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Problematiche geotecniche Problematiche geotecniche Problematiche geotecniche Problematiche geotecniche nell’approfondimento di banchine esistentinell’approfondimento di banchine esistenti

Prof. Ing. Massimo GrisoliaOrdinario di Geotecnica – Università di Roma “Sapienza”

Lecce, 30 Giugno 2011

Riflessioni di InquadramentoRiflessioni di Inquadramento

RapidaRapida evoluzioneevoluzione quadroquadro esigenzialeesigenziale

Quadriambientali specificie complessi

Approfondimendo dei fondaliAdeguamento e potenziamento

pontili e banchine

Prof. Ing. M. Grisolia– Problematiche geotecniche nell’approfondimento di banchine esistenti

Studi di aggiornamento sull’Ingegneria Studi di aggiornamento sull’Ingegneria OffOff--Shore e MarinaShore e Marina

Quadriambientali specificie complessiStudi ed indagini preliminari

Tipologie di intervento

Criteri di dimensionamentoEffetti della Nuova Normativa Tecnica




Approfondimendo dei fondali Adeguamento e potenziamento

pontili e banchine





Criteri di progettoEffetti della Nuova Normativa Tecnica

M6

Diapositiva 4

M6 Massimo; 29/06/2011


Rapida evoluzione quadro esigenziale

QuadriQuadri ambientaliambientali specificispecificie e complessicomplessi


pontili e banchine



QuadriQuadri ambientaliambientali specificispecificie e complessicomplessiStudi ed indagini preliminari



Inquadramento ambientale e problematiche geotecniche

Aree portuali sono spesso caratterizzate da un complessoassetto stratigrafico e geotecnico



Lavori di ampliamento ed adeguamento Porto Torres (SS)




Lavori di ampliamento porto di Gioia Tauro (RC)

Porto di Civitavecchia (RM)







Lavori di espansione porto di Vado Ligure (SV)




Progetto di ampliamento del porto di Formia (LT)



Taranto…Livorno …. Piombino……



Quadri ambientali specifici e complessi


pontili e banchine



Quadri ambientali specifici e complessiStudi ed indagini preliminari



DAC TestsDAC TestsMulti wall, large samplersMulti wall, large samplers

Tecniche di indagine specificheTecniche di indagine specifiche


High resolution sismic profilesHigh resolution sismic profiles

• Geotechnical investigation: WD < 20mSelf elevating platforms

Site investigation techniques


Techniques: All onshore drilling, sampling and in-situ testing methods

Cone Penetration TestMedium cost investigation conducted from a jack-up rig. The investigation provides an accurate soil strength profile and an interpretation of the geology. Strength parameters from a CPT should to some extend be correlated with strength parameters from lab. tests or in-situ tests from borings.


The jack-up rig “ used to conduct a CPT campaign .

CPT cone with piezometer (CPTU). measure the tip and surface resistance separately, when a force of up to 200 kN is applied. .

The CPT-rig SCOPE with ae27 tonnes rig provides the dead weight for the CPT test

The CPT chart illustrates tip and surface resistance, piezometer pressure and friction ratio .

Vibro Core

A pipe is lowered to the seabed and vibrated into the ground securing a soil sample up to 6 m. The upper geology is hereby known, but the sample is disturbed and can therefore not be used for laboratory strength testing.


BoringHigh cost investigation performed from the jack-up rig. In order to secure sufficient information it was essential to apply the proper drilling method on different soils, perform the necessary in-situ tests and to extract samples for laboratory testing.



• Geotechnical investigation: WD > 20mSpecialised geotechnical vessels

Techniques- Wireline sampling and in-situtesting (CPTU, seismic cone,vane)


Geophysical investigationsLow cost investigations conducted from a ship which provide accurate information of the seabed location, boulders etc. Seismic investigations produce a geology interpretation used for further planning.


The Pinger and Sparker provide seismic data from which a geological profile can be interpreted.

The Side Scan Sonar provides an image revealing the seabed geology, boulders, shipwrecks etc.

The multibeam echo sounder provides very reliable 3D information of the seabed location illustrated in a bathymetry chart

Geophysical / geotechnical investigations



Typical seafloor penetrationranges of geophysical systems


•Seismic refraction and surface waves measurements






pontili e banchine






Linee di intervento Linee di intervento

Schemi tipologici di banchineSchemi tipologici di banchine



a palancolato a gravità a giorno

Interventi con palancole Interventi con palancole Realizzazione al porto di Kaohsiung (Taiwan)




Abbassamento della quota del fondale di 2.5 m

-Installazione di palancole-Iniezione di miscela cementizia e cls nello spazio intermedio

-Impiego di tiranti in testa per controllare gli spostamenti

Realizzazione al porto di Kaohsiung (Taiwan)




Abbassamento della quota del fondale fino a 5 m

Tecnologia VHP grouting (Very High Pressure) +

tiranti

Interventi con palancole Interventi con palancole



5m

10m

2m



Su banchine storiche ?Su banchine storiche ?



