CONSORZIO 1 TOSCANA NORD Consorzio di Bonifica Ente di Diritto Pubblico

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1 REGIONE TOSCANA PIANO DI SVILUPPO RURALE 2014/2020 REGOLAMENTO (UE) 1305/2013 Sottomisura 8.3 Sostegno alla prevenzione dei danni arrecati alle foreste da incendi, calamità naturali ed eventi catastrofici CONSORZIO 1 TOSCANA NORD Consorzio di Bonifica Ente di Diritto Pubblico Sede legale: Via della Migliarina n. 64 Sede di Capannori: Via Scatena n. 4-S. Margherita Viareggio (LU) Capannori (LU) Tel 0584/43991Fax 0584/ Tel 0583/98241Fax 0583/ CUP ARTEA Intervento di sistemazione idraulico forestale Fosso del Monte in località Azzano - Comune di Seravezza (LU) CUP H81E PROGETTO ESECUTIVO ELABORATO N. Relazione di calcolo A.2.2 PROGETTISTI : Ing. Gian Luca Dei COLLABORATORI: RESPONSABILE DEL PROCEDIMENTO: Ing. Giancarlo De Vitis REV. N. Data: 13 Marzo 2017

2 INDICE 1. Premessa... pag Normativa di riferimento..." 3 3. Caratterizzazione sismica dell'area di intervento..." 7 4. Verifica delle briglie..." 4 2

3 1. Premessa Nella presente relazione viene effettuate la verifica delle briglie in progetto che sono di due tipologie: briglie in pietrame di dimensioni variabili (L= m, H= m, p= m); briglie in legname e pietrame di dimensioni variabili (L= m, H= m, p=2.00 m). Per le dimensioni di ogni briglia si rimanda agli elaborati grafici ed ai calcoli che seguono. 2. Normativa di riferimento Nel seguente elenco sono riportate le norme di riferimento secondo le quali sono state condotte le fasi di calcolo e verifica degli elementi strutturali: O.P.C.M 20 Marzo 2003 n Primi elementi in materia di criteri per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica (relativamente alla zonizzazione); L.R. 10 Novembre 2014 n. 65 Norme per il Governo del Territorio; D.M (Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni), nel seguito denominate NTC2008; Circolare 2 Febbraio 2009 n. 617 Nuova circolare delle norme tecniche per le costruzioni. 3. Caratterizzazione sismica dell'area di intervento In base all Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri no del 20 Marzo 2003 e successive modifiche ed integrazioni ed alla Delibera regionale DGRT 878/2012 il territorio comunale di Seravezza è inserito in zona sismica 3. Lo spettro di sito che più si attaglia alla situazione locale è quello corrispondente alla categoria di suolo ( NTC2008): B Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grani fine 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 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e cu,30 >250 kpa nei terreni a grana fina). 3

4 Le coordinate centrali del sito sono: latitudine: 44, longitudine: 10, Le opere sono di tipo 2 ("opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale" NTC2008) con vita nominale V N 50 anni e Classe d'uso II ("costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli" NTC2008) per cui si ha un coefficiente d'uso C U = 0.7 e quindi una vita di riferimento V R =V N *C U =35 anni ( NTC2008). La categoria topografica è la T2 ("pendii con inclinazione media i > 15 " -( NTC2008). Le opere verranno dimensionate allo Stato Limite di Salvaguardia della Vita (SLV) caratterizzato dai parametri: Probabilità di superamento: 10 %; Tr: 475 anni; ag: g; Fo: 2.413; Tc*: 0,285 s. 4. Verifica delle briglie Le dimensioni delle briglie sono state desunte dalle indicazioni fornite dal Consorzio 1 Toscana Nord e sono state adattate caso per caso in base al rilievo topografico eseguito nella data 15/02/2017. Queste, unitamente ad altre misure di dettaglio di ogni opera (es: dimensioni della gàveta), sono state verificate mediante un modello idraulico a moto permanente utilizzando la portata di progetto 2.54 m 3 /s (vedere elaborato A2.1 - Relazione Idraulica). Lo schema statico di ogni briglia, relativo ad un concio di lunghezza pari a 1 metro nei pressi della gàveta, è quello riportato in figura 1. 4

5 Fig. 1 - Schema statico delle briglie Gli sporti a e b sono stati posti uguali a zero per avere dei muri a retta. L'altezza H dell'acqua a monte della briglia è pari a 3/2*k dove l'altezza critica k sulla gàveta è stata calcolata risolvendo l'equazione: dove: Q P portata di progetto pari a 2.54 m 3 /s; g accelerazione di gravità; L g base minore della gàveta; s scarpa delle sponde della gàveta. +2 ( + ) =0 La risoluzione dell'equazione di cui sopra è stata svolta per via grafica ricercando lo zero mediante un foglio di calcolo (k è ottenuta facendo una media pesata fra i due valori di k che forniscono due valori della funzione subito prima e subito dopo lo zero). Un esempio di tale calcolo è riportato nella figura 2. 5

6 Fig. 2 - Esempio di calcolo dell'altezza critica k Come già accennato, le dimensioni della gàveta sono state poi verificate mediante un modello idraulico a moto permanente utilizzando la portata di progetto Q P =2.54 m 3 /s (vedere elaborato A2.1 - Relazione Idraulica). I pesi specifici utilizzati sono: g=1000 dan/m 3 per l'acqua; g b =1600 dan/m 3 per le briglie in legname e pietrame (circa 0.40 m 3 di legno e 0.60 m 3 di pietrame); g b =2400 dan/m 3 per le briglie in pietrame Le spinte agenti sulla briglia e i loro bracci rispetto al piede a monte della fondazione sono: spinte bracci Risultanti e momenti sono: 6

7 Le verifiche svolte sono quella a ribaltamento: e a scorrimento: M S /M R u R con u R = 1.5 f*r V /R O u S con u S = 1.1 e f coefficiente di attrito fondazione-terreno pari a 0.6 La verifica della capacità portante del terreno è stata effettuata mediante il metodo di Terzaghi generalizzato: = ! " $ $ $ $ con c''=2/3 * c' dove c' è la coesione efficace del terreno; g peso proprio del terreno; q=g*d dove D è la profondità del piano di posa della fondazione; B'=B-2*e b dove B è al base della fondazione ed e b l'eccentricità del carico; N c, N q, N g fattori tabellati in funzione dell'angolo di attrito del terreno; f c, f q, f g fattori di forma; i c, i q, i g fattori di inclinazione del carico; e c, e q, e g fattori di inclinazione del pendio. L'inclinazione del carico totale è stata ottenuta come somma dell'inclinazione del carico effettiva e dell'inclinazione del carico sismica: a = arctg(r O /R V ) + arctg(k h ) con: R O, R V componenti orizzontale e verticale del carico; K h coefficiente sismico ottenuto dallo spettro di progetto. Il q lim è stato poi diviso per il coefficiente parziale di sicurezza g M =2.3 ottenendo il carico resistente di progetto q RD ( NTC2008). 7

8 La relazione geologica della dott. geol. Stefania Martina evidenzia quattro "unità stratigrafiche" del terreno fornendo indicazioni su quali delle quattro interessano i tre interventi previsti. Per gli interventi 1 (briglie 1, 2, 3) e gli interventi 2 (briglie 4, 5, 6), i parametri geotecnici nominali dei terreni presenti sono quelli relativi all'unità 1: UNITA' STRATIGRAFICA 1: angolo di attrito F=27 ; peso specifico terreno g=1750 dan/m 3 ; coesione c'=0.09 dan/cm 2 ; coefficiente di compressibilità volumetrica mv=0.06 cm 2 /dan. Per l'intervento 3 (briglie 7, 8,,9) i parametri geotecnici nominali dei terreni presenti sono quelli relativi all'unità 2: UNITA' STRATIGRAFICA 2: angolo di attrito F=28 ; peso specifico terreno g=1800 dan/m 3 ; coesione c'=0.3 dan/cm 2 ; coefficiente di compressibilità volumetrica mv=0.033 cm 2 /dan; Nel seguito sono riportati i risultati dei calcoli per ogni briglia. 8

