Relazione Geotecnica

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2 PREMESSA Nella presente relazione si riportano le caratteristiche geotecniche dei terreni dei versanti in località Terapeutica, a nord del centro abitato di San Marco La Catola (FG). Al fine della redazione della presente, si è tenuto conto di quanto disposto in merito dalle vigenti normative, sia per quanto attiene alla caratterizzazione del sottosuolo, lo studio compiuto, oltre che avvalersi della base informativa reperibile da Studi e bibliografia esistente, fa specifico riferimento alla Relazione Geologica (Tav. RE04) redatta dai geologi incaricati. Normative di riferimento - Legge nr. 64 del 02/02/ Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche. - D.M. LL.PP. del 11/03/ Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione. - D.M. del 14/01/ Norme Tecniche per le costruzioni INTERVENTI Sulla base delle indagini effettuate si è stabilito di intervenire realizzando opere prioritarie di consolidamento nelle porzioni di versanti maggiormente a rischio (settore sommitale) al fine di garantire la stabilità delle strutture abitative e viarie presenti nelle aree. Gli interventi di consolidamento dovranno raggiungere il duplice scopo di contenimento delle coltri superficiali e regolarizzazione della morfologia del pendio con una riduzione della sua acclività. Interventi di consolