LA RELAZIONE GEOTECNICA PER I PROGETTI...

I CONTENUTI DELLA RELAZIONE GEOLOGICA E DELLA RELAZIONE GEOTECNICA ALLA LUCE DELLA NORMATIVA VIGENTE

ROMA 29 novembre 2012

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

INFRASTRUTTURALIINFRASTRUTTURALI

Il passaggio dal “modello geologico” a quello geotecnico.

Elementi di indirizzo per la redazione della relazione geotecnica

ai sensi delle Norme Tecniche sulle Costruzioni DM 14/3/2008

Geol. Ing. Massimo PietrantoniORDINE DEI GEOLOGI DEL LAZIO

INDICE DEL CORSO

1.CONTENUTI E RIFERIMENTI NORMATIVI

2.AMBITI DI COMPETENZE DEL GEOLOGO

3.LE NTC 2008. RICHIAMI SUL CONCETTO DEGLI “STATI LIMITE”

4.LE INDAGINI GEOGNOSTICHE E GEOTECNICHE

5.UN ESEMPIO DI RELAZIONE GEOTECNICA



1) Contenuti e riferimenti normativi

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

6.1.2 Prescrizioni generali. Le scelte progettuali, il programma

e i risultati delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione

geotecnica, (…) unitamente ai calcoli per il dimensionamento

geotecnico delle opere e alla descrizione delle fasi e modalità

costruttive, devono essere illustrati in una specifica relazione

geotecnica.

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

Art. 26 Relazioni tecniche e specialistiche progetto definitivo

Relazione geotecnica: definisce (….) il modello geotecnico

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



2) Ambiti di competenze del geologo

Il programma delle indagini e l’elaborazione dei suoi risultati, oltre

alla caratterizzazione e modellazione geotecnica, sono senza

dubbio competenze riconosciute al geologo.

Per i calcoli geotecnici delle opere, sono da distinguere quelli che

riguardano le opere in terra da quelli che comportano una

importante interazione terreno-struttura.

CALCOLI GEOTECNICI

OPERE IN TERRA

Verifiche di stabilità:

-Rilevati stradali e ferroviari

-Scavi e pendii naturali

Cedimenti di rilevatiFONDAZIONI SUPERFICIALI

Opere semplici

INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA

-Fondazioni profonde (pali, pozzi..)

-Opere di sostegno (muri, paratie)

-Gallerie

-Rinforzo terreni e ammassi rocciosi



Si possono delineare due soluzioni:

RELAZIONE GEOTECNICA

Relazione Geotecnicaredatta congiuntamente dal Geologo e dall’Ingegnere

Geotecnico (o progettista),

in uno spirito di fattiva

collaborazione, nel rispetto delle specifiche

competenze ed esperienze

dei due professionisti

(soluzione consigliata)

Relazione Geotecnica con

caratterizzazione e modello geotecnico + Relazione Geotecnica sulle fondazioni(e/o opere di sostegno) con le

relative verifiche.

Soluzione adottata da alcune

Amministrazioni (ad es. ANAS): relazioni

geotecniche per le singole opere, firmate

dal progettista o dal geotecnico.

Ambiti di competenze del geologo



Interazione terreno-struttura: è necessaria

la conoscenza di materie ingegneristiche

(Statica, Scienza e Tecnica delle Costruzioni,

ecc..).

ESEMPIO

Verifiche di paratie o pali alle forze

orizzontali: è necessario conoscere il

comportamento degli elementi strutturali (pali,

travi di contrasto, elementi in c.a. o in acciaio)

e le loro caratteristiche (momento e taglio

resistente, momento di plasticizzazione).

Necessario un calcolo di tipo iterativo.

Caratteristiche dei materiali strutturali da

sottoporre a verifica (limiti di sollecitazione).




In ogni caso è indispensabile che il redattore della Relazione geotecnica

conosca approfonditamente il progetto ed operi in stretto contatto e in

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

1) Indirizzare e finalizzare la campagna delle indagini in funzione delle

effettive necessità progettuali (v. cap. 4)

2) Indirizzare il progettista verso le soluzioni più appropriate al contesto

geologico-geotecnico (definizione delle scelte progettuali), prendendo

conoscenza delle finalità del progetto, delle implicazioni economiche e

ambientali e degli input dell’Ente finanziatore dell’infrastruttura.

3) Definire i modelli geotecnici di calcolo per le opere in progetto,

valutando i volumi interessati, i parametri richiesti e l’ambito delle

condizioni al contorno (tensioni, pressioni interstiziali, ecc…)

Un “team di progettazione” è necessario anche per la definizione delle fasi e

modalità costruttive che, come previsto nelle NTC 2008, devono essere illustrati

nella relazione geotecnica.I CONTENUTI DELLA RELAZIONE GEOLOGICA E DELLA RELAZIONE GEOTECNICA ALLA LUCE DELLA NORMATIVA VIGENTE



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

Le Norme Tecniche sulle Costruzioni (DM 14/1/2008) hanno

introdotto concetti che hanno profondamente modificato i

precedenti criteri di progettazione e, insieme a questi, le

finalità e le modalità di esecuzione delle indagini e degli

studi geologici e geotecnici.

E’ quindi necessario che il professionista incaricato

acquisisca conoscenza delle Norme e dei suoi principi e

possieda una perfetta padronanza dei concetti che sono alla

base di queste Norme, che prendono origine dagli

“Eurocodici”.

GLI “STATI LIMITE”



4) Le indagini geognostiche e geotecnichealla luce delle NTC 2008

Il modello geotecnico di sottosuolo

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

�delle caratteristiche tipologiche e prestazionali del manufatto

�dei risultati di specifiche indagini e prove geotecniche,

deve definire e caratterizzare, in termini fisici e meccanici, un

sistema strutturale – il volume significativo di terreno –connesso con il sistema strutturale rappresentato dal manufatto.

Può essere necessario più di un

modello geotecnico, in funzione del

tipo di opera (fondazione, opera di sostegno, ..) e dello stato limite

considerato.



Le indagini geognostiche e geotecniche

MODELLO GEOTECNICO DI SOTTOSUOLO

MANUFATTO TERRENO

Caratteristiche strutturali

Esigenze strutturali

Volume significativo

Indagini geotecniche

Schema geometrico

Parametri di progetto

Programmazione

Indagini in sito

Prove di laboratorio

Interpretazione

Perché non è possibile

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

per la caratterizzazione

geotecnica dei terreni e per la

definizione dei modelli

geotecnici di sottosuolo?

La risposta a questa domanda

deriva dalla conoscenza dei

fondamenti del comportamento

meccanico dei terreni.

Fasi costruttive




ESEMPIO 1

Tipo di indagini e parametri da

definire dipendenti da:

• caratteristiche geotecniche

dei terreni (consolidazione,

cedimenti differiti nel tempo, ..)

• tipo di carichi e loro

evoluzione nel tempo

• fasi e tempi di costruzione

• sensibilità della struttura




ESEMPIO 2 - Fondazione su pali

Profondità di indagine: non definibile a priori senza una analisi

preliminare delle fondazioni (carichi, tecnologia, vincoli) e del

sottosuolo. Indagini da adattare in funzione dei risultati ottenuti.



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

(D: diametro del palo; B: larghezza fondazione)


PROGRAMMA E INTERPRETAZIONI DELLE INDAGINI

�Obiettivi e contesto ⇒ conoscenza del progetto (progettista)

e del modello geologico-geotecnico preliminare (geologo)

� Ampiezza, distribuzione e profondità delle indagini

(geologo+progettista+committente)

� Rappresentatività e completezza delle indagini con

riferimento al contesto geologico (geologo)

� Qualità del campionamento e delle prove insito (geologo)

� Valori caratteristici dei parametri geotecnici (geologo)

� Caratterizzazione geotecnica ai fini sismici (geologo)

� Modello geotecnico (geologo)




Esempi di esposizione dei risultati

Completezza

Rappresentatività

Confrontabilità

Statistica

Informazioni complementari




� L’impiego di metodi statistici è possibile, ma non obbligatorio � Nel determinare i valori caratteristici dei parametri geotecnici, è

necessario comunque motivare le proprie scelte e adottare un

criterio cautelativo (criterio da Eurocodice)

� La determinazione dei valori caratteristici deve essere

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

Fattori principali da considerare nell’impiego dei metodi statistici:

1. La quantità e la qualità dei dati

2. Il volume significativo di terreno per lo stato limite considerato3. La capacità della struttura di ridistribuire i carichi dalle zone

“più deboli” alle zone “più forti”



Impiego di metodi statistici per la valutazione dei valori

caratteristici dei parametri geotecnici


La quantità e qualità dei dati è molto spesso condizionante per la

possibilità di utilizzare metodi statistici rigorosi

Xk = Xmedio(1 – knVx)

Xk: valore caratteristico

Xmedio: valore medio

Vx: coeff. di variazione

kn: coeff. statistico

Vx può essere assunto

come noto a priori:

0.3<Vx<0.5 per c’

0.05<Vx<0.15 per tanϕ’

Oppure, se Vx non è

assunto a priori:

Vx = sx/ Xmedio

sx: deviazione standard




In generale si possono fare le seguenti considerazioni.

I valori medi governano lo stato critico quando:

- si ha a che fare con volumi elevati di terreno

all’interno di strati omogenei;

- la struttura è capace di ridistribuire i carichi dalle

zone più deboli alle zone più forti.

I valori più bassi governano lo stato critico quando:

- un piccolo volume di terreno è coinvolto nel

meccanismo di rottura e la rottura è localizzata lungo

superfici di terreno debole

- la struttura può raggiungere uno stato limite prima

di riuscire a ridistribuire i carichi




Se risultati più conservativi derivano

dai valori più alti dei parametri (es: attrito negativo), i valori caratteristicisono più alti dei valori più probabili.

Gli Stati Limite di Esercizio sono

spesso più severamente condizionati

dalle differenze tra i valori più alti e i valori più bassi dei parametri (es.:

cedimenti differenziali) piuttosto che

dai valori medi.

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



5) Un esempio di Relazione Geotecnica

Premessa

Le fasi della progettazione:Preliminare, Definitivo, Esecutivo.

Progetto Preliminare: fattibilità tecnica-economica di un’opera

comparando diverse scelte progettuali. Obiettivo principale:

individuazione delle soluzioni più idonee e stima dei costi

Progetto Definitivo: elaborati grafici, verifiche e calcoli sviluppati ad

un livello di definizione tale che nel successivo progetto esecutivo

non si abbiano apprezzabili differenze tecniche e di costo. Il progetto

definitivo per “Appalto Integrato”.

Progetto Esecutivo: ingegnerizzazione delle soluzioni e definizione

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

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



INDICE

1) Premessa

2) Riferimenti normativi

3) Descrizione. Problemi geotecnici e scelte tipologiche

4) Inquadramento geologico

5) Indagini eseguite

6) Risultati delle indagini e caratterizzazione geotecnica

7) Modello geotecnico (e allegati grafici)

8) Verifiche geotecniche

9) Piano di monitoraggio

10) Indirizzi per le successive fasi progettuali

11) Conclusioni

Un esempio di Relazione Geotecnica



1) Premessa

� Indicazione del lavoro, committente, dati incarico

� Localizzazione geografica (stralci planimetrici a

varia scala ⇒ individuabilità del sito)

� E’ importante specificare la fase progettuale

(per evitare incomprensioni ed un eventuale utilizzo

“postumo” della relazione).

� Indicazione di particolari indirizzi e riferimenti che

possano specificare la peculiarità del lavoro.

�Struttura della Relazione ed eventuali allegati

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




2) Riferimenti normativi, raccomandazioni e linee guida

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

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

�Eurocodice 7. Progettazione geotecnica.

�Eurocodice 8. Sismica. Parte 5: aspetti geotecnici.

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

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

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

�Altre specifiche (ad es. Norme Dighe)

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

�Raccomandazioni AICAP Ancoraggi terreni e rocce.

�Normative regionali, provinciali e comunali (se applicabili).

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




3) Descrizione dell’opera. Problemi geotecnici e

scelte tipologiche

� Descrizione sintetica dell’opera, con particolari

richiami alle parti che hanno maggiore rilevanza

geotecnica (ad es. viadotti o gallerie nelle infrastrutture

lineari; tipo di fondazioni per le strutture di edilizia;

ecc…).

� Eventuali stralci di tavole progettuali

�Opere provvisionali

� Fasi esecutive (se di rilievo)




4) Inquadramento geologico (da Relazione Geologica)

�Richiami sintetici delle caratteristiche geologiche,

geomorfologiche e idrogeologiche

�Sintesi del modello geologico

�Sismicità e accelerazione di progetto (categorie di suolo,

amplificazioni, rischio di liquefazione, ecc.. da richiamare nei

paragrafi successivi)

�Condizioni di stabilità

�Indicazioni di vincoli (V. Idrogeologico, PAI)




5) Indagini eseguite

�Elenco delle indagini (eventualmente suddivise per le diverse

fasi progettuali) con indicazione degli anni di esecuzione e delle

Imprese esecutrice (eventuali stralci planimetrici)

�Elenco dettagliato per sondaggi, prove in sito e in laboratorio

�Specificare se le indagini sono state programmate e seguite

dal redattore dello studio geotecnico

�Specificare il grado di affidabilità dell’ubicazione (indicare

sempre coordinate – con sistema riferimento - quote di

boccaforo, distanza dai siti di progetto o dal tracciato)

�Specificare il grado di affidabilità dei risultati delle indagini

�Richiamare gli allegati con i risultati delle indagini




Esempio di planimetria con ubicazione indagini (di dettaglio)




N.B. Scala non definita

6) Risultati delle indagini e caratterizzazione geotecnica

�Richiamare il modello geologico e specificare se il modello

geotecnico è una diretta conseguenza di questo o se sono

necessarie ulteriori suddivisioni o accorpamenti (il passaggio

dal modello geologico a quello geotecnico)

�Le formazioni geotecniche. Descrizione litologica e

individuazione delle caratteristiche geotecniche: parametri fisici

e meccanici (resistenza e deformabilità). Attribuire sigle alle

formazioni (possibilmente analoghe a quelle geologiche)

�La definizione di questi parametri deve essere ricavata da

un’analisi accurata e per quanto possibile dettagliata dei risultati

delle indagini in sito e in laboratorio




�Fare uso di tabelle e grafici per illustrare i risultati,

raggruppando i dati per formazioni, per zone o per siti (a

seconda del tipo di progetto) alle varie profondità.

�Se possibile effettuare una trattazione statistica (media,

deviazione standard, ecc..)

Un esempio di Relazione Geotecnica6) Risultati delle indagini e caratterizzazione geotecnica

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 10 20 30 40 50 60

(%)

pro

f. (

m)

LL

LP

w

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

LL (%)

IP (

%)

CH

MH

MLML

CL




La rappresentazione delle indagini in sito



� Interpretare i dati delle indagini in sito richiamando le

correlazioni utilizzate (riferimenti bibliografici), eventuali

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

� Interpretare le prove di laboratorio (vedi Modulo sulle prove

di laboratorio).

�Per entrambe le indagini (in sito e in laboratorio) esprimere un

chiaro parere circa l’affidabilità, la rappresentatività e

significatività dei risultati.

�Se in assenza (o carenza) di indagini specifiche per la

determinazione di alcuni parametri, chiarire che la stima

proviene da dati di letteratura o precedenti esperienze

(specificare quali) e valutare una possibile variabilità.




I parametri geotecnici da fornire.

Per tutti i terreni:

�Parametri fisici (peso di volume, contenuto d’acqua,

granulometria, limiti – se misurabili)

Per i terreni coesivi (argille e limi):

�Coesione non drenata (cu)

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

�Modulo di deformabilità a breve (Eu) e lungo termine (E’)

�Modulo edometrico (M) e coefficiente di consolidazione (Cv)

(se questi parametri sono di interesse e applicabili)

�Coefficiente di permeabilità (K) (se di interesse)




I parametri geotecnici da fornire.

Per i terreni granulari (sabbie e ghiaie):

�Stato di addensamento (densità relativa)

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

� Modulo di deformabilità (E’)

� Coefficiente di permeabilità (K) (se di interesse)

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

� Usare cifre significative e approssimazioni “ragionevoli” (evitare

decimali e gradi di precisione non adeguati ai dati disponibili)

� Rimandare ai paragrafi sui calcoli la valutazione di parametri che

dipendono anche dall’interazione con la struttura (ad es. coefficiente di

Winkler) o riguardanti problemi specifici (ad es. modulo su piastra)




La caratterizzazione geomeccanica degli ammassi rocciosiIl metodo di Hoek – GSI (Geological Strength Index)Ammassi rocciosi: strutture composte da una matrice intatta separata da discontinuità, serrate o più o meno aperte. Si assimila il comportamento ad un mezzo “continuo” equivalente.





Può essere adottato il criterio di resistenza (modello costitutivo)

di Mohr-Coulomb, caratterizzato da una marcata curvatura con concavità verso il basso. Tale comportamento viene descritto dal

criterio di resistenza non lineare di Hoek e Brown (1980).

In termini di sollecitazioni principali efficaci il criterio di resistenza

è espresso dalle relazioni:

in cui σc è la resistenza a compressione uniassiale del

materiale roccioso, “m” ed “s” sono

due parametri legati alla resistenza,

“a” un coefficiente di adattamento

della curva al piano di Mohr

{ }{ } roccioso ammasso

roccioso materiale

2'

3

'

3

'

1

2'

3

'

3

'

1

a

caca

a

cici

sm

sm

σσσσσ

σσσσσ

++=

++=

−

−⋅=

D

GSImm ib

1428

100exp

−

−=

D

GSIs

39

100exp

( )3/2015/

6

1

2

1 −− −+= eeaGSI




Il criterio di Hoek e Brown può essere espresso in termini di curva intrinseca anziché di sforzi principali correlando, in base a relazioni geometriche, lo sforzo di taglio in funzione della sollecitazione normale.

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

1'

3

'

3

'

1

'

3

'

1

'

3

'

1'

3

'

1

'

3

'

1

'

3

'

1

'

3

'

1

'

3

'

1'

)/(1/

1/

/)(

1/

1/

22

−++=

+⋅−=

+

−⋅

−−

+=

a

cbb

n

smamdd

dove

dd

dd

dd

dd

σσσσ

σσ

σσσστ

σσ

σσσσσσσ



Rilievi geomeccanici – Influenza delle discontinuità


Resistenza a taglio lungo i giunti. Metodo di Barton



� Il capitolo si deve concludere con una tabella

riepilogativa dei parametri caratteristici delle singole

formazioni, eventualmente distinti per profondità.

� La caratterizzazione può anche essere espressa in

“campi di valori” qualora vengano successivamente

specificati i parametri per i singoli siti di progetto.

� Non indicare i coefficienti parziali, perché questi devono

essere applicati in sede di verifica, in funzione del tipo di

opere e dei diversi approcci di calcolo.

� Rimandare al Cap. 7 per la distribuzione delle diverse

formazione in profondità e nei singoli siti di progetto

(modello geotecnico).




7) Il modello geotecnico

� Riassumere le formazioni geotecniche (con apposite sigle)

ricavate dalle elaborazioni descritte nel precedente capitolo.

� Descrivere la distribuzione di queste formazioni in profondità

nei singoli siti, e/o lungo un tracciato, in funzione del tipo di

opera (opera puntuale o lineare)

� Per le opere puntuali potranno essere necessarie (in funzione

dell’estensione dell’opera) una o più sezioni geotecniche

� Per le opere lineari è necessario un profilo geotecnico

� Per le opere lineari può essere utile (necessario) il richiamo a

schemi geotecnici di calcolo per singole opere significative

(viadotti, gallerie, ecc..)




Il Profilo Geotecnico

Un esempio di Relazione Geotecnica7) Il modello geotecnico



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

Il Modello Geotecnico deve inoltre comprendere:

� Il modello idrogeologico: livelli di falda e sue variazioni

stagionali, tipo di permeabilità e interazione con le opere

in progetto

�Eventuali condizioni al contorno che possano

condizionare le verifiche geotecniche (infrastrutture

preesistenti o future, sovraccarichi, ecc…)

�Eventuali interazioni con corpi di frana attivi, quiescenti o

potenziali.

�Condizioni morfologiche particolari.




Caratterizzazione sismica

Il modello geotecnico va completato con la caratterizzazione

geotecnica dei siti, richiamando la classificazione effettuata

nella Relazione Geologica.

Vanno definiti:

�L’accelerazione di riferimento

�La classe di suolo

�La vita utile e l’importanza dell’opera

�Lo spettro di riferimento

�Il coefficiente di amplificazione topografica

�L’eventuale suscettibilità alla liquefazione




8) Le verifiche geotecniche

1) Descrizione delle verifiche da effettuare

2) Criteri e metodologie di verifica

3) Descrizione del software utilizzato

4) Tabella dei carichi (forniti dal progettista)

5) Risultati

6) Commento dei risultati

7) Rimandi a grafici e tabulati di calcolo



Le verifiche geotecniche

Verifica di una fondazione diretta

E’ una verifica “progettuale”, che necessita della definizione

dei parametri geotecnici, della tipologia della fondazione, del tipo e valore dei carichi, delle condizioni al contorno.

La capacità portante (o il carico limite) non è quindi una caratteristica intrinseca del terreno poiché essa dipende

dall’interazione tra terreno e fondazione.

E’ quindi concettualmente sbagliato fornire un valore di

“portanza”, in quanto questo non è un valore intrinseco del terreno. E’ tuttavia possibile, e spesso richiesto, definire un

campo di valori di sollecitazioni di riferimento per un pre-

dimensionamento della fondazione.




Perché interazione terreno-fondazione?

Il carico limite a rottura del complesso fondazione-terreno

viene calcolato con la formula trinomia di Terzaghi, integrata con i vari coefficienti di forma nella formula di Vesic:



Nella formula compaiono, oltre ai parametri geotecnici: forma

e profondità della fondazione, forza di taglio agente, eccentricità del carico, inclinazione del pendio; l’insieme di

questi valori rendono il valore di carico limite un valore non

intrinseco del terreno, ma dipendente da vari fattori.

Questo aspetto è ancora più evidente con l’approccio di

calcolo delle NTC 2008, dove intervengono coefficienti parziali diversi in relazione agli Stati Limite considerati

qlim = 0.5 γγγγ’·B’·Nγγγγ·sγγγγ·dγγγγ·iγγγγ·bγγγγ·gγγγγ + c·Nc·sc·dc·ic·bc·gc + q’·Nq·sq·dq·iq·bq·gq


Il carico limite



�Carichi eccentrici: diagramma delle tensioni di contatto calcolato con le formule della pressoflessione per sezioni non reagenti a trazione.�Verificare che sia sempre in compressione e<B/6

Le verifiche geotecnicheEsempio di fondazione diretta

Definizione dei carichi.

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

Esercizio (SLE).

Secondo le NTC 2008, i carichi allo SLU devono essere

impiegati per le verifiche a rottura del complesso fondazione-terreno; i carichi allo SLE sono utilizzati per la

sima dei cedimenti.