Aspetti ambientali

Intervento combinato

Consolidamento – Fondazione – Stabilità globale

Indagini



Criteri di progetto e dimensionamento Nuove Norme tecniche

Interventi su strutture esistenti

Nuove azioni e combinazioni

Azioni sismiche

Schema interventi su banchina

Micropali di cucitura dei massi

Trave di coronamento

Palancolato infisso e getto di livellamento a tergo

Fondale da dragare




Sbulbature iniettate per consolidamento del piano

di fondazione

Sbulbature iniettate per la capacità portante di punta

dei micropali


Aspetti ambientali – Di conservazione

Intervento combinato

Consolidamento – Fondazione – Stabilità globale

Indagini



Criteri di progetto e dimensionamento Nuove Norme tecniche - DM 08

Interventi su strutture esistenti

Nuove azioni e combinazioni

Azioni sismiche

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Interventi su Strutture esistenti Interventi su Strutture esistenti §§8 8

Le tipologie di intervento sulle costruzioni esistenti vengono suddivise in tre categorie principali:- interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme;- interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza




strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme; - riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Interventi su Strutture esistenti Interventi su Strutture esistenti §§8 8

La norma impone che il progettista sappia fare valutazioni dellecondizioni di sicurezza nelle condizioni cheprecedono eseguono l’intervento di adeguamento. A tal fine le verifiche disicurezza possono essereeseguite avvalendosi di adeguati

La norma impone che il progettista sappia fare valutazioni delle condizioni di sicurezza nelle condizioni che precedono e seguono l’intervento di adeguamento. A tal fine le verifiche di sicurezza possono essere eseguite avvalendosi di adeguati “fattori




sicurezza possono essereeseguite avvalendosi di adeguati“fattori di confidenza” da applicare nelle analisi al fine diportare in conto l’effettivo livello di conoscenza del problema.

Criteri di esclusione della verifica a liquefazione

1. eventi sismici attesi di magnitudo M inferiore a 5; 2.accelerazioni massime attese al piano campagna in assenza di manufatti (condi-zioni di campo libero) minori di 0,1g; 3.profondità media stagionale della falda superiore a 15 m dal piano campagna, per

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Sismica e liquefazione Sismica e liquefazione §§7 7




3.profondità media stagionale della falda superiore a 15 m dal piano campagna, per piano campagna sub-orizzontale e strutture con fondazioni superficiali; 4.depositi costituiti da sabbie pulite con resistenza penetrometrica normalizzata (N1)60 > 30 oppure qc1N > 180 dove (N1)60 è il valore della resistenza determinata in prove penetrometriche dinamiche (Standard Penetration Test) normalizzata ad una tensione efficace verticale di 100 kPa e qc1N è il valore della resistenza determinata in prove penetrometriche statiche (Cone Penetration Test) normalizzata ad una tensione efficace verticale di 100 kPa; 5.distribuzione granulometrica esterna alle zone indicate nella Figura 15(a) nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc < 3,5 ed in Figura 15(b) nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc > 3,5.

…depositi…depositi recenti recenti –– fanghi di fanghi di fondale…fondale…??

Metodo di Seed e Idriss

Carico tensionale ciclico “CSR” che esprime il carico sismico

Resistenza ciclica “CRR”che esprime la capacità del terreno di resistere alla liquefazioneCSR

CRRFL =

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Sismica e liquefazione Sismica e liquefazione -- Metodi semplificatiMetodi semplificati




che esprime la capacità del terreno di resistere alla liquefazioneCSR

La verifica a liquefazione può ritenersi soddisfatta per valori di FL superiori ad 1.25.

( ) ( )

−++=2

601601

7.157.963.1exp

FFNN cs

CSR

CRRFL =

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Sismica e liquefazione Sismica e liquefazione §§7 7

resistenza ciclica /tensione ciclica




6060 FFcs

( ) ( ) ( ) ( )

−

+

−

+= 8.24.256.231261.14

exp4

601

3

601

2

601601 cscscscs NNNNCRR

dv

vs

v

media rg

aCSR

'65.0

'max

σσ

στ ==

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Sismica e liquefazione Sismica e liquefazione -- Metodi semplificati Metodi semplificati

Potenziale di liquefazione

20

25

30

4

3

gv

eq '7.0 max

στα =

Metodo previsto dal MOT(Technical Standard for Portand Harbor Facilities)




0

5

10

15

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60

Accelerazione equivalente αααα eq (g)

N6

5

1

3

2

v'σ

( )( ) 165'0041.0

65'019.065 +−

−−=v

vNN

σσ

( )

−++=2

6565

7.157.963.1exp

FFNN cs

Interventi di vibroflottazione

consiste nell’addensare il terreno sabbioso in profondità mediante la vibrazione impressa da una

massa eccentrica rotante calettata in punta su un asta tubolare allo scopo attrezzata.




L’intervento viene realizzato in due fasi: inizialmente viene steso sul fondale in tutta l’area prevista per l’intervento delconsolidamento uno strato di materiale ghiaioso di specifica pezzatura e altezza. Completato lo scarico del mate-riale si procede all’intervento di vibro-compattazione attraverso una sonda vibrante che consente la realizzazione di colonne di materiale compattato ed infisse fino ad una profondità corrispondente al rifiuto strumentale della sonda.

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Verifiche Verifiche

La normativa prevede le seguenti verifiche di stabilità:

capacità portante;scorrimento;




scorrimento;ribaltamento;

stabilità globale.

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Combinazione delle azioni Combinazione delle azioni




AZIONI C1 C2 C3 C4 Sez. Corr.

Sovraccarico banchina 0,5 1 1 0 1

Tiro bitta H 1 0,5 0 1 0

TIro bitta V 1 0,5 0 1 0

Combinazione di carico frequente (SLE)

Banchina Dogana – Sezione 1 - Sismica

Bishop semplificato DM08 A2+M2+R2

Fs = 1,14

Dimensionamento e NTC 08Dimensionamento e NTC 08Verifiche Verifiche di stabilità globale di stabilità globale



Banchina Marittima

Caso A2+M2+R2 A2+M2+R2

Combinazione di Carico Corrente Sismica Corrente Sismica Bitta

Sezione 2 1,64 1,66 1,93 1,49 1,51 1,76

Grazie per l’attenzione



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