mm

Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone Spostamenti paratia dopo 180 gg. di consolidazioneSpostamenti paratia dopo 180 gg. di consolidazione

0 50 100 150 200 250

-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Step

Ux paratia [m]

ux par

Point A

Point B

Point C

Point D

Scavo in presenza del solo puntoneScavo in presenza del solo puntoneVettori velocità di filtrazioneVettori velocità di filtrazione