Individuazione del tipo di fondazione (con progettista):

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






VERIFICA PLINTO RETTANGOLARE

Lato minore B = 2 m

Lato maggiore L = 4 m

Profondità D = 2 m

Terreno sabbioso mediam. addensato

γ = 19 kN/m3 ϕ’ = 30°

Azioni permanenti, derivanti da valori

caratteristici dei carichi (non amplificati)

N = 4 MN - ML = 1 MN m → L* = 3.33 m

APPROCCIO TRADIZIONALE (TENSIONI AMMISSIBILI) →→→→SLE

Qlim = 2257 kPa

Qes = 450 kPa →→→→ Fs = Qlim/Qes = 5




APPROCCIO 1 Combinazione 2 (GEO)

γγγγG1 = 1.0 γγγγϕϕϕϕ’ = 1.25 γγγγR = 1.8

ϕϕϕϕk’ = 33°→→→→ ϕϕϕϕd’ = 27.4°

Qlim = R = 1123 kPa Rd = R/ γγγγR = 624 kPa

Ed = Qes· γγγγG1 = 450 kPa →→→→ Rd/Ed = 1.4

APPROCCIO 2 (GEO)

γγγγG = 1.3 γγγγϕϕϕϕ’ = 1.0 γγγγR = 2.3

ϕϕϕϕk’ = 33°→→→→ ϕϕϕϕd’ = 33°

Qlim = R = 2257 kPa Rd = R/ γγγγR = 981 kPa

Ed = Qes· γγγγG = 585 kPa →→→→ Rd/Ed = 1.7 →→→→ [ 1.3·2.3·1.7 = 5]




Stima dei cedimenti

Vengono stimati rispetto ai carichi dello Stato Limite di

Esercizio (SLE).

Si considerano i parametri dei terreni caratteristici (non

ridotti con i coefficienti parziali).

I cedimenti possono essere stimati con vari metodi: teoria

dell’elasticità, della consolidazione mondimensionale, metodo di Burland e Burbidge, Skempton, ecc..

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

Da valutare i cedimenti differenziati nel tempo, differenziali

tra diversi parti dell’opera e le relative rotazioni.

Sensibilità della struttura ⇒ Progettista

Le verifiche geotecnicheAlcuni esempi per opere in terra

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

Devono essere esaminate tutte le possibili superfici di scivolamento, cinematicamente ammissibili (controllo dei

campi di entrata e uscita delle superfici di scorrimento).Definire nel dettaglio tutte le condizioni al contorno (livelli di

falda e sue oscillazioni, sovraccarichi, ecc..)

Importante definire i settori di maggiore criticità dello scavo (o pendio) dove concentrare la ricerca delle superfici di scorrimento critiche.




Per i pendii in terra si possono utilizzare uno dei metodi più usuali (Bishop, Janbu, Fellenius, ecc.), su modello bidimensionale, con superfici piane e di forma varia (circolare,…)

Schema del pendio indefinito

Per le scarpate in roccia sono piùrealistiche le analisi condotte su potenziali superfici di rottura lungo giunti di discontinuità preesistenti o di neoformazione, su modelli bidimensionali (cunei) o tridimensionali (stabilità di diedri di roccia che si possono formare dalla combinazione geometrica di due o tre giunti).




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

Stabilità di cunei: scivolamento di un giunto in condizioni pianeMetodo di Hoek e Bray




Analisi di stabilità.

Condizioni statiche ⇒ Approccio 1 Combinazione 2 (A2+M2+R2)

Coefficienti parziali ⇒ Tabelle 6.2.I, 6.2.II e 6.8.1 delle NTC 2008

Azioni ⇒ coefficienti unitari

Condizioni sismiche ⇒ metodo più frequente, “pseudostatico”Coefficienti sismici orizzontale (kh) e verticale (kv)

g

ak sh

max⋅= βhv kk ⋅±= 5.0 βs:coefficiente di riduzione dell’accelerazione

amax: accelerazione massima attesa al sitogTSg aSSaSa ⋅⋅=⋅=max

Amplificazione stratigrafica (SS)

Amplificazione topografica (ST)




Analisi di stabilità dei fronti di scavo e materiali sciolti

Le verifiche vengono effettuate allo Stato Limite Ultimo (SLU), in fase statica e sismica, rispettando la condizione Ed ≤ Rd, dove:

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

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

Ragionando in termini di “fattore di sicurezza Fs = Rd/Ed ≥ 1

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

Pendii naturali. Le verifiche vanno effettuate con coefficienti su azioni e terreni unitari. Secondo le NTC 2008 il livello di sicurezza ritenuto accettabile dal progettista deve essere giustificato dal livello di conoscenze, affidabilità, ecc.. → Rif. D.M. 14/3/88 coefficiente di sicurezza Fs=1.3.




Cedimenti dei rilevati

Convenzionalmente il cedimento degli strati limo-argillosi saturi si compone del contributo di cedimento immediato (Si) e del cedimento differito nel tempo (cedimento di consolidazione, St):

Stot = Si + St

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

Con tale teoria il valore del cedimento è dato dalla

Si può in genere considerare un intervallo di profondità pari a

quello in cui l’incremento delle tensioni medie risulta superiore a

circa il 10% della tensione litostatica verticale efficace media in sito (prima del sovraccarico).

[ ]∑

⋅∆+∆⋅−∆=

n

i i

iyixizi

tE

hs

)(' σσνσ





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

(x; y)

R2R1

R0

a b-a

p

z

x

αβ

γ

Il calcolo può essere svolto con un foglio di calcolo (Excel) oppure attraverso uno dei software in commercio





Per i cedimenti immediati ⇒ modulo di deformabilità non drenato Eu (es. correlazione Eu=200÷500cu - Duncan, 1976,

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

Per i cedimenti di consolidazione ⇒ modulo di deformabilità. Si può valutare come 1/3 del modulo iniziale a piccole

deformazioni (es. stimato con la relazione di Simpson

(1979) E0=800÷1000cu) - coefficiente di Poisson ν = 0.25.

Il modulo edometrico va utilizzato per le condizioni previste dalla teoria della consolidazione monodimensionale

(consolidazione di uno strato senza deformazioni laterali e

con filtrazione verticale)






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

cedimenti di un rilevato.

9) Piano di Monitoraggio

�Per opere particolari, ove sia stato adottato il “metodo

osservazionale” o dove il dimensionamento è fortemente

condizionato da particolari assunzioni (es. livello di falda) o condizioni al contorno (risposta deformativa dei terreni,

sovraccarichi,..), è necessario un piano di monitoraggio (da attuare nelle successive fasi, progettuali o esecutive).

� In funzione del tipo di problema saranno previsti: piezometri, inclinometri, estensimetri, topografia di alta

precisione, ecc...

� In funzione del livello di progettazione indicare il numero e le caratteristiche dei punti di monitoraggio, una planimetria

(eventualmente sezione), i dettagli dei singoli strumenti (profondità, tipo).



Piano di Monitoraggio

�Devono essere fornite le caratteristiche degli strumenti di

misura, il grado di precisione richiesto e le gramdezze da

misurare, con la relativa tempistica.

�Per un piano di monitoraggio esecutivo è necessario

indicare anche i livelli di soglia di attenzione e di allarme

�Per quest’ultimo tipo di piano è indispensabile

l’interazione con il progettista che fornirà le principali grandezze da tenere sotto controllo, la significatività dei

valori e l’indice di vulnerabilità delle strutture da

monitorare



9) Indirizzi per le successive fasi progettuali

�Avviene di frequente che nelle fasi preliminari la

progettazione venga sviluppata con risorse economiche

relativamente contenute, che non consentono l’attuazione di un programma di indagini adeguato.

� In questo caso è consigliabile fornire degli indirizzi per le successive fasi progettuali, con l’indicazione dei livelli

minimi di approfondimento delle indagini da raggiungere.

� In funzione del tipo di opera e del livello di progettazione

possono essere indicate anche il numero e le

caratteristiche delle indagini con una planimetria che indichi le zone (o le opere) che necessitano di indagini



10) Conclusioni

�Valutazione complessiva della fattibilità geotecnica delle

opere in progetto, richiamando il livello di dettaglio delle indagini e delle verifiche raggiunto e l’eventuale necessità

di approfondire gli studi e le indagini nelle successive fasi progettuali



FINE DEL MODULO SULLA RELAZIONE GEOTECNICA



LA RELAZIONE GEOTECNICA PER I PROGETTI...

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