ANALISI DEGLI INTERVENTI PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI LIQUEFAZIONE DELL AREA PRODUTTIVA PICCOLA E MEDIA INDUSTRIA DI FERRARA

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1 ANALISI DEGLI INTERVENTI PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI LIQUEFAZIONE DELL AREA PRODUTTIVA PICCOLA E MEDIA INDUSTRIA DI FERRARA a cura del gruppo di lavoro Confindustria Emilia-Romagna, Unindustria Ferrara e Regione Emilia-Romagna: ing. Colombi Alessio, Colombi & Roversi Associati, Studio di Ingegneria ing. Curli Stefano, Studio associato Curli dott. Ercolessi Giulio, Regione Emilia-Romagna-SGSS ing. Loffredo Gianluca, ArchLivIng srl dott. Martelli Luca, Regione Emilia-Romagna-SGSS ing. Minghini Fabio, Università di Ferrara-Dipartimento di Ingegneria dott. geol. Romagnoli Massimo, Elletipi srl dott. geol. Stevanin Emanuele, Synthesis srl dott. geol. Veronese Thomas, Studio Servizi Tecnici, Settore Geologia e Ambiente ing. Zanetti Denis, MezzadrIngegneria srl TEMA 2: CARATTERIZZAZIONE SISMICA DEL TERRITORIO Sessione 2.3: Strumenti e azioni per la riduzione del rischio sismico 33 convegno Bologna, novembre 2014 Regione Emilia-Romagna, Terza Torre

2 PREMESSA A seguito della sequenza sismica padana di maggio-giugno 2012, che ha causato ingenti danni soprattutto alle attività produttive, oltre alle attività per la riparazione e ricostruzione, sono state avviate anche le attività per il miglioramento sismico degli edifici non danneggiati. Gli studi di microzonazione sismica hanno evidenziato che le condizioni predisponenti la liquefazione (presenza di terreni granulari saturi nei primi m da p.c.) sono presenti in molte aree della Pianura Padana. L analisi del rischio di liquefazione nell area della Piccola e Media Industria di Ferrara per il miglioramento sismico degli edifici industriali (analisi a scala suburbana dell area d intervento) ha evidenziato che: I valori di I L risultano in genere bassi o moderati (I L <5) ad eccezione di quelli nel settore nordoccidentale dell area La distribuzione in profondità dei valori di FS mostra che il maggiore contributo al rischio di liquefazione (FS<1) è dato dagli intervalli sabbiosi presenti nei primi 10 m mentre le sabbie a profondità maggiori di m, essendo generalmente ben addensate, forniscono quasi sempre valori di FS>1. Per raggiungere l obiettivo del miglioramento sismico in tali aree è quindi necessario intervenire anche in fondazione e/o realizzare interventi di mitigazione del rischio di liquefazione.

3 Di seguito viene fornita una descrizione di alcune delle possibili tecniche di intervento scelte in accordo a quanto previsto dalla Determinazione n del 02/10/2012 Servizio Geologico, Sismico e dei suoli Regione Emilia Romagna e dei loro costi. Si prenderà in esame un edificio industriale campione delle dimensioni in pianta di 40 m x 100 m per una superficie complessiva di 4000 m².

4 Al fine di rendere paragonabili le diverse soluzioni tecnologiche sotto il profilo economico si prende in esame uno strato di sabbie liquefacibili di spessore pari almeno a 7 m, tra 5 e 12 m dal piano di campagna, considerando quindi uno dei casi peggiori rispetto all area in esame. I L

5 RICHIAMI NORMATIVI TERRENI SUSCETTIBILI ALLA LIQUEFAZIONE SECONDO IL D.M. 14 GENNAIO 2008 NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI Ai fini delle presenti norme, il termine "liquefazione" denota una diminuzione di resistenza a taglio e/o di rigidezza causata dall'aumento di pressione interstiziale in un terreno saturo non coesivo durante lo scuotimento sismico, tale da generare deformazioni permanenti significative o persino l'annullamento degli sforzi efficaci nel terreno. Deve essere verificata la suscettibilità alla liquefazione quando la falda freatica si trova in prossimità della superficie ed il terreno di fondazione comprende strati estesi o lenti spesse di sabbie sciolte sotto falda, anche se contenenti una frazione fine limo-argillosa. DI SEGUITO SI RIPORTA QUANTO STABILITO DAL D.M. 14/01/08 NEI CONFRONTI DELLA LIQUEFAZIONE [ ]: Se il terreno risulta suscettibile alla liquefazione e gli effetti conseguenti appaiono tali da influire sulle condizioni di stabilità di pendii o manufatti, occorre procedere ad interventi di consolidamento del terreno e/o a trasferire il carico a strati di terreno non suscettibili di liquefazione. In assenza di interventi di miglioramento del terreno, l impiego di fondazioni profonde richiede comunque la valutazione della riduzione della capacità portante e degli incrementi delle sollecitazioni indotte nei pali.

