relazione geologica e geotecnica con … · relazione geologica e geotecnica con microzonazione...

CASADIO & CO. studio tecnico associato

Via V.Veneto 1/bis – 47100 FORLI’

Tel: 0543 23923 – Email: [email protected] P.I. 03480110406

RELAZIONE GEOLOGICA E GEOTECNICA CON MICROZONAZIONE SISMICA LOCALE

III° livello di approfondimento (delib. RER 112/2007)

Committente: Comune di Forlì DATA: 28/5/2012

PER IL RECUPERO DELLA PALESTRA DELL’AREA

CAMPOSTRINO SITA IN VIA REGNOLI A FORLI’

Il geologo

MARIO CASADIO

mailto:[email protected]

Casadio&Co – studio tecnico associato

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RELAZIONE GEOLOGICA E GEOTECNICA

PER IL RECUPERO DELLA PALESTRA DELL’AREA CAMPOSTRINO SITA IN VIA REGNOLI A FORLI’

SOMMARIO

Premessa ......................................................................................................................................................3

Normativa di riferimento ................................................................................................................................3

Descrizione dell’Intervento .............................................................................................................................4

Morfologia e Geologia del territorio ................................................................................................................4

Indagine Geoelettrica .....................................................................................................................................5

Prove Penetrometriche Statiche CPT (cone penetration test) .......................................................................9

Calcolo dei Valori Caratteristici dei Terreni ..................................................................................................17

Calcolo Portanza e Cedimenti di Fondazioni Superficiali ............................................................................18

Cedimenti Edometrici ..................................................................................................................................21

Verifica del Carico Limite .............................................................................................................................23

Indagine Sismica .........................................................................................................................................29

Elementi di progettazione antisismica .........................................................................................................34

Valutazione dell’Amplificazione Sismica Locale ..........................................................................................36

Primo segnale di riferimento (46) ................................................................................................................41

Secondo segnale di riferimento (126) ..........................................................................................................45

Terzo segnale di riferimento (354) ...............................................................................................................49

Verifica sulla Liquefazione delle Sabbie ......................................................................................................56

Addensamento dei terreni sotto carico ciclico .............................................................................................59

Conclusioni ..................................................................................................................................................60


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PREMESSA

La presente relazione geologica e geotecnica è stata commissionata allo scrivente allo scopo di verificare

le condizioni idrogeologiche e geotecniche di un'area sulla quale sarà recuperato l’edificio ad uso palestra

Campostrino sito in via Oreste Regnoli a Forlì.

Inoltre sull’area sarà anche analizzato il comportamento sismico locale secondo la delibera n.112/2007

della Regione Emilia Romagna.

Geograficamente l’area è inserita nel foglio n. 240132 della carta tecnica regionale.

Lo studio è finalizzato anche alla ricerca dei parametri che consentono la classificazione sismica del

terreno, a tale scopo sono state programmate le seguenti indagini:

Esecuzione di n.2 prove penetrometriche statiche

Rilievo sismico con tromografo e MASW

Rilievo geoelettrico

Ricerca bibliografica.

Alla presente relazione sono allegati:

planimetria area d’intervento a scala 1:500 con ubicazione prove

mappe geoelettriche

sezioni geoelettriche

grafici penetrometrici

corografia a scala 1:5.000

carta geologica alla scala 1:10.000

NORMATIVA DI RIFERIMENTO

Relativamente alla parte geologica, si fa riferimento alle seguenti normative:

- Decreto Ministeriale 14.01.2008

- Testo Unitario - Norme Tecniche per le Costruzioni

- Istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008.

Circolare 2 febbraio 2009.

- Pericolosità sismica e Criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale.

- Allegato al voto n. 36 del 27.07.2007

- Eurocodice 8 (1998)

- Indicazioni progettuali per la resistenza fisica delle strutture

- Parte 5: Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici (stesura finale 2003)


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-

- Eurocodice 7.1 (1997)

- Progettazione geotecnica – Parte I : Regole Generali . - UNI


- Progettazione geotecnica – Parte II : Progettazione assistita da prove di laboratorio (2002). UNI


- Progettazione geotecnica – Parte II : Progettazione assistita con prove in sito(2002). UNI

DESCRIZIONE DELL’INTERVENTO

L’edificio oggetto del presente studio ha una forma rettangolare con lati 28 x 13 metri ed è stato realizzato

alla fine del 1800 e poi ristrutturato e ampliato nei primi anni del ‘900.

La fondazione dell’edificio sono probabilmente nastriformi. Sul retro dello stabile è presente un’area a

quota leggermente più bassa in cui vi è un campo di calcetto.

MORFOLOGIA E GEOLOGIA DEL TERRITORIO

Il lotto qui studiato è posto a circa 31 m s.l.m., morfologicamente si presenta pianeggiante in area

fortemente urbanizzata tra le vie Regnoli, e via Della Torre.

Idrologicamente le acque superficiali sono regimate dal reticolo fognario urbano.

Geologicamente i terreni fanno parte dei depositi alluvionali olocenici costituiti da terreni a grana fine e

strati sabbiosi e ghiaiosi in profondità. Lo spessore degli strati alluvionali non è inferiore ai 140 metri così

come mostra la sezione geologica profonda allegata.

La stratigrafia dell’area superficiale è invece ricavata dalle due prove penetrometriche sino alla profondità

di 15 metri, ed è qui di seguito riportata.

Prova n.1

Prof. Strato

(m)

Descrizione

1.00 Terreno vegetale con riporto

1.40 Argille organiche e terreni misti

6.80 Argilla inorganica molto compatta

8.20 Terre Limo sabbiose - Sabbie Arg. - Limi



13.00 Argilla inorganica compatta



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Prova n.2

Prof. Strato

(m)

Descrizione

1.20 Terreno vegetale con riporto



7.00 Argilla di consistenza media



14.60 Argille sabbiose e limose

Si nota una presenza prevalente di terreni limosi e argillosi intercalati da straterelli sabbioso – limosi tra i

7 e 10 metri. Il primo strato ghiaioso è posto a profondità maggiore di 25 metri.

Nei fori di prova la falda è stata misurata a profondità di 3,2 m (prova n.1) e 3,7 m (prova n.2) che

mostrano una sostanziale uniformità della profondità anche se una debole pendenza in direzione nord est

è verificata.

INDAGINE GEOELETTRICA

L’esplorazione geoelettrica consiste nella determinazione sperimentale del parametro della resistività

apparente. Tale parametro è definito da un sistema composto da coppie di elettrodi. Una prima coppia

(elettrodi energizzanti) immette corrente elettrica nel sottosuolo ed una seconda (elettrodi riceventi) ne

misura la differenza di potenziale. Da tale applicazione è possibile studiare e mettere in evidenza i

contrasti di resistività esistenti tra diverse litologie, fornendo così informazioni sulla presenza di

discontinuità strutturali (faglie, superfici di scorrimento, ...), presenza e andamento della falda acquifera,

presenza di strutture interrate (muri...), individuazione di fenomeni di inquinamento (perdita percolato,

sversamenti, ecc….)

Tali anomalie si riflettono in una deflessione delle linee di corrente che vengono riconosciute come

disomogeneità.

Le misure geoelettriche tomografiche presentano il vantaggio di poter ottenere, nelle aree da indagare,

una copertura estensiva e rapida alla necessaria profondità di indagine, fornendo indicazioni sul

comportamento elettrico dei materiali interessati ed utilizzare questa informazione per mirare o integrare

indagini puntuali dirette quali sondaggi e prove geognostiche allo scopo di estendere sensibilmente la

conoscenza della stratigrafia di terreni in aree soggette a caratterizzazione ambientale e geotecnica.

La tecnica di acquisizione 3D, permette poi di indagare zone non del tutto accessibili superficialmente,

consentendo di ricostruire i valori di resistività e/o caricabilità nel sottosuolo ad esempio al di sotto di aree

edificate.


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Configurazione delle misure

I sistemi di misura più recenti permettono di acquisire dati utilizzando più elettrodi emittenti e riceventi (16,

24, 32, 48 ecc.) mediante stendimenti superficiali con spaziatura tra gli elettrodi a diverse distanze in

funzione della profondità che si deve raggiungere. E’ così possibile ottenere un numero molto alto di

combinazioni, indagando quindi non più solo lungo una verticale, ma lungo tutta una sezione ottenendo

un’informazione bidimensionale o anche tridimensionale.

Le attività di acquisizione dati riguardano la misura dei valori di potenziale e di corrente necessari per il

calcolo della resistività elettrica e della caricabilità (polarizzazione indotta), che vengono restituite e

interpretate secondo immagini tomografiche bidimensionali e tridimensionali.

Tale ricostruzioni in 2-3 dimensioni sono possibili grazie a software di calcolo che creano un modello

(detto “tomografia”) del sito mediante algoritmi di inversione. In questa indagine è stato utilizzato il

software di elaborazione ERTLAB (Geostudi Astier s.r.l.).

Per le ricostruzioni bidimensionali le più usate sono lo schema Wenner, dipolo-dipolo, Wenner-

Schlumberger, polo-dipolo.

Sia il sistema quadripolo di Wenner che quello di Schlumberger prevede i quattro elettrodi allineati di cui i

due più esterni sono quelli trasmettitori; i due sistemi si differenziano per le diverse distanze fra gli

elettrodi. In questi sistemi i valori ricavati sono molto “puliti” in quanto poco influenzati dal rumore di fondo.

Il polo-dipolo è il metodo che indaga la profondità maggiore a parità di condizioni. I due trasmettitori sono

costituiti, da uno remoto (polo) che viene posizionato ad una distanza pari almeno a 5 volte la lunghezza

dello stendimento e da uno variabile sulla sequenza, mentre i due ricevitori sono posti sempre sulla

sequenza tra i due trasmettitori. Quando la sequenza ha una configurazione diversa dalla sezione

(sequenze a L, a U a GRECA, ecc.), questo metodo restituisce una ricostruzione in 3D.

Strumentazione ed elaborazione dati

Per l’esecuzione dei profili si utilizzano opportuni cavi multiconduttori a 48-96 elettrodi; ogni elettrodo viene

infisso nello strato superficiale per una profondità media di 15-20 cm dal piano campagna.

La strumentazione che viene adottata (Syscal R1 a commutazione concentrata, prodotto da IRIS

Instruments, Francia), permette di eseguire misure di alta precisione, con correnti indotte fino ad oltre 2

Ampere, con automatica compensazione del potenziale spontaneo (caduta di tensione esistente tra due

poli in assenza di trasmissione, e spesso fortemente variabile nel breve tempo).

L’elaborazione 2D e 3D delle misure di campagna è prodotta con software proprietario, a discretizzazione

FEM (elementi finiti), correzione topografica, procedura di inversione robusta con possibile inserimento di

vincoli complessi; tale software è capace di ricostruire la distribuzione di resistività reale in due e tre

dimensioni, (Morelli G., 1996).