9 BRIGLIA 1 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=8.60 m Spessore briglia p=0.50 m Altezza briglia sotto gàveta Z=0.85 m Altezza gàveta Zg=0.73 m Base inferiore gàveta Lg=1.40 m Base superiore gàveta Lg'=2.85 m Altezza critica k=0.60 m Altezza acqua a monte della briglia H=0.89 m Sporto fondazione lato monte af=0.50 m Sporto fondazione lato valle bf=0.60 m Base fondazione Bf=1.60 m Componente orizzontale carico totale Ro=1120 dan Componente verticale carico totale Rv=3725 dan Risultante R=3890 dan Inclinazione carico sulla verticale a=16.7 Momento stabilizzante Ms=3525 dan*m Momento ribaltante Mr=873 dan*m Momento totale=2652 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.09 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=4.04 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=2.00 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.039 Carico di compressione sul terreno Q=3097 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.031 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.034 N/mm 2 9

10 BRIGLIA 2 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=5.01 m Spessore briglia p=2.00 m Altezza briglia sotto gàveta Z=1.05 m Altezza gàveta Zg=0.90 m Base inferiore gàveta Lg=1.60 m Base superiore gàveta Lg'=3.40 m Altezza critica k=0.56 m Altezza acqua a monte della briglia H=0.84 m Sporto fondazione lato monte af=0.00 m Sporto fondazione lato valle bf=0.00 m Base fondazione Bf=2.00 m Componente orizzontale carico totale Ro=1436 dan Componente verticale carico totale Rv=6403 dan Risultante R=6562 dan Inclinazione carico sulla verticale a=12.6 Momento stabilizzante Ms=6403 dan*m Momento ribaltante Mr=1232 dan*m Momento totale=5172 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.19 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=5.20 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=2.68 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.039 Carico di compressione sul terreno Q=5049 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.050 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.052 N/mm 2 10

11 BRIGLIA 3 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=5.98 m Spessore briglia p=2.00 m Altezza briglia sotto gàveta Z=1.15 m Altezza gàveta Zg=0.80 m Base inferiore gàveta Lg=1.20 m Base superiore gàveta Lg'=2.80 m Altezza critica k=0.64 m Altezza acqua a monte della briglia H=0.96 m Sporto fondazione lato monte af=0.00 m Sporto fondazione lato valle bf=0.20 m Base fondazione Bf=2.20 m Componente orizzontale carico totale Ro=1761 dan Componente verticale carico totale Rv=7067 dan Risultante R=7284 dan Inclinazione carico sulla verticale a=14.0 Momento stabilizzante Ms=8270 dan*m Momento ribaltante Mr=1591 dan*m Momento totale=6679 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.15 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=5.20 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=2.41 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.039 Carico di compressione sul terreno Q=4570 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.046 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.050 N/mm 2 11

12 BRIGLIA 4 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=2.59 m Spessore briglia p=0.30 m Altezza briglia sotto gàveta Z=0.73 m Altezza gàveta Zg=0.80 m Base inferiore gàveta Lg=1.00 m Base superiore gàveta Lg'=2.40 m Altezza critica k=0.70 m Altezza acqua a monte della briglia H=1.05 m Sporto fondazione lato monte af=0.40 m Sporto fondazione lato valle bf=0.60 m Base fondazione Bf=1.30 m Componente orizzontale carico totale Ro=1033 dan Componente verticale carico totale Rv=2696 dan Risultante R=2887 dan Inclinazione carico sulla verticale a=21.0 Momento stabilizzante Ms=2146 dan*m Momento ribaltante Mr=758 dan*m Momento totale=1388 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.13 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=2.83 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=1.57 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.038 Carico di compressione sul terreno Q=3366 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.034 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.034 N/mm 2 12

13 BRIGLIA 5 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=3.19 m Spessore briglia p=0.30 m Altezza briglia sotto gàveta Z=0.84 m Altezza gàveta Zg=0.70 m Base inferiore gàveta Lg=1.20 m Base superiore gàveta Lg'=2.60 m Altezza critica k=0.64 m Altezza acqua a monte della briglia H=0.96 m Sporto fondazione lato monte af=0.40 m Sporto fondazione lato valle bf=0.80 m Base fondazione Bf=1.50 m Componente orizzontale carico totale Ro=1156 dan Componente verticale carico totale Rv=2955 dan Risultante R=3173 dan Inclinazione carico sulla verticale a=21.4 Momento stabilizzante Ms=2771 dan*m Momento ribaltante Mr=899 dan*m Momento totale=1872 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.12 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=3.08 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=1.53 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.038 Carico di compressione sul terreno Q=2888 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.029 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.033 N/mm 2 13