6 INTERVENTI PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI LIQUEFAZIONE Durante i terremoti possono verificarsi fenomeni di liquefazione in terreni incoerenti saturi che comportano una caduta di resistenza al taglio e rigidezza determinato dall aumento di pressione nei pori. Gli effetti, a livello del singolo manufatto, possono essere diversi: perdita di capacità portante e affondamento-rotazione e ribaltamenti cedimenti differenziali e assoluti; movimenti orizzontali (lateral spreading) crolli e collassi strutturali.

7 LE SOLUZIONI TECNOLOGICHE CHE VERRANNO ANALIZZATE IN TERMINI APPLICATIVI E DI FATTIBILITÀ ECONOMICA SONO LE SEGUENTI: Dreni orizzontali a perforazione direzionata e pozzi drenanti Compaction grouting tipo A Compaction grouting tipo B Iniezioni per permeazione

8 DRENI ORIZZONTALI A PERFORAZIONE DIREZIONATA E POZZI DRENANTI La tecnologia, ad azione migliorativa di tipo passivo, consiste nel collegare i pozzi (e/o trincee) in ghiaia disposti lungo il perimetro dell edificio con dreni sub-orizzontali in modo da garantire adeguata distribuzione della dissipazione delle pressioni interstiziali nell intera area di sedime.

9 Dalla figura è possibile evincere le seguenti quantità: N 29 dreni orizzontali di lunghezza pari a circa 94 ml, con tubo di drenaggio in HDPE; N 58 pali drenanti Φ1000, profondi 14 ml, riempiti con ghiaia avente pezzatura indicativamente di 30/40 mm, collegati sui due lati mediante due trincee drenanti superficiali. I VANTAGGI DI TALE TECNICA SONO: limitata interferenza con l attività produttiva le interazioni vengono limitate alle pertinenze esterne; gli effetti di mitigazione si estendono sull intera area dell edificio preservando quindi non solo il terreno di sottofondazione interessato dal regime tensionale indotto dai plinti ma anche quello al di sotto della pavimentazione industriale. GLI SVANTAGGI DI TALE TECNICA SONO: Sistema di mitigazione del rischio: difficoltà nella definizione analitica di un modello di calcolo analitico sulla quantificazione dell efficacia Necessità di predisporre una manutenzione nel tempo per verificare il mantenimento della funzionalità SI RIASSUMONO DI SEGUITO I COSTI PARAMETRICI DELL INTERVENTO Soluzione per Capannone tipo 100m x 40m Sueprficie utile di 4000 (m²) Costo Totale Intervento per m² di Superficie utile di capannone Superficie totale trattata in pianta m² per ogni m² di superficie trattata in pianta Volume totale di terreno trattato m³ per ogni m³ di Volume di terreno trattato Dreni orizzontali + Pozzi in ghiaia

10 COMPACTION GROUTING A La tecnologia d intervento consiste nell addensamento (e contestuale conseguente rinforzo) dei terreni granulari mediante spiazzamento degli stessi con formazione di bulbi sovrapposti di malta molto densa pompata a pressioni e volumi controllati. Solitamente la pressione di pompaggio varia da 5 a 10 atm e comunque è funzione della profondità dello strato da trattare e del grado di addensamento.

11 La prima tecnologia è volta consolidare tre fasce di terreno di circa 12m x 112m, in corrispondenza dei pilastri dell edificio. La massima profondità di ogni perforazione sarà di circa 12.5 m da p.c., la lunghezza del trattamento di 8 m, il diametro medio reso nella fascia consolidata di 600mm. Il numero complessivo di colonne di consolidamento risulta pari a n 1008, cui corrisponderà un area trattata di circa 4032 m². I VANTAGGI DI TALE TECNICA SONO: il controllo del risultato; utilizzo di attrezzature leggere e di dimensioni contenute idonee per essere utilizzate all interno di strutture esistenti; la possibilità di intervenire anche a ridosso dei plinti di fondazione; la possibilità di definire l area di intervento in modo certo. GLI SVANTAGGI DI TALE TECNICA SONO: mancanza di controllo sugli effetti indotti dalle aree adiacenti liquefacibili non trattate; costo maggiore rispetto all intervento con dreni. SI RIASSUMONO DI SEGUITO I COSTI PARAMETRICI DELL INTERVENTO Soluzione per Capannone tipo 100m x 40m Sueprficie utile di 4000 (m²) Costo Totale Intervento per m² di Superficie utile di capannone Superficie totale trattata in pianta m² per ogni m² di superficie trattata in pianta Volume totale di terreno trattato m³ per ogni m³ di Volume di terreno trattato Compaction Grouting A

12 COMPACTION GROUTING B Tale tecnologia, analoga alla precedente, è estesa all intera superficie dell edificio industriale. L obiettivo è di estendere l eliminazione del rischio anche all area industriale non necessariamente collegata alle strutture principali, ovvero alla perdita di vite umane, ma che può avere comunque un ruolo importante, in caso di liquefazione, per ricadute economiche e/o ambientali.