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Proprietà elettriche del suolo

La resistività elettrica è la grandezza che misura la difficoltà che ha la corrente elettrica ad attraversare i

materiali. Tale caratteristica dipende da vari fattori (descritti in seguito) e quindi può essere utile per

verificare variazioni di tali caratteristiche.

La resistività è la difficoltà opposta da una porzione standard di materiale al passaggio della corrente

elettrica.

La resistività è un parametro variabile non solo da conduttore a conduttore ma anche nel medesimo

conduttore a seconda della sua temperatura.

In generale nelle rocce la resistività diminuisce all’aumentare della temperatura. La resistività delle rocce e

dei suoli dipende principalmente dalla presenza di acqua nei pori. Macrofessure o cavità laddove è

presente l’aria hanno un comportamento elettrico nullo, in cui la resistività tende a valori altissimi. La

resistività delle rocce dipende anche dalla tessitura cioè dalla disposizione, forma e dimensione dei

granuli che la compongono e dai vuoti riempiti di acqua.

La resistività dei sedimenti è controllata principalmente dai seguenti fattori:

grado di saturazione dei pori,

porosità,

salinità del fluido, se presente nei pori,

temperatura,

eventuale presenza di sostanze organiche (idrocarburi, solventi, ecc.),

presenza di argilla,

presenza di minerali particolari (ad esempio le miche),

grado di compattazione.

Nella tabella sottostante si elencano le resistività di alcune rocce (ohm*m):

ROCCE SEDIMENTARIE RESISTIVITA’

CALCARE 100-5000

ARGILLA 1-100

SUOLO COPERTURA 1-100

SUOLO ARGILLOSO 100-103

SUOLO SABBIOSO 100-104

GHIAIA 100-5000

SABBIA 100-103

SABBIE E GHIAIE 100-104

SABBIA SCIOLTA 103-10

5


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CONGLOMERATI 103-10

4

CALCARI MARNOSI 10-100

ARENARIA 100-104

DOLOMIE 103-10

4

MARNA 1-100

QUARZITE 5000-105

ACQUE RESISTIVITA’

Di mare < 0,2

Pura 100-103

Naturale 1-100

Con 20% di sale (NaCl) 0,001

MATERIALI INQUINANTI RESISTIVITA’

Rifiuti domestici 12-30

Fanghi industriali 40-200

Plume contaminato da rifiuti domestici 1-10

Olio esausto 150-700

Il metodo della polarizzazione indotta (IP) si applica contemporaneamente al metodo della tomografia

elettrica di resistività. E’ un fenomeno generato dalla stimolazione di una corrente elettrica che viene

osservata dopo l’applicazione di una tensione nel terreno. Il metodo si basa sull’osservazione della curva

di decadimento del potenziale susseguente all’interruzione della corrente immessa, cioè sulla misura della

“caricabilità” residua trattenuta dal mezzo di indagine sottoposto a corrente ed è espresso in percentuale.

La rielaborazione è la medesima della resistività.

Anche questo parametro è legato alle caratteristiche stratigrafiche e litologiche del sottosuolo e quindi

offre un ulteriore punto di vista per interpretare le varie discontinuità.

Risultati

I due stendimenti ad U hanno consentito di elaborare una mappa tridimensionale delle resistività con due

sezioni che si allegano.

La resistività dei terreni varia dai 10 ai 200 ohm nel campo quindi delle argille e argille-sabbiose.

L’indagine aveva la finalità di localizzare eventuali anomalie che infatti sono emerse in vari punti:

1. anomalie a sud dell’edificio costituite da una linea fognaria e da vari pozzetti e cisterne. Sono

identificabili su una linea e hanno dei punti a maggiore resistività nei punti di ubicazione dei

pozzetti.


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2. Anomalie a nord dell’edificio, lungo il muro di confine, rappresentata da una linea fognaria e

pozzetti.

3. Una anomalia importante sotto al campo di calcetto che ha una dimensione di circa 12 x 18

metri e che si sviluppa sino ad almeno 2,5 metri di profondità. Anomalie di questa dimensione

possono essere prodotte anche da manufatti sotterranei. L’area quindi andrebbe indagata

direttamente con scavi.

PROVE PENETROMETRICHE STATICHE CPT (CONE PENETRATION TEST)

PROVE CPT : METODOLOGIA DELL' INDAGINE

La prova penetrometrica statica CPT (di tipo meccanico) consiste essenzialmente nella misura della

resistenza alla penetrazione di una punta meccanica di dimensioni e caratteristiche standardizzate,

infissa nel terreno a velocità costante (v = 2 cm / sec 0,5 cm / sec ).

La penetrazione viene effettuata tramite un dispositivo di spinta (martinetto idraulico), opportunamente

ancorato al suolo con coppie di coclee ad infissione, che agisce su una batteria doppia di aste (aste

coassiali esterne cave e interne piene), alla cui estremità è collegata la punta.

Lo sforzo necessario per l'infissione è misurato per mezzo di manometri, collegati al martinetto mediante

una testa di misura idraulica.

La punta conica (del tipo telescopico) è dotata di un manicotto sovrastante, per la misura dell'attrito

laterale : punta / manicotto tipo "Begemann".

Le dimensioni della punta / manicotto sono standardizzate, e precisamente :

- diametro Punta Conica meccanica = 35,7 mm

- area di punta Ap = 10 cm2

- angolo di apertura del cono α = 60 °

- superficie laterale del manicotto Am = 150 cm2

Sulla batteria di aste esterne può essere installato un anello allargatore per diminuire l'attrito sulle aste,

facilitandone l'infissione.

REGISTRAZIONE DATI.

Una cella di carico, che rileva gli sforzi di infissione, è montata all'interno di un'unità rimovibile, chiamata

"selettore", che preme alternativamente sull'asta interna e su quella esterna.


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Durante la fase di spinta le aste sono azionate automaticamente da un comando idraulico. L'operatore

deve solamente controllare i movimenti di spinta per l'infissione delle aste.

I valori acquisiti dalla cella di carico sono visualizzati sul display di una Sistema Acquisizione Automatico

(qualora presente) o sui manometri.

Le letture di campagna (che possono essere rilevate dal sistema di acquisizione sia in Kg che in Kg/cm2)

durante l’infissione sono le seguenti:

Lettura alla punta LP = prima lettura di campagna durante l’infissione relativa all’infissione della

sola punta

Lettura laterale LT = seconda lettura di campagna relativa all’infissione della punta+manicotto

Lettura totale LLTT = terza lettura di campagna relativa all’infissione delle aste esterne ( tale

lettura non sempre viene rilevata in quanto non è influente metodologicamente ai fini

interpretativi).

METODOLOGIA DI ELABORAZIONE

I dati rilevati della prova sono quindi una coppia di valori per ogni intervallo di lettura costituiti da LP

(Lettura alla punta) e LT (Lettura della punta + manicotto), le relative resistenze vengono quindi desunte

per differenza, inoltre la resistenza laterale viene conteggiata 20 cm sotto (alla quota della prima lettura

della punta).

Trasferiti i dati ad un PC vengono elaborati da un programma di calcolo “STATIC PROBING” della

GeoStru

La resistenze specifiche Qc (Resistenza alla punta RP ) e Ql (Resistenza Laterale RL o fs attrito

laterale specifico che considera la superficie del manicotto di frizione) vengono desunte tramite opportune

costanti e sulla base dei valori specifici dell’area di base della punta e dell’area del manicotto di frizione

laterale tenendo in debito conto che:

Ap = l’area punta (base del cono punta tipo “Begemann” ) = 10 cm2

Am = area del manicotto di frizione = 150 cm2

Ct = costante di trasformazione =10

La loro elaborazione, interpretazione e visualizzazione grafica consente di “catalogare e parametrizzare” il

suolo attraversato con un’immagine in continuo, che permette anche di avere un raffronto sulle

consistenze dei vari livelli attraversati e una correlazione diretta con sondaggi geognostici per la

caratterizzazione stratigrafica.

La sonda penetrometrica permette inoltre di riconoscere abbastanza precisamente lo spessore delle coltri

sul substrato, la quota di eventuali falde e superfici di rottura sui pendii, e la consistenza in generale

del terreno. L’utilizzo dei dati dovrà comunque essere trattato con spirito critico e possibilmente, dopo

esperienze geologiche acquisite in zona.

I dati di uscita principali sono RP (Resistenza alla punta) e RL (Resistenza laterale o fs, attrito laterale

specifico che considera la superficie del manicotto di frizione) che il programma calcola automaticamente;


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inoltre viene calcolato il Rapporto RP/RL (Rapporto Begemann 1965) e il Rapporto RL/RP (Rapporto

Schmertmann 1978 – FR %- ).

I valori sono calcolati con queste formule:

Qc (RP) = (LP x Ct) / 10 cm² Resistenza alla punta

Ql (RL) ( fs) = [(LT – LP) x Ct] / 150 cm² Resistenza laterale

Qc (RP) = Lettura alla punta LP x Costante di Trasformazione Ct / Superficie Punta Ap

Ql (RL) ( fs) = Lettura laterale LT- Lettura alla punta LP x Costante di Trasformazione Ct / Am

area del manicotto di frizione

N.B.

Ap = 10 cm2 e Am = 150 cm2

la resistenza laterale viene conteggiata 20 cm sotto (alla quota della prima lettura della punta)

CORRELAZIONI

Scegliendo il tipo di interpretazione litologica (consigliata o meno a seconda del tipo di penetrometro

utilizzato) si ha in automatico la stratigrafia con il passo dello strumento ed interpolazione automatica degli

strati. Il programma esegue inoltre il grafico (per i vari autori) Profondità/Valutazioni litologiche, per

visualizzare in maniera diretta l’andamento delle litologie presenti lungo la verticale indagata.

INTERPRETAZIONI LITOLOGICHE ( Autori di riferimento)

Schmertmann1978 ( consigliato per CPT)

L’utilizzo della stratigrafia dovrà comunque essere trattato con spirito critico e possibilmente, dopo

esperienze geologiche acquisite in zona.

CORRELAZIONI GEOTECNICHE

Scegliendo il tipo di interpretazione litologica si ha in automatico la stratigrafia con il passo dello strumento

ed interpolazione automatica degli strati.

Ad ogni strato mediato il programma calcola la Qc media, la fs media, il peso di volume naturale medio, il

comportamento geotecnico (coesivo, incoerente o coesivo-incoerente), ed applica una texture.