14 BRIGLIA 6 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=3.06 m Spessore briglia p=0.30 m Altezza briglia sotto gàveta Z=1.15 m Altezza gàveta Zg=0.70 m Base inferiore gàveta Lg=1.00 m Base superiore gàveta Lg'=2.40 m Altezza critica k=0.69 m Altezza acqua a monte della briglia H=1.03 m Sporto fondazione lato monte af=0.40 m Sporto fondazione lato valle bf=1.30 m Base fondazione Bf=2.00 m Componente orizzontale carico totale Ro=1848 dan Componente verticale carico totale Rv=3827 dan Risultante R=4250 dan Inclinazione carico sulla verticale a=25.8 Momento stabilizzante Ms=4991 dan*m Momento ribaltante Mr=1675 dan*m Momento totale=3316 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.13 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=2.98 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=1.24 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.038 Carico di compressione sul terreno Q=2681 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.027 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.030 N/mm 2 14

15 BRIGLIA 7 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=4.70 m Spessore briglia p=2.00 m Altezza briglia sotto gàveta Z=1.10 m Altezza gàveta Zg=0.80 m Base inferiore gàveta Lg=1.20 m Base superiore gàveta Lg'=2.80 m Altezza critica k=0.64 m Altezza acqua a monte della briglia H=0.96 m Sporto fondazione lato monte af=0.00 m Sporto fondazione lato valle bf=0.00 m Base fondazione Bf=2.00 m Componente orizzontale carico totale Ro=1657 dan Componente verticale carico totale Rv=6715 dan Risultante R=6917 dan Inclinazione carico sulla verticale a=13.9 Momento stabilizzante Ms=6715 dan*m Momento ribaltante Mr=1462 dan*m Momento totale=5252 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.22 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=4.59 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=2.43 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.038 Carico di compressione sul terreno Q=5553 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.056 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.123 N/mm 2 15

16 BRIGLIA 8 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=3.88 m Spessore briglia p=2.00 m Altezza briglia sotto gàveta Z=1.15 m Altezza gàveta Zg=0.80 m Base inferiore gàveta Lg=1.20 m Base superiore gàveta Lg'=2.80 m Altezza critica k=0.64 m Altezza acqua a monte della briglia H=0.96 m Sporto fondazione lato monte af=0.00 m Sporto fondazione lato valle bf=0.00 m Base fondazione Bf=2.00 m Componente orizzontale carico totale Ro=1761 dan Componente verticale carico totale Rv=6875 dan Risultante R=7097 dan Inclinazione carico sulla verticale a=14.4 Momento stabilizzante Ms=6875 dan*m Momento ribaltante Mr=1591 dan*m Momento totale=5285 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.23 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=4.32 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=2.34 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.038 Carico di compressione sul terreno Q=5824 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.058 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.124 N/mm 2 16

17 BRIGLIA 9 Lunghezza briglia (a quota fondazione) L=3.20 m Spessore briglia p=2.00 m Altezza briglia sotto gàveta Z=1.10 m Altezza gàveta Zg=0.80 m Base inferiore gàveta Lg=0.80 m Base superiore gàveta Lg'=2.14 m Altezza critica k=0.70 m Altezza acqua a monte della briglia H=1.05 m Sporto fondazione lato monte af=0.00 m Sporto fondazione lato valle bf=0.00 m Base fondazione Bf=2.00 m Componente orizzontale carico totale Ro=1763 dan Componente verticale carico totale Rv=6843 dan Risultante R=7067 dan Inclinazione carico sulla verticale a=14.4 Momento stabilizzante Ms=6843 dan*m Momento ribaltante Mr=1564 dan*m Momento totale=5280 dan*m Eccentricità del carico su piano di posa fondazione eb=0.23 m Verifica a ribaltamento Ms/Mr=4.38 > Verifica soddisfatta Verifica a scorrimento f*rv/ro=2.33 > Verifica soddisfatta Coefficiente sismico Kh=0.038 Carico di compressione sul terreno Q=5767 dan/m 2 Carico trasmesso sul terreno q=0.058 N/mm 2 Carico limite di progetto qrd=0.128 N/mm 2 Massarosa, lì 13/03/2017 Il Tecnico Ing. Gian Luca Dei 17