13 L intervento consiste nella realizzazione di una serie di trattamenti tale da individuare una maglia quadrata di circa 2 m di lato. La massima profondità di ogni perforazione è di circa 12.5 m da p.c., la lunghezza del trattamento di 8 m, il diametro medio reso nella fascia consolidata di 600 mm. Il numero complessivo di colonne di consolidamento previste è pari a n 1456, cui corrisponderà un area trattata di circa 5824 m². I VANTAGGI DI TALE TECNICA SONO: Viene consolidata l intera impronta dell edificio più una fascia di circa 6 m per garantire il raggiungimento di un adeguato livello di sicurezza del volume di terreno significativo rispetto alla geometria dei plinti ed al carico ad essi applicato. GLI SVANTAGGI DI TALE TECNICA SONO: costo complessivo sensibilmente superiore rispetto all intervento di tipo A; invasività significativamente maggiore rispetto all intervento di tipo A. SI RIASSUMONO DI SEGUITO I COSTI PARAMETRICI DELL INTERVENTO Soluzione per Capannone tipo 100m x 40m Sueprficie utile di 4000 (m²) Costo Totale Intervento per m² di Superficie utile di capannone Superficie totale trattata in pianta m² per ogni m² di superficie trattata in pianta Volume totale di terreno trattato m³ per ogni m³ di Volume di terreno trattato Compaction grouting B

14 INIEZIONI PER PERMEAZIONE Tale tecnologia prevede la realizzazione di un consolidamento dello strato di sabbie liquefacibili mediante iniezioni per permeazione con miscele a base di Silicato Alluminato.

15 Si assume di realizzare una serie di punti di iniezione individuando una maglia quadrata di circa 2 m di lato. Le perforazioni potranno essere attrezzate con un unica canna valvolata tipo TAM (Tube a manchette) o tramite fascio di canne mono-valvola di piccolo diametro. La massima profondità di ogni perforazione sarà di circa 12 m da p.c., la lunghezza del trattamento di iniezione di 7 m. Il numero di punti di iniezione sarà pari a n 1296, cui corrisponderà un area trattata di circa 5184 m². SI RIASSUMONO DI SEGUITO I COSTI PARAMETRICI DELL INTERVENTO Soluzione per Capannone tipo 100m x 40m Sueprficie utile di 4000 (m²) Costo Totale Intervento per m² di Superficie utile di capannone Dai dati sotto riportati risulta evidente che i costi di questa tecnica di intervento sono sensibilmente superiori a quelli delle altre tecnologie esaminate; non è stata pertanto approfondita tale opzione all interno del presente studio in quanto considerata ad oggi economicamente difficilmente sostenibile se non per casi specifici di edifici particolarmente importanti. Superficie totale trattata in pianta m² per ogni m² di superficie trattata in pianta Volume totale di terreno trattato m³ per ogni m³ di Volume di terreno trattato Iniezioni per permeazione

16 CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE DI SINTESI L analisi del rischio di liquefazione nell area della Piccola e Media Industria di Ferrara per il miglioramento sismico degli edifici industriali (analisi a scala suburbana dell area d intervento) ha evidenziato che i valori di IL risultano in genere bassi o moderati (IL<5) ad eccezione di quelli nel settore nord-occidentale dell area. Sono state esaminate ed illustrate quattro tipologie di interventi per la riduzione/mitigazione del rischio di liquefazione nelle aree occupate da edifici produttivi in cui la presenza di uno strato liquefacibile risulti significativo, aventi differenti caratteristiche in termini di efficacia, invasività e costi di intervento. In base a quanto emerso nella analisi si ritiene auspicabile lo sviluppo di un confronto tra gli attori coinvolti circa la fattibilità e la sostenibilità economica degli interventi per la mitigazione del rischio di liquefazione su aree estese occupate da edifici produttivi esistenti in relazione ai temi di sicurezza, valorizzazione del bene e ricadute economiche sulle attività presenti, correlando l analisi con la valutazione di sicurezza di edifici esistenti redatta ai sensi NTC08 in termini di SLC o SLV.

17 Ringraziamenti Confindustria Emilia-Romagna, Unindustria Ferrara e Regione Emilia-Romagna