TERRENI INCOERENTI

Angolo di Attrito

Angolo di Attrito (Caquot) - per sabbie N.C. e S.C. non cementate e per prof. > 2 mt. in terreni saturi o > 1 mt. non saturi

Densità relativa (%)

Densità Relativa (Jamiolkowski 1985)

Modulo di Young

Modulo di Young (ISOPT-1 1988) Ey (50) - per sabbie OC sovraconsolidate e SC

Modulo Edometrico


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Modulo Edometrico (Mitchell & Gardner 1975) – valido per sabbie

Peso di Volume Gamma

Peso di Volume Gamma (Meyerhof) -

Peso di Volume Gamma saturo (Meyerhof ) -

Modulo di deformazione di taglio

Imai & Tonouchi (1982) elaborazione valida soprattutto per sabbie e per tensioni litostatiche comprese tra 0,5 - 4,0 kg/cmq.

Fattori di compressibilità

Ramo di carico C ( autori vari)

Ramo di carico medio Crm (autori vari)

OCR - Grado di Sovraconsolidazione

Grado di Sovraconsolidazione OCR (Piacentini-Righi Inacos 1978)

MODULO DI REAZIONE Ko (Kulhawy Maine, 1990).

CORRELAZIONE NSPT Meardi – Meigh 1972

TERRENI COESIVI

Coesione Non Drenata

Coesione non drenata (Baligh ed altri 1976-1980) in tale elaborazione occorre inserire il valore di Nk (generalmente 20)

Modulo Edometrico-Confinato

Metodo generale del modulo edometrico.

Peso di Volume Gamma

Peso di Volume terreni coesivi (t/mq) (Meyerhof)

Peso di Volume saturo terreni coesivi (t/mq) (Meyerhof)

Modulo di deformazione di taglio

Imai & Tonouchi (1982)

OCR

Grado di Sovraconsolidazione OCR (Piacentini-Righi Inacos 1978)

Permeabilità

Coefficiente di Permeabilità K (Piacentini-Righi, 1988) .

PROVA N.1 Committente: Comune di Forlì

Strumento utilizzato: PAGANI TG 63 (200 kN)

Prova eseguita in data: 08/05/2012

Profondità prova: 14.60 mt

Località: Forlì

Profondità

(m)

Lettura punta

(Kg/cm²)

Lettura laterale

(Kg/cm²)

qc

(Kg/cm²)

fs

(Kg/cm²)

qc/fs

Begemann

fs/qcx100

(Schmertmann)

0.20 44.0 0.0 44.1 2.3 19.2 5.2

0.40 30.0 64.0 30.1 4.6 6.5 15.3

0.60 43.0 112.0 43.1 3.7 11.6 8.6

0.80 63.0 118.0 63.1 1.5 42.1 2.4


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1.00 48.0 71.0 48.1 3.2 15.0 6.7

1.20 15.0 63.0 15.3 1.9 8.1 12.4

1.40 16.0 45.0 16.3 1.3 12.5 8.0

1.60 19.0 38.0 19.3 1.5 12.9 7.8

1.80 24.0 47.0 24.3 1.5 16.2 6.2

2.00 37.0 60.0 37.3 2.7 13.8 7.2

2.20 40.0 81.0 40.4 2.7 15.0 6.7

2.40 38.0 78.0 38.4 2.8 13.7 7.3

2.60 22.0 64.0 22.4 1.6 14.0 7.1

2.80 17.0 41.0 17.4 1.1 15.8 6.3

3.00 16.0 33.0 16.4 1.0 16.4 6.1

3.20 21.0 36.0 21.6 1.0 21.6 4.6

3.40 24.0 39.0 24.6 1.3 18.9 5.3

3.60 24.0 43.0 24.6 1.5 16.4 6.1

3.80 28.0 51.0 28.6 1.7 16.8 5.9

4.00 33.0 59.0 33.6 1.9 17.7 5.7

4.20 34.0 63.0 34.7 2.0 17.4 5.8

4.40 31.0 61.0 31.7 1.7 18.6 5.4

4.60 28.0 54.0 28.7 1.6 17.9 5.6

4.80 22.0 46.0 22.7 1.2 18.9 5.3

5.00 20.0 38.0 20.7 1.1 18.8 5.3

5.20 25.0 41.0 25.8 1.3 19.8 5.0

5.40 27.0 46.0 27.8 1.5 18.5 5.4

5.60 25.0 47.0 25.8 1.3 19.8 5.0

5.80 21.0 40.0 21.8 1.2 18.2 5.5

6.00 21.0 39.0 21.8 1.1 19.8 5.0

6.20 21.0 37.0 22.0 1.1 20.0 5.0

6.40 21.0 38.0 22.0 0.9 24.4 4.1

6.60 21.0 35.0 22.0 1.5 14.7 6.8

6.80 19.0 41.0 20.0 0.9 22.2 4.5

7.00 41.0 54.0 42.0 1.0 42.0 2.4

7.20 48.0 63.0 49.1 0.7 70.1 1.4

7.40 42.0 52.0 43.1 1.7 25.4 3.9

7.60 29.0 55.0 30.1 1.0 30.1 3.3

7.80 75.0 90.0 76.1 1.9 40.1 2.5

8.00 34.0 62.0 35.1 1.3 27.0 3.7

8.20 56.0 75.0 57.2 1.7 33.6 3.0

8.40 26.0 51.0 27.2 2.3 11.8 8.5

8.60 15.0 49.0 16.2 0.7 23.1 4.3

8.80 19.0 30.0 20.2 0.7 28.9 3.5

9.00 19.0 30.0 20.2 0.8 25.3 4.0

9.20 15.0 27.0 16.4 0.3 54.7 1.8

9.40 17.0 22.0 18.4 0.9 20.4 4.9

9.60 51.0 64.0 52.4 0.5 104.8 1.0

9.80 26.0 33.0 27.4 1.9 14.4 6.9

10.00 22.0 50.0 23.4 0.7 33.4 3.0

10.20 15.0 26.0 16.5 0.9 18.3 5.5

10.40 16.0 29.0 17.5 0.7 25.0 4.0

10.60 15.0 26.0 16.5 0.9 18.3 5.5

10.80 16.0 29.0 17.5 0.9 19.4 5.1

11.00 16.0 30.0 17.5 0.8 21.9 4.6

11.20 19.0 31.0 20.7 0.9 23.0 4.3

11.40 16.0 29.0 17.7 0.8 22.1 4.5

11.60 13.0 25.0 14.7 0.7 21.0 4.8

11.80 15.0 26.0 16.7 0.7 23.9 4.2

12.00 18.0 29.0 19.7 0.5 39.4 2.5

12.20 26.0 34.0 27.8 1.7 16.4 6.1

12.40 19.0 45.0 20.8 0.9 23.1 4.3

12.60 16.0 30.0 17.8 0.9 19.8 5.1

12.80 15.0 29.0 16.8 0.9 18.7 5.4

13.00 16.0 30.0 17.8 0.9 19.8 5.1

13.20 20.0 34.0 21.9 1.0 21.9 4.6


Pag. 14

13.40 17.0 32.0 18.9 1.0 18.9 5.3

13.60 16.0 31.0 17.9 1.1 16.3 6.1

13.80 19.0 36.0 20.9 1.2 17.4 5.7

14.00 20.0 38.0 21.9 1.2 18.3 5.5

14.20 17.0 35.0 19.1 1.3 14.7 6.8

14.40 16.0 36.0 18.1 1.1 16.5 6.1

14.60 18.0 35.0 20.1 0.0 0.0

Prof. Strato

(m)

qc

Media

(Kg/cm²)

fs

Media

(Kg/cm²)

Gamma

Medio

(t/m³)

Comp. Geotecnico Descrizione

1.00 46.1 3.3 2.1 Incoerente-Coesivo Terreno vegetale con riporto

1.40 15.8 1.6 1.9 Coesivo Argille organiche e terreni misti

6.80 25.8 1.5 2.0 Coesivo Argilla inorganica molto compatta

8.20 47.5 1.3 2.1 Incoerente-Coesivo Terre Limo sabbiose - Sabbie Arg. -

Limi


10.00 34.4 1.0 2.0 Incoerente-Coesivo Terre Limo sabbiose - Sabbie Arg. -

Limi

13.00 18.4 0.9 1.9 Coesivo Argilla inorganica compatta


STIMA PARAMETRI GEOTECNICI MEDI

Nr: Numero progressivo strato

Prof: Profondità strato (m)

Tipo: C: Coesivo. I: Incoerente. CI: Coesivo-Incoerente

Cu: Coesione non drenata (Kg/cm²)

Eu: Modulo di defomazione non drenato (Kg/cm²)

Mo: Modulo Edometrico (Kg/cm²)

G: Modulo di deformazione a taglio (Kg/cm²)

OCR: Grado di sovraconsolidazione

Puv: Peso unità di volume (t/m³)

PuvS: Peso unità di volume saturo (t/m³)

Dr: Densità relativa (%)

Fi: Angolo di resistenza al taglio (°)

Ey: Modulo di Young (Kg/cm²)

Vs: Velocità onde di taglio (m/s)

Nr. Prof. Tipo Cu Eu Mo G OCR Puv PuvS Dr Fi Ey Vs

1 1.00 CI 2.3 1724.8 69.2 290.9 >9 2.1 2.2 100.0 40.0 184.4 343.55

2 1.40 C 0.8 583.2 63.2 151.2 >9 1.9 2.0 -- -- -- 230.43

3 6.80 C 1.3 939.9 51.6 204.0 >9 2.0 2.1 -- -- -- 254.05

4 8.20 CI 2.3 1740.6 71.3 296.2 >9 2.1 2.2 34.1 28.6 524.3 345.98

5 9.40 C 0.9 697.0 79.2 173.5 5.8 2.0 2.0 -- -- -- 241.01

6 10.00 CI 1.7 1241.3 68.8 243.2 6.9 2.1 2.1 17.6 26.1 448.5 320.71

7 13.00 C 0.8 635.1 73.6 165.9 4.3 1.9 2.0 -- -- -- 237.52

8 14.60 C 0.9 683.6 79.6 174.1 4.2 2.0 2.0 -- -- -- 241.26


Pag. 15

PROVA N.2

Committente: Comune di Forlì

Strumento utilizzato: PAGANI TG 63 (200 kN)

Prova eseguita in data: 08/05/2012

Profondità prova: 14.60 mt

Località: Forlì

Profondità

(m)

Lettura punta

(Kg/cm²)

Lettura laterale

(Kg/cm²)

qc

(Kg/cm²)

fs

(Kg/cm²)

qc/fs

Begemann

fs/qcx100

(Schmertmann)

0.20 55.0 0.0 55.1 1.6 34.4 2.9

0.40 34.0 58.0 34.1 0.8 42.6 2.3

0.60 87.0 99.0 87.1 2.2 39.6 2.5

0.80 41.0 74.0 41.1 3.1 13.3 7.5

1.00 18.0 65.0 18.1 1.5 12.1 8.3

1.20 20.0 43.0 20.3 1.6 12.7 7.9

1.40 27.0 51.0 27.3 1.9 14.4 7.0

1.60 29.0 58.0 29.3 3.1 9.5 10.6

1.80 47.0 94.0 47.3 2.3 20.6 4.9

2.00 28.0 62.0 28.3 2.3 12.3 8.1

2.20 26.0 61.0 26.4 2.3 11.5 8.7

2.40 18.0 52.0 18.4 1.4 13.1 7.6

2.60 23.0 44.0 23.4 1.1 21.3 4.7

2.80 21.0 38.0 21.4 1.0 21.4 4.7

3.00 16.0 31.0 16.4 0.7 23.4 4.3

3.20 13.0 24.0 13.6 0.7 19.4 5.1

3.40 13.0 23.0 13.6 0.6 22.7 4.4

3.60 13.0 22.0 13.6 0.7 19.4 5.1

3.80 13.0 23.0 13.6 0.6 22.7 4.4

4.00 12.0 21.0 12.6 0.5 25.2 4.0

4.20 10.0 18.0 10.7 0.5 21.4 4.7

4.40 14.0 21.0 14.7 0.7 21.0 4.8

4.60 12.0 22.0 12.7 0.7 18.1 5.5

4.80 12.0 22.0 12.7 0.7 18.1 5.5

5.00 19.0 30.0 19.7 1.0 19.7 5.1

5.20 18.0 33.0 18.8 1.1 17.1 5.9

5.40 20.0 36.0 20.8 1.0 20.8 4.8

5.60 24.0 39.0 24.8 1.1 22.5 4.4

5.80 23.0 40.0 23.8 1.3 18.3 5.5

6.00 22.0 41.0 22.8 1.1 20.7 4.8

6.20 21.0 38.0 22.0 1.1 20.0 5.0

6.40 18.0 34.0 19.0 0.9 21.1 4.7

6.60 16.0 30.0 17.0 0.7 24.3 4.1

6.80 14.0 25.0 15.0 0.9 16.7 6.0

7.00 22.0 35.0 23.0 0.7 32.9 3.0

7.20 39.0 50.0 40.1 1.9 21.1 4.7

7.40 39.0 67.0 40.1 0.8 50.1 2.0

7.60 48.0 60.0 49.1 1.3 37.8 2.6

7.80 63.0 82.0 64.1 0.9 71.2 1.4

8.00 48.0 61.0 49.1 0.8 61.4 1.6

8.20 47.0 59.0 48.2 0.9 53.6 1.9

8.40 99.0 113.0 100.2 1.2 83.5 1.2

8.60 48.0 66.0 49.2 2.1 23.4 4.3

8.80 28.0 60.0 29.2 1.5 19.5 5.1

9.00 19.0 41.0 20.2 0.9 22.4 4.5

9.20 39.0 52.0 40.4 1.1 36.7 2.7

9.40 15.0 32.0 16.4 1.1 14.9 6.7

9.60 37.0 53.0 38.4 0.6 64.0 1.6

9.80 48.0 57.0 49.4 2.0 24.7 4.0

10.00 20.0 50.0 21.4 1.0 21.4 4.7

10.20 12.0 27.0 13.5 1.0 13.5 7.4

10.40 15.0 30.0 16.5 0.7 23.6 4.2


Pag. 16

10.60 17.0 28.0 18.5 0.5 37.0 2.7

10.80 16.0 24.0 17.5 0.7 25.0 4.0

11.00 14.0 25.0 15.5 0.7 22.1 4.5

11.20 17.0 28.0 18.7 0.9 20.8 4.8

11.40 15.0 29.0 16.7 0.7 23.9 4.2

11.60 12.0 22.0 13.7 0.7 19.6 5.1

11.80 17.0 28.0 18.7 1.5 12.5 8.0

12.00 20.0 43.0 21.7 0.7 31.0 3.2

12.20 15.0 26.0 16.8 0.9 18.7 5.4

12.40 15.0 28.0 16.8 0.6 28.0 3.6

12.60 15.0 24.0 16.8 1.1 15.3 6.5

12.80 11.0 28.0 12.8 0.8 16.0 6.3

13.00 10.0 22.0 11.8 0.7 16.9 5.9

13.20 19.0 30.0 20.9 1.1 19.0 5.3

13.40 15.0 32.0 16.9 0.5 33.8 3.0

13.60 29.0 36.0 30.9 1.2 25.8 3.9

13.80 16.0 34.0 17.9 0.8 22.4 4.5

14.00 16.0 28.0 17.9 0.7 25.6 3.9

14.20 20.0 30.0 22.1 0.8 27.6 3.6

14.40 18.0 30.0 20.1 1.0 20.1 5.0

14.60 18.0 33.0 20.1 0.0 0.0

Prof. Strato

(m)

qc

Media

(Kg/cm²)

fs

Media

(Kg/cm²)

Gamma

Medio

(t/m³)

Comp. Geotecnico Descrizione

1.20 42.6 1.8 2.1 Incoerente-Coesivo Terreno vegetale con riporto

2.20 31.7 2.4 2.0 Coesivo Argilla inorganica molto

compatta


7.00 20.6 1.0 2.0 Coesivo Argilla di consistenza media

10.00 43.7 1.2 2.0 Incoerente-Coesivo Terre Limo sabbiose - Sabbie

Arg. - Limi


14.60 20.9 0.8 2.0 Incoerente-Coesivo Argille sabbiose e limose

STIMA PARAMETRI GEOTECNICI

Nr: Numero progressivo strato

Prof: Profondità strato (m)

Tipo: C: Coesivo. I: Incoerente. CI: Coesivo-Incoerente

Cu: Coesione non drenata (Kg/cm²)

Eu: Modulo di defomazione non drenato (Kg/cm²)

Mo: Modulo Edometrico (Kg/cm²)

G: Modulo di deformazione a taglio (Kg/cm²)

OCR: Grado di sovraconsolidazione

Puv: Peso unità di volume (t/m³)

PuvS: Peso unità di volume saturo (t/m³)

Dr: Densità relativa (%)

Fi: Angolo di resistenza al taglio (°)

Ey: Modulo di Young (Kg/cm²)

Vs: Velocità onde di taglio (m/s)

Nr. Prof. Tipo Cu Eu Mo G OCR Puv PuvS Dr Fi Ey Vs

1 1.20 CI 2.1 1592.8 85.2 277.2 >9 2.1 2.2 100.0 38.7 194.7 337.24

2 2.20 C 1.6 1175.6 63.4 231.4 >9 2.0 2.1 -- -- -- 264.68

3 4.80 C 0.7 543.8 60.8 147.7 8.2 1.9 2.0 -- -- -- 228.66

4 7.00 C 1.0 737.0 61.8 177.8 7.5 2.0 2.1 -- -- -- 242.92

5 10.00 CI 2.1 1593.5 87.4 281.5 >9 2.1 2.2 28.6 27.6 513.5 339.26

6 13.00 C 0.7 559.1 65.6 154.7 3.8 1.9 2.0 -- -- -- 232.15

7 14.60 CI 1.0 719.8 62.7 179.4 3.9 2.0 2.0 5.0 22.2 321.9 285.27


Pag. 17

CALCOLO DEI VALORI CARATTERISTICI DEI TERRENI

Il calcolo dei valori caratteristici è stato eseguito utilizzando il software CVSOIL che consente di elaborare

i dati forniti dalle prove e ricavare il 5° percentile da una curva statistica con distribuzione standard. Le

seguenti tabelle riassumono i dati ottenuti che saranno poi utilizzati nel calcolo della portanza e dei

cedimenti.

Sondaggio n. 1

Angolo di resistenza

al taglio

[°]

Coesione drenata

[kN/mq]

Coesione non drenata

[kN/mq]

Modulo di compressibilità

edometrica

[kN/mq]

Modulo di Young

[kN/mq]

Peso di volume naturale

[kN/mc]

Peso di volume saturo

[kN/mc]

Terreno vegetale con riporto

39.90 308.68 139.64 5839.82 24751.98 17.78 20.44

Argille organiche e terreni misti

-- -- 70.77 4655.40 -- 18.81 19.60

Argilla inorganica molto compatta

25.32 103.16 70.65 3301.06 30280.97 18.68 19.81

Terre Limo sabbiose - Sabbie Arg. - Limi

25.88 90.69 -- 5156.18 34603.13 17.18 20.12


22.26 92.95 47.93 3072.25 23267.63 16.93 19.61


21.30 108.26 127.97 2609.81 18440.61 16.93 19.97

Argilla inorganica compatta

22.27 77.45 53.52 3708.60 25905.95 17.55 19.28


21.91 -- 74.93 3975.51 30355.51 18.92 19.71

Sondaggio n. 2

Angolo di resistenza

al taglio

[°]

Coesione drenata

[kN/mq]


[kN/mq]

Modulo di compressibilità

edometrica

[kN/mq]

Modulo di Young

[kN/mq]

Peso di volume naturale

[kN/mc]

Peso di volume saturo

[kN/mc]

Terreno vegetale con riporto

39.76 72.77 26.37 1524.85 5829.98 16.68 19.75


34.12 230.21 124.35 3389.47 34412.52 17.79 20.52


-- -- 40.19 4339.04 -- 18.12 18.90

Argilla di consistenza media

23.07 67.85 72.08 3674.63 23671.23 17.54 19.66


26.00 178.44 57.08 3585.27 38905.44 17.10 19.76


21.37 66.69 50.10 3546.87 22748.26 17.54 18.93

Argille sabbiose e limose

20.29 47.86 75.30 2855.09 20252.93 16.96 19.73


Pag. 18

CALCOLO PORTANZA E CEDIMENTI DI FONDAZIONI SUPERFICIALI

NORMATIVE DI RIFERIMENTO

Norme tecniche per le Costruzioni 2008

Norme tecniche per le costruzioni D.M. 14 gennaio 2008.

Eurocodice 7

Progettazione geotecnica – Parte 1: Regole generali.

Eurocodice 8

Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture - Parte 5: Fondazioni, strutture di

contenimento ed aspetti geotecnici.

CARICO LIMITE DI FONDAZIONI SU TERRENI

Il carico limite di una fondazione superficiale può essere definito con riferimento a quel valore del carico,

maggiore del precedente, per il quale il fenomeno di rottura si è esteso ad un ampio volume del suolo

(metodo di Prandtl e successivi).

All'atto della rottura si verifica la plasticizzazione del materiale racchiuso fra la superficie limite del

semispazio e la superficie GFBCD.

Nel triangolo AEB la rottura avviene secondo due famiglie di segmenti rettilinei ed inclinati di 45°+ /2

rispetto all'orizzontale.

Nelle zone ABF e EBC la rottura si produce lungo due famiglie di linee, l'una costituita da segmenti

rettilinei passanti rispettivamente per i punti A ed E e l'altra da archi di de famiglie di spirali logaritmiche.

I poli di queste sono i punti A ed E. Nei triangoli AFG e ECD la rottura avviene su segmenti inclinati di

±(45°+ /2 ) rispetto alla verticale.

2b

EA

B C

DG

F


Pag. 19

Formula Brich-Hansen (EC 7 – EC 8)

Affinché una fondazione possa resistere il carico di progetto con sicurezza nei riguardi della rottura

generale, per tutte le combinazioni di carico relative allo SLU (stato limite ultimo), deve essere soddisfatta

la seguente disuguaglianza:

Vd ≤ Rd

Dove Vd è il carico di progetto allo SLU, normale alla base della fondazione, comprendente anche il peso

della fondazione stessa; mentre Rd è il carico limite di progetto della fondazione nei confronti di carichi

normali , tenendo conto anche dell’effetto di carichi inclinati o eccentrici.

Nella valutazione analitica del carico limite di progetto Rd si devono considerare le situazioni a breve e a

lungo termine nei terreni a grana fine.

Il carico limite di progetto in condizioni non drenate si calcola come:

R/A’ = (2 + ) cu sc ic +q

Dove:

A’ = B’ L’ area della fondazione efficace di progetto, intesa, in caso di carico eccentrico, come

l’area ridotta al cui centro viene applicata la risultante del carico.

cu Coesione non drenata.

q pressione litostatica totale sul piano di posa.

sc Fattore di forma

sc = 1 + 0,2 (B’/L’) per fondazioni rettangolari

sc = 1,2 per fondazioni quadrate o circolari.

ic Fattore correttivo per l’inclinazione del carico dovuta ad un carico H.

uc c'A/H115,0i

Per le condizioni drenate il carico limite di progetto è calcolato come segue.

R/A’ = c’ Nc sc ic + q’ Nq sq iq + 0,5 ’ B’ N s i

dove:

'tan15.1

'cot1

2/'45tan2'tan

q

qc

q

NN

NN

eN

Fattori di forma

'sen'L/'B1sq per forma rettangolare

'sen1sq per forma quadrata o circolare

'L/'B3,01s per forma rettangolare

7,0s per forma quadrata o circolare

1N/1Nss qqqc per forma rettangolare, quadrata o circolare.


Pag. 20

Fattori inclinazione risultante dovuta ad un carico orizzontale H parallelo a L’

iq = i = 1- H / (V + A’ c’ cot ’)

ic = (iq Nq -1) / ( Nq – 1)

Fattori inclinazione risultante dovuta ad un carico orizzontale H parallelo a B’

1N/1Nii

'cot'c'AV/H1i

'cot'c'AV/H7,01i

qqqc

3

3q

Oltre ai fattori correttivi di cui sopra sono considerati quelli complementari della profondità del piano di

posa e dell’inclinazione del piano di posa e del piano campagna (Hansen).

FATTORI CORRETTIVI SISMICI: PAOLUCCI E PECKER

Per tener conto degli effetti inerziali indotti dal sisma sulla determinazione del qlim vengono introdotti i

fattori correttivi z:

q

hc

hq

zz

kz

tg

kz

32,01

1

35,0

Dove Kh è il coefficiente sismico orizzontale.

Calcolo coefficienti sismici

Le NTC 2008 calcolano i coefficienti Kh e Kv in dipendenza di vari fattori:

Kh = (amax/g)

Kv=±0,5×Kh

= coefficiente di riduzione accelerazione massima attesa al sito;

amax = accelerazione orizzontale massima attesa al sito;

g = accelerazione di gravità;

Tutti i fattori presenti nelle precedenti formule dipendono dall’accelerazione massima attesa sul sito di

riferimento rigido e dalle caratteristiche geomorfologiche del territorio.

amax = SS ST ag

SS (effetto di amplificazione stratigrafica): 0.90 ≤Ss≤ 1.80; è funzione di F0 (Fattore massimo di

amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale) e della categoria di suolo (A, B, C, D, E).

ST (effetto di amplificazione topografica) per fondazioni in prossimità di pendi.

Il valore di ST varia con il variare delle quattro categorie topografiche introdotte:

T1 (ST = 1.0) T2 (ST = 1.20) T3(ST =1.20) T4(ST = 1.40).


Pag. 21

Questi valori sono calcolati come funzione del punto in cui si trova il sito oggetto di analisi. Il parametro di

entrata per il calcolo è il tempo di ritorno dell’evento sismico che è valutato come segue:

TR=-VR/ln(1-PVR)

Con VR vita di riferimento della costruzione e PVR probabilità di superamento, nella vita di riferimento,

associata allo stato limite considerato. La vita di riferimento dipende dalla vita nominale della costruzione

e dalla classe d’uso della costruzione (in linea con quanto previsto al punto 2.4.3 delle NTC). In ogni caso

VR dovrà essere maggiore o uguale a 35 anni.

Per l'applicazione dell'Eurocodice 8 (progettazione geotecnica in campo sismico) il coefficiente sismico

orizzontale viene così definito:

Kh = agR · γI ·S / (g)

agR : accelerazione di picco di riferimento su suolo rigido affiorante,

γI: fattore di importanza,

S: soil factor e dipende dal tipo di terreno (da A ad E).

ag = agR · γI

è la “design ground acceleration on type A ground”.

Il coefficiente sismico verticale Kv è definito in funzione di Kh, e vale:

Kv = ± 0.5 ·Kh

CEDIMENTI EDOMETRICI

Il calcolo dei cedimenti con l’approccio edometrico consente di valutare un cedimento di consolidazione di

tipo monodimensionale, prodotto dalle tensioni indotte da un carico applicato in condizioni di espansione

laterale impedita. Pertanto la stima effettuata con questo metodo va considerata come empirica, piuttosto

che teorica.

Tuttavia la semplicità d’uso e la facilità di controllare l’influenza dei vari parametri che intervengono nel

calcolo, ne fanno un metodo molto diffuso.

L’approccio edometrico nel calcolo dei cedimenti passa essenzialmente attraverso due fasi:

il calcolo delle tensioni verticali indotte alle varie profondità con l’applicazione della teoria dell’elasticità;

la valutazione dei parametri di compressibilità attraverso la prova edometrica.

In riferimento ai risultati della prova edometrica, il cedimento è valutato come:

'0

'0log

0v

vvRR

se si tratta di un terreno sovraconsolidato (OCR>1), ossia se l’incremento di tensione dovuto

all’applicazione del carico non fa superare la pressione di preconsolidazione ’p ( vv

'

0 < ’p).


Pag. 22

Se invece il terreno è normalconsolidato ('

0v = ’p) le deformazioni avvengono nel tratto di compressione

e il cedimento è valutato come:

'0

'0log

0v

vvCR

dove:

RR Rapporto di ricompressione;

CR Rapporto di compressione;

H0 spessore iniziale dello strato;

’v0 tensione verticale efficace prima dell’applicazione del carico.

v incremento di tensione verticale dovuto all’applicazione del carico.

In alternativa ai parametri RR e CR si fa riferimento al modulo edometrico M; in tal caso però occorre

scegliere opportunamente il valore del modulo da utilizzare, tenendo conto dell’intervallo tensionale

( vv

'

0 ) significativo per il problema in esame.

L’applicazione corretta di questo tipo di approccio richiede:

la suddivisione degli strati compressibili in una serie di piccoli strati di modesto spessore (< 2.00 m);

la stima del modulo edometrico nell’ambito di ciascuno strato;

il calcolo del cedimento come somma dei contributi valutati per ogni piccolo strato in cui è stato suddiviso

il banco compressibile.

Molti usano le espressioni sopra riportate per il calcolo del cedimento di consolidazione tanto per le argille

quanto per le sabbie di granulometria da fina a media, perché il modulo di elasticità impiegato è ricavato

direttamente da prove di consolidazione. Tuttavia, per terreni a grana più grossa le dimensioni dei provini

edometrici sono poco significative del comportamento globale dello strato e, per le sabbie, risulta

preferibile impiegare prove penetrometriche statiche e dinamiche.

Cedimento secondario

Il cedimento secondario è calcolato facendo riferimento alla relazione:

100

logT

TCcs

in cui:

Hc è l’altezza dello strato in fase di consolidazione;

C è il coefficiente di consolidazione secondaria come pendenza nel tratto secondario della curva

cedimento-logaritmo tempo;

T tempo in cui si vuole il cedimento secondario;

T100 tempo necessario all’esaurimento del processo di consolidazione primaria.


Pag. 23

VERIFICA DEL CARICO LIMITE

Non avendo informazioni sulla natura della struttura fondale, si ipotizzano due tipologie una nastriforme a

e una a platea entrambe a profondità di 1.2 metri.

I dati geotecnici utilizzati sono quelli della prova n.2 che hanno valori più cautelativi.

Fondazione Nastriforme a -1.2 metro

DATI GENERALI

=========================================

Azione sismica NTC 2008

Larghezza fondazione 1.5 m

Lunghezza fondazione 15.0 m

Profondità piano di posa 1.2 m

Altezza di incastro 0.5 m

Profondità falda 3.7 m

=========================================

SISMA

=========================================

Accelerazione massima (ag/g) 0.099

Effetto sismico secondo NTC(C7.11.5.3.1)

Fattore di struttura [q] 3

Periodo fondamentale vibrazione [T] 0.25


Pag. 24

Coefficiente intensità sismico terreno [Khk] 0.0199

Coefficiente intensità sismico struttura [Khi] 0.2386

=========================================

Coefficienti sismici [N.T.C.]

========================================================================

Dati generali

Tipo opera: 2 - Opere ordinarie

Classe d'uso: Classe II

Vita nominale: 50.0 [anni]

Vita di riferimento: 50.0 [anni]

Parametri sismici su sito di riferimento

Categoria sottosuolo: C

Categoria topografica: T1

S.L.

Stato limite

TR

Tempo ritorno

[anni]

ag

[m/s²]

F0

[-]

TC*

[sec]

S.L.O. 30.0 0.65 2.4 0.26

S.L.D. 50.0 0.82 2.39 0.27

S.L.V. 475.0 2.01 2.43 0.31

S.L.C. 975.0 2.52 2.49 0.32

Coefficienti sismici orizzontali e verticali

Opera: Stabilità dei pendii e Fondazioni

S.L.

Stato limite

amax

[m/s²]

beta

[-]

kh

[-]

kv

[sec]

S.L.O. 0.975 0.2 0.0199 0.0099

S.L.D. 1.23 0.2 0.0251 0.0125

S.L.V. 2.8163 0.28 0.0804 0.0402

S.L.C. 3.3165 0.28 0.0947 0.0473

Carichi di progetto agenti sulla fondazione Nr. Nome

combinazione Pressione normale di progetto [kN/m²]

N [kN]

Mx [kN·m]

My [kN·m]

Hx [kN]

Hy [kN]

Tipo

1 A1+M1+R3 300.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Progetto

2 Sisma 300.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Progetto

3 S.L.E. 300.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Servizio

4 S.L.D. 300.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Servizio

Sisma + Coeff. parziali parametri geotecnici terreno + Resistenze Nr Correzione

Sismica Tangente angolo di

resistenza al taglio

Coesione efficace


Peso Unità volume in

fondazione

Peso unità volume

copertura

Coef. Rid. Capacità portante verticale

Coef.Rid.Capacità portante

orizzontale

1 Si 1 1 1 1 1 2.3 1.1

2 Si 1 1 1 1 1 2.3 1.1

3 No 1 1 1 1 1 1 1

4 No 1 1 1 1 1 1 1


Pag. 25

CARICO LIMITE FONDAZIONE COMBINAZIONE...A1+M1+R3

Autore: Brinch - Hansen 1970 Carico limite [Qult] 880.59 kN/m²

Resistenza di progetto[Rd] 382.87 kN/m²

Tensione [Ed] 300.0 kN/m²

Fattore sicurezza [Fs=Qult/Ed] 2.94

Condizione di verifica [Ed<=Rd] Verificata

A1+M1+R3 ======================================================

Fattore [Nq] 1.0

Fattore [Nc] 5.14

Fattore [Ng] 0.0

Fattore forma [Sc] 1.02

Fattore profondità [Dc] 1.32

Fattore inclinazione carichi [Ic] 1.0

Fattore correzione sismico inerziale [zq] 1.0

Fattore correzione sismico inerziale [zg] 1.0

Fattore correzione sismico inerziale [zc] 1.0

======================================================

Carico limite 880.59 kN/m²

Resistenza di progetto 382.87 kN/m²


======================================================

Sisma

Autore: Brinch - Hansen 1970 (Condizione non drenata)

======================================================

Fattore [Nq] 1.0

Fattore [Nc] 5.14

Fattore [Ng] 0.0







======================================================




======================================================

CEDIMENTI PER OGNI STRATO

*Cedimento edometrico calcolato con: Metodo consolidazione monodimensionale di Terzaghi Pressione normale di progetto 150.0 kN/m² Cedimento dopo T anni 1.0 Cedimento totale 0.88 cm


Pag. 26

PLATEA A -1,2

==========================================

Azione sismica NTC 2008

Larghezza fondazione 15.0 m

Lunghezza fondazione 25.0 m

Profondità piano di posa 1.2 m

Altezza di incastro 0.5 m

Profondità falda 3.7

==========================================

SISMA

==========================================

Accelerazione massima (ag/g) 0.099

Effetto sismico secondo NTC(C7.11.5.3.1)

Fattore di struttura [q] 3

Periodo fondamentale vibrazione [T] 0.25

Coefficiente intensità sismico terreno [Khk] 0.0199

Coefficiente intensità sismico struttura [Khi] 0.2386

============================================

Coefficienti sismici [N.T.C.] ========================================================================

Dati generali Tipo opera: 2 - Opere ordinarie Classe d'uso: Classe II Vita nominale: 50.0 [anni] Vita di riferimento: 50.0 [anni]


Pag. 27

Parametri sismici su sito di riferimento Categoria sottosuolo: C Categoria topografica: T1

S.L.

Stato limite

TR

Tempo ritorno

[anni]

ag

[m/s²]

F0

[-]

TC*

[sec]

S.L.O. 30.0 0.65 2.4 0.26

S.L.D. 50.0 0.82 2.39 0.27

S.L.V. 475.0 2.01 2.43 0.31

S.L.C. 975.0 2.52 2.49 0.32

Coefficienti sismici orizzontali e verticali

Opera: Stabilità dei pendii e Fondazioni

S.L.

Stato limite

amax

[m/s²]

beta

[-]

kh

[-]

kv

[sec]

S.L.O. 0.975 0.2 0.0199 0.0099

S.L.D. 1.23 0.2 0.0251 0.0125

S.L.V. 2.8163 0.28 0.0804 0.0402

S.L.C. 3.3165 0.28 0.0947 0.0473

Carichi di progetto agenti sulla fondazione

Nr. Nome

combinazion

e

Pressione

normale di

progetto

[kN/m²]

N

[kN]

Mx

[kN·m]

My

[kN·m]

Hx

[kN]

Hy

[kN]

Tipo

1 A1+M1+R3 300.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Progetto

2 Sisma 300.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Progetto

3 S.L.E. 300.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Servizio

4 S.L.D. 300.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Servizio

Sisma + Coeff. parziali parametri geotecnici terreno + Resistenze

Nr Correzione

Sismica

Tangente

angolo di

resistenza al

taglio

Coesione

efficace

Coesione

non drenata

Peso Unità

volume in

fondazione

Peso unità

volume

copertura

Coef. Rid.

Capacità

portante

verticale

Coef.Rid.Ca

pacità

portante

orizzontale

1 No 1 1 1 1 1 2.3 1.1

2 Si 1 1 1 1 1 2.3 1.1

3 No 1 1 1 1 1 1 1

4 No 1 1 1 1 1 1 1

CARICO LIMITE FONDAZIONE COMBINAZIONE...A1+M1+R3

Autore: Brinch - Hansen 1970

Carico limite [Qult] 758.79 kN/m²

Resistenza di progetto[Rd] 329.91 kN/m²

Tensione [Ed] 300.0 kN/m²

Fattore sicurezza [Fs=Qult/Ed] 2.53


A1+M1+R3



Pag. 28

======================================================

Fattore [Nq] 1.0

Fattore [Nc] 5.14

Fattore [Ng] 0.0







======================================================




======================================================

Sisma


======================================================

Fattore [Nq] 1.0

Fattore [Nc] 5.14

Fattore [Ng] 0.0







======================================================




======================================================

COEFFICIENTE DI SOTTOFONDAZIONE BOWLES (1982)

Il coefficiente di sottofondo è il rapporto tra il carico applicato e il cedimento conseguente nell’ipotesi di un

terreno ideale elastico in un sistema fondazione terreno.

Tale modulo dipende quindi sia dal tipo di terreno sia dalle condizioni di carico.

Valori indicativi per il coefficiente sono forniti dalla bibliografia:

Terreni sabbiosi

Terreno con sabbia sciolta : K1 = 4.800 – 16.000 [KN/mc]

Terreno con sabbia media : K1 = 9.600 – 8.000 [KN/mc]

Terreno con sabbia densa : K1 = 6400 – 12.800 [KN/mc]

Terreno con sabbia densa mediamente argillosa : K1 = 32.000 – 80.000 [KN/mc]

Terreno con sabbia densa mediamente siltosa : K1 = 24.000 – 48.000 [KN/mc]


Pag. 29

Terreni argillosi

(qu > 800 kPa) : K1 > 48.000 [KN/mc]

(200 < qu < 400 kPa) : K1 = 24.000 – 48.000 [KN/mc]

(qu < 200 kPa) : K1 = 12.000 – 24.000 [KN/mc]

Dove per qu si intende il valore della pressione che produce un cedimento di 2,54 cm.

Nel nostro caso i terreni sotto le fondazioni sono prevalentemente coesivi, è quindi ipotizzando un carico

effettivo di 150 kN/mq a cui corrispondono cedimenti di 0,88 cm, si ottiene un valore di:

150/0,0088 = 17.045 kN/m3

che si allinea con le tabelle sopra riportate.

INDAGINE SISMICA

La Regione Emilia-Romagna, con specifiche norme (LR 20/2000 e delib. Regionale n.112/2007) ha

richiesto lo studio di microzonazione sismica locale con approfondimento al terzo livello, allo scopo di

verificare la pericolosità sismica delle aree con interesse pubblico rilevante.

Il territorio regionale è stato suddiviso in varie aree a seconda della tipologia morfologica e stratigrafica.

Il comune di Forlì è inserito in categoria IIa, mentre per quanto concerne le tabelle delle amplificazioni

l’area appartiene alla categoria PIANURA 2 ( substrato >100 m dal p.c.).

Le tabelle sono quì di seguito riportate:

Fattore di Amplificazione P.G.A. (accelerazione orizzontale di picco)

Vs30 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800

F.A. 1,5 1,5 1,5 1,4 1,4 1,4 1,3 1,1 1,0 1,0

Fattore di Amplificazione INTENSITA’ SPETTRALE – 0,1 <To< 0,5 s

Vs30 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800

F.A. 1,8 1,8 1,7 1,7 1,5 1,4 1,3 1,2 1,0 1,0

Fattore di Amplificazione INTENSITA’ SPETTRALE – 0,5 <To< 1,0 s

Vs30 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800

F.A. 2,5 2,3 2,3 2,0 1,8 1,7 1,7 1,5 1,2 1,0

Oltre alle amplificazioni stratigrafiche sono considerate anche le amplificazioni dovute alla topografia che

in questo caso essendo in pianura sono di categoria T1.

Quì di seguito si mostra la carta della pericolosità sismica con a fianco il valore della PGA attesa.


Pag. 30

mappa di pericolosità sismica INGV

area d’intervento

Per l’analisi sismica sono state eseguiti due rilievi con tromografo e con stendimento MASW allo scopo di

valutare la velocità delle onde Vs sino alla massima profondità possibile.

Metodi di indagine

Prova HVSR

All’interno dell’area di studio è stato condotto il rilievo dei microtremori con il tromografo digitale “Tromino”,

per verificare le caratteristiche sismiche e stratigrafiche del terreno.

Lo strumento utilizzato registra il rumore sismico ambientale presente nella superficie terrestre e generato

da fenomeni atmosferici, dall’attività antropica e dall’attività dinamica terrestre.

I microtremori sono rappresentati da oscillazioni molto piccole (accelerazioni dell’ordine di 10-15

m/s2), che,

attraversando strati con caratteristiche differenti (in termini di densità e velocità di propagazione delle

onde), subiscono fenomeni di rifrazione, riflessione, attenuazione e altri.

Questi fenomeni sono tali per cui un’onda che viaggia all’interno di un mezzo e viene riflessa da una

superficie di discontinuità interferisce con le onde incidenti, sommandosi e raggiungendo le ampiezze

massime quando la lunghezza d’onda incidente è pari a 4 volte lo spessore h dello strato (condizione di

risonanza):

Relativamente alle onde S:

h

Vf S

r4

1

fr rappresenta la frequenza fondamentale dello strato, ossia la frequenza cui corrispondono le maggiori

accelerazioni sismiche.


Pag. 31

Utilizzando la formula sopra esposta si evince che conoscendo la profondità di una discontinuità (trovata

nelle prove penetrometriche) e la frequenza fondamentale del terreno in superficie (fornita dal tromografo)

è possibile risalire alla velocità delle onde S del terreno.

Una volta ricavato il valore di Vs, è possibile ricostruire la stratigrafia dell’area e l’andamento delle

discontinuità, se presenti.

La tecnica HVSR consiste nella valutazione dei rapporti spettrali tra le componenti orizzontali e verticali

del moto ed è in grado di fornire in buona approssimazione il contenuto in frequenza del segnale dei

microtremori.

Prova MASW

L’analisi dei microtremori viene effettuata utilizzando la strumentazione classica per la prospezione

sismica a rifrazione (a geofono singolo) disposta sul terreno con array lineare, da 12 a 48 geofoni; per

ottenere una buona risoluzione in termine di frequenza, oltre ad utilizzare geofoni con bassa frequenza di

risonanza (4-14 Hz raccomandati), è indispensabile allungare il tempo di registrazione (15-30s) rispetto

alla sismica a rifrazione tradizionale. L’uso di un sismografo digitale con elevata dinamica consente di

dimezzare la frequenza utile campionabile rispetto a quella nominale dei geofoni impiegati.

Si possono così registrare onde di superficie il cui contenuto in frequenza copre un range da 25-30Hz fino

a 2 Hz che, in condizioni ottimali, offre una dettagliata ricostruzione dell’andamento delle Vs relativamente

ai primi cento metri di profondità.

L’elaborazione del segnale consiste nell’operare una trasformata bidimensionale “slowness-frequency”(p-

f) che analizza l’energia di propagazione delle onde sismiche create mediante una massa battente ad un

estremo della linea sismica e nel rappresentarne lo spettro di potenza su un grafico p-f.

A questo punto l’operatore, in maniera arbitraria ed in base all’esperienza, esegue un “picking” attribuendo

ad un certo numero di punti una o più slowness (p o 1/velocità di fase) per alcune frequenze. Tali valori

vengono in seguito plottati su un diagramma periodo-velocità di fase per l’analisi della curva di dispersione

e l’ottimizzazione di un modello diretto.


Pag. 32

Risultati

Spettri H/V

Rilevo 69

Rilievo 70

La linea rossa corrisponde al rapporto spettrale H/V misurato, mentre quella blu è stata calcolata tramite

una procedura matematica di inversione di un profilo stratigrafico mostrato in seguito.

Come si vede negli spettri sopraindicati, si osservano picchi ad altissima frequenza (56.6 Hz), relative a

livelli molto superficiali o fenomeni antropici; e picchi a frequenze molto basse (1,1 Hz) relative a strati

molto profondi.

Questo significa che dal piano superficiale sino a quello del substrato non sono presenti variazioni nette di

velocità ma piuttosto un aumento costante..


Pag. 33

Prova MASW

Dalla prova MASW si vede l’orizzonte relativo alla velocità delle onde S nel terreno.

La stratigrafia sismica dell’area, che produce lo spettro sintetico nell’elaborazione monodimensionale

(spettro H/V) e i punti azzurri nel grafico spettrale della prova in array è qui di seguito mostrata.

Depth at the bottom of

the layer [m]

Thickness [m] Vs [m/s] Poisson ratio

0.30 0.30 65 0.35

2.00 1.70 150 0.35

7.00 5.00 200 0.35

10.00 3.00 220 0.35

15.00 5.00 200 0.35

20.00 5.00 250 0.35

30.00 10.00 280 0.35

50.00 20.00 350 0.35

70.00 20.00 450 0.35

90.00 20.00 500 0.35

120.00 30.00 600 0.35

150.00 30.00 700 0.35

inf. inf. 800 0.35


Pag. 34

Il valore calcolato delle VS30 è paria 222 m/s.

ELEMENTI DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA

L’attuale normativa in materia sismica impone un approccio più attento relativamente alle azioni indotte da

eventi sismici di particolare entità, agenti sulla struttura degli edifici.

Le varie tipologie di sottosuolo sono discriminate sulla base delle velocità di propagazione delle onde S e

sono state raggruppate in 5 + 2 categorie.

Il valore indicativo di tali velocità è definito dalla media pesata su uno spessore di 30 m delle velocità

misurate vs,30. In alternativa si utilizzano dei parametri corrispondenti, meno significativi, rappresentati dal

valore della coesione non drenata cu o del numero di colpi NSPT. Qui di seguito è mostrata la tabella di

identificazione dei tipi di sottosuolo:


Pag. 35

Descrizione del profilo stratigrafico Vs30 (m/s) NSPT Cu

(kPa)

A Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi Caratterizzati da Vs30 > 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3 m

> 800 - -

B

Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti Con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs30 compresi tra 360 e 800 m/s (oppure resistenza penetrometrica NSPT > 50 nei terreni a grana grossa, o coesione non drenata cu > 250 kPa nei terreni a grana fina)

360 – 800 > 50 > 250

C

Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti 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 e 360 m/s (oppure resistenza penetrometrica 15< NSPT > 50 nei terreni a grana grossa, o coesione non drenata 70< cu > 250 kPa nei terreni a grana fina)

180 – 360 15 – 50 70 – 250

D

Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs30 inferiori a 180 m/s (oppure resistenza penetrometrica NSPT < 15 nei terreni a grana grossa, o coesione non drenata cu < 70 kPa nei terreni a grana fina)

< 180 < 15 < 70

E Terreni dei sottosuoli di tipo C e D per spessore non superiore ai 20 m, posti sul substrato di riferimento con Vs30 > 800 m/s

S1

Depositi di terreni caratterizzati da valori di Vs30 < 100 m/s (10 < cu < 20 kPa) che includono uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure che includono almeno 3 m di torba o di argille altamente organiche.

< 100 - 10 – 20

S2 Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive, o qualsiasi altra categoria di sottosuolo non classificabile nei tipi precedenti

Dai risultati delle prove penetrometriche e del tromografo, il terreno di studio ricade all’interno della classe

C.

Condizioni topografiche

Come già descritto il terreno è posto in area pianeggiante e quindi in categoria T1.

La normativa prevede le seguenti categorie topografiche

Categoria Caratteristiche della superficie topografica

T1 Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i ≤ 15°°

T2 Pendii con inclinazione media i > 15

T3 Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione

media 15° ≤ i ≤ 30°

T4 Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione

media i > 30°


Pag. 36

I parametri sismici forniti dalla normativa sono:

Vs30 Contesto

morfologico

F.A. PGA F.A.S.I.

(0,1s<To<0,5s)

F.A.S.I.

(0,5s<To<1s)

200<Vs30<250 PIANURA 2 1,5 1,8 2,3

VALUTAZIONE DELL’AMPLIFICAZIONE SISMICA LOCALE

Per valutare gli effetti di risposta sismica locale in termini di amplificazione orizzontale di picco PGA e in

termini di intensità spettrale S.I. nei due intervalli di periodo 0,1-0,5 secondi e 0,5-1,0 secondi, si è

utilizzato il software EERA (USC – Equivalent-linear Earthquake site Response Analyses of Layered Soil

Deposits), al quale sono stati forniti tre accelerogrammi di sisma forniti dalla Regione Emilia Romagna

nella banca dati accelerometrica.

I tre accelerogrammi sono già opportunamente “scalati” all’intensità massima di picco stabilita negli atti di

indirizzo per gli studi di microzonazione (L.R. 20/2000 e delib. Regionale 112/2007) per il comune di Forlì

e cioè 0,205 g.

EERA elabora l’accelerogramma al substrato nel suo percorso verso la superficie ipotizzando uno

smorzamento o un’amplificazione derivante dagli strati che incontra durante il tragitto.

E’ stata valutata la profondità del substrato dalle velocità dei primi strati e creando la curva di dispersione

rettilinea:

Depth at the bottom

Thickness Vs

of the layer [m]

[m] [m/s]

2 2 150

7 5 200

10 3 220

15 5 200

20 5 250

30 10 280

40 10 350

Dalla quale si ricava un valore del bedrock di circa 130 metri, compatibile con i valori ricavati dalle indagini

sismiche. Per cui si è costruita la stratigrafia da inserire nel software EERA considerando la profondità di

140 m come piano su cui si propaga l’accelerogramma.


Pag. 37

Anche la sezione geologica profonda del Servizio Geologico della Regione Emilia Romagna, allegata in

fondo alla presente relazione, conferma tale valore.

La stratigrafia e i valori inseriti nel software sono qui di seguito riportati:

I seguenti grafici mostrano i valori di Gmax, Vs e Gamma adottati:

I modelli di decadimento G e Beta sono quelli elaborati da Sidd Idriss per argille e sabbie, mente per limi

sabbiosi e ghiaia si sono utilizzati i grafici dalla regione.

Si allegano di seguito i grafici delle curve di decadimento per i vari terreni:


Pag. 38

Argille Seed Idriss 1970

Sabbia Seed Idriss 1970

Limi argillosi (regione Lombardia)

Ghiaie (regione Lombardia)

I tre accelerogramma opportunamente adeguati alla accelerazione sismica del comune di Forlì (0.205g

Delibera 112/2007) in input sono qui di seguito mostrati:


Pag. 39

000046xa_040012Forlý.xy

000126xa_040012Forlý.xy

000354xa_040012Forlý.xy


Pag. 40

Procedura di Calcolo

La procedura di calcolo adoperata da EERA utilizza un modello lineare equivalente per la

rappresentazione della risposta tensione-deformazione del suolo, basata sul modello monodimensionale

di Kelvin-Voigt che ricava la tensione di taglio secondo la seguente formula:

Dove G è il modulo di taglio, la viscosità, è la deformazione al taglio e

Lo schema del modello è illustrato qui di seguito


Pag. 41

PRIMO SEGNALE DI RIFERIMENTO (46)

Accelerazione massima al bedrock 0.205 g

Durata evento 19.81 s

Tempo dell’accelerazione di picco 2.415 s

Risultati

I tre grafici seguenti mostrano l’andamento in profondità dello sforzo di taglio massimo, del rapporto G/Go,

e dello smorzamento dopo 8 iterazioni di calcolo.

Qui di seguito sono riportati i grafici con valori di tensione di picco e soprattutto con l’andamento

dell’accelerazione di picco alle varie profondità fornite dalla stratigrafia.


Pag. 42

Si nota un’accelerazione massima 0,479 g in superficie, ma considerando di escludere il primo metro di

terreno (che essendo riporto aumenta troppo il dato), si ottiene una valore di 0.372 g

Qui di seguito la tabella con i dati ottenuti al secondo strato e i tre grafici dell’accelerazione, velocità

relativa e spostamento relativo:

Number of sublayer = 2

Type of sublayer = Inside

Depth at top of sublayer (m) = 1

Maximum acceleration (g) = 0,372

Time of maximum acceleration (sec) = 2,89

Mean Square frequency (Hz) = 3,47

Maximum relative velocity (m/s) = 0,28521

Time of maximum relative velocity (sec) = 2,75

Maximum relative displacement (m) = 0,03054

Time of maximum relative displacement (sec) = 2,89


Pag. 43


Pag. 44

Qui di seguito invece i grafici dell’amplificazione alla superficie e della trasformata di Fourier, dove si nota

rispettivamente un picco massimo a 1,4 Hz e 1,6 Hz (un po’ più alto rispetto a quello ricavato dal

tromografo)

Infine qui di seguito lo spettro in risposta a – 1 metro della accelerazione del sito con smorzamento del

5%.


Pag. 45

SECONDO SEGNALE DI RIFERIMENTO (126)




Risultati






Pag. 46


terreno (che per i valori forniti aumenta troppo il dato), si ottiene una valore di 0.310 g











Maximum relative displacement (m) = 0,03260



Pag. 47


Pag. 48


rispettivamente un picco massimo a 1,6 Hz e 2,0 Hz


5%.


Pag. 49

TERZO SEGNALE DI RIFERIMENTO (354)




Risultati






Pag. 50


terreno (che per i valori forniti aumenta troppo il dato), si ottiene una valore di 0.264 g











Maximum relative displacement (m) = -0,04123



Pag. 51


Pag. 52


rispettivamente un picco massimo a 1,6 Hz e 1,3 Hz


5%.


Pag. 53

Qui di seguito sono riportati i grafici delle pseudo velocità spettrali dei tre segnali, da cui sono stati

calcolati i rapporti di intensità spettrale (SI) di Housner.

Segnale 46

velocità in superficie

velocità alla base FI

S.I. 0,1 s<To<0,5 s 11,35 7,59 1,50

S.I. 0,5 s<To<1,0 s 19,01 6,18 3,07

Segnale 126



S.I. 0,1 s<To<0,5 s 12,18 7,04 1,73

S.I. 0,5 s<To<1,0 s 13,51 5,14 2,63


Pag. 54

Segnale 354



S.I. 0,1 s<To<0,5 s 12,39 7,61 1,63

S.I. 0,5 s<To<1,0 s 18,35 7,05 2,60

La seguente tabella riassume i fattori di amplificazione per i tre segnali in imput rapportati con il valore di

riferimento della normativa.

SISMA F.A. = PGA/PGA0 S.I./S.I.0( 0,1 - 0,5 s) S.I./S.I.0 (0,5 – 1,0 s)

00046 1,815 1,50 3,07

000126 1,726 1,73 2,63

000354 1,287 1,63 2,60

NORMATIVA (pianura 2) 1,5 1,8 2,5

Confronto tra gli spettri dei tre accelerogrammi e lo spettro ricavato dalla normativa secondo l’analisi

semplificata di II° livello:


Pag. 55

Commenti all’analisi sismica

Le analisi sismiche mediante tromografo non hanno rilevato una frequenza con rapporto HVSR netta a

profondità intermedia tra il substrato e la superficie. Risulta così come unica variazione rilevante quella del

substrato mostrato a 1,1 Hz.

L’elaborazione del segnale 46, che ha fornito valori di amplificazione maggiori rispetto agli altri segnali, ha

rilevato forti aplificazioni orizzontali a 1,4 Hz.

Gli spettri delle accellerazioni dei tre sismi rimangono in gran parte all’interno dello spettro da normativa a

parte nel tratto con periodo da 0,5 a 1 s dove si ha un superamento.

Questo fatto è verificato anche dagli spettri delle pseudoveolocità di Housner che in tale intervallo ha

frequenze intensità maggiori di quelli forniti dalla normativa.

Pur evitando lo strato più superficiale, se si considerano i segnali 46 e 126, il fattore di amplificazione

dell’accelerazione supera il valore di 1,5 fornito dalla normativa.


Pag. 56

VERIFICA SULLA LIQUEFAZIONE DELLE SABBIE

La liquefazione delle sabbie è un processo che può avvenire durante un evento sismico: essa nasce

dall’incremento della pressione dell'acqua interstiziale ( u ) durante sollecitazioni di tipo ciclico.

Se tale aumento è tale da eguagliare la pressione litostatica totale ( ), si ha l'annullamento della

resistenza al taglio ( ), secondo la seguente relazione:

( )u tg

Da studi statistici si è verificato che il fuso granulometrico a rischio possiede un D50 compreso tra 0,25 e

0,45 mm.

Come già descritto nei paragrafi precedenti, la stratigrafia del sottosuolo presenta irregolarmente strati

sabbiosi immersi in falda tra i 7 e i 10 metri, che potrebbero quindi essere liquefacibili, ma occorre anche

tenere in considerazione la profondità in cui si trovano tali strati e lo spessore degli stessi.

Poiché la liquefazione si verifica in condizioni in cui le sabbie presentano una composizione

granulometrica piuttosto uniforme, si escludono dalla verifica i casi in cui si presentano livelli sabbiosi di

spessore uguale o inferiore ai 60 cm, che rappresentano intercalazioni all’interno di strati coesivi.

Sono inoltre esclusi i depositi presenti ad una profondità superiore a 15 m, in quanto il carico litostatico è

talmente elevato da non poter essere raggiunto dalla pressione neutra.

Per la verifica si considerano i risultati della prova penetrometrica n°2 dove lo strato sabbioso è più

uniforme.

Per valutare il pericolo di liquefazione è stato adottato il metodo di Robertson e Wride (1997), che parte

dai risultati delle prove CPT, per giungere a un fattore di sicurezza, ed un indice di liquefazione associato

al rischio.

Metodi di calcolo

Il metodo utilizzato si basa sulle seguenti equazioni principali:

CRR

Fs= MSF CSR

dove CRR = resistenza ciclica del terreno

CSR = sforzo di taglio ciclico indotto dal sisma

MSF = fattore di scala della magnitudo

CRR = 0,883

(qc1N)cs

1000

+ 0,05 per (qc1N)cs < 50

CRR = 93 + 0,08 per 50 < (qc1N)cs < 160

(qc1N)cs

1000

3


Pag. 57

dove (qc1N)cs è la resistenza alla punta normalizzata e corretta per tenere

conto della percentuale di fine presente

dove amax è l’accelerazione massima orizzontale di progetto

g è la forza di gravità (980,7 cm/s2)

v0 e v0’ sono le pressioni verticali totali ed efficaci alla prof. Z

rd è un coefficiente funzione della profondità

Una volta ottenuto il valore del fattore di sicurezza FSL, si calcola l’indice del potenziale di liquefazione PL

(Iwasaki et al, 1978):

dove

F(z) è una funzione dipendente dal FSL

w(z) è una funzione decrescente con la profondità

Risultati

Poiché l’area di studio è inserita all’interno della 2° categoria ed il terreno di studio ricade nella classe C,

per il calcolo dell’azione sismica si considera un’accelerazione pari a :

S x ag = 1,25 x 0,25 = 0,31 g

Inserendo i valori estratti dalla prova CPT, Robertson e Wride propongono una distinzione granulometrica

sulla base di un Indice del tipo di terreno Ic.

In seguito si calcola il valore di resistenza alla punta normalizzata qc1N e corretta per il contenuto di fini

(qc1N)cs ed infine il contenuto di frazione fine (%).

Qui di seguito si illustrano tre grafici in cui sono plottati i tre parametri sopra indicati:

CSR = 0,65amax

g

sv0

sv0'rd

PL =

0

zcrit

F(z) w(z) dz


Pag. 58

Qui di seguito sono poi illustrati il confronto tra i valori di CRR e CSR, il fattore di sicurezza FSL, corretto

per una magnitudo realistica per l’area di studio (6,1) ed il valore di PL, indice del potenziale di

liquefazione.

Come è evidente solo uno strato da 20 cm presenta un fattore di sicurezza lievemente inferiore a 1, il che

si traduce in un valore di PL pari a 0, ad indicare come il rischio di liquefazione sia praticamente nullo.


Pag. 59

ADDENSAMENTO DEI TERRENI SOTTO CARICO CICLICO

Per quanto riguarda l’addensamento dei terreni che si verifica a seguito di un sisma. Si conduce un’analisi

semiquantitativa considerando gli strati di sabbia con densità relativa inferiore al 70%.

La densità relativa (Dr) è stata calcolata partendo dalla prova CPT utilizzando la formula di Harman:

7.03.12ln36.34(%)

RpDr

Dove:

Rp resistenza alla punta (kg/cmq)

pressione litostatica efficace a metà strato (kg/cmq)

La formula per il calcolo dei cedimenti è mostrata qui di seguito:

0

max6.0

G

HTDH

Dove :

DH cedimenti (cm)

Tmax sforzo di taglio massimo indotto dal sisma al terreno

H spessore dello strato

G0 modulo di taglio dinamico

Utilizzando le formule sopraesposte si ottiene il grafico mostrato a lato, che mette in evidenza il cedimento

cumulativo del profilo di terreno.

Il valore complessivo raggiunto alla profondità di 15 m è

pari a 0.06 cm, valore sostenibile.


Pag. 60

CONCLUSIONI

L’intervento oggetto di questa relazione consiste nella ristrutturazione di un edificio adibito a palestra

costruito alla fine del 1800.

Geologicamente l’area è inserita nei depositi alluvionali olocenici costituiti da strati prevalentemente

coesivi alternati a sabbie e ghiaie.

Lo spessore di tali sedimenti è valutabili in circa 140 metri.

La falda è stata misurata a profondità di 3,2 metri mentre le acque superficiali sono regimate dal reticolo

fognario urbano.

Dal punto di vista sismico il terreno appartiene alla classe C e l’analisi di risposta locale ha mostrato fattori

di amplificazione sia delle accelerazioni sia delle velocità per tutti i segnali sismici ipotizzati al substrato e

analizzati con il software EERA.

Per il calcolo della capacità portante dei terreni, si considera l’approccio 2 descritto nelle NTA 2008.

Da quanto sopra accertato la portata del terreno allo SLU è 880 kN/mq per fondazioni nastriformi e 758

kN/mq ipotizzando fondazioni a platea. Quindi per avere un carico ammissibile con fattore di sicurezza

superiore a 2,3 conviene considerare un valore di 300 kN/mq.

L’indagine geoelettrica ha mostrato sotto all’edificio una certa omogeneità stratigrafica confermata dalle

prove penetrometriche, mentre sulla parte est del lotto è presente un’ampia anomalia che potrebbe

essere prodotta da manufatti interrati.

Casadio Mario

mappa di pericolosità sismica INGV

sezione geologica profonda

area d’intervento

COROGRAFIA AREA D’INTERVENTOCTR n. 240.132scala 1:5.000

sezione A

MAPPA GEOELETTRICA a -2 m

EDIFICIO

POZZETTI E CISTERNE

ANOMALIA IMPORTANTE

sezione B

linea fognaria

sezione A

sezione B

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

pro

va n

.1

pro

va n

.1

pro

va n

.2

SEZIONI GEOELETTRICHE

prova penetrometrica 2prova sismica con tromografo

MA

SW

prova penetrometrica 1

planimetria area d’interventoscala 1:500

prova sismica con tromografo

relazione geologica e geotecnica con … · relazione geologica e geotecnica con microzonazione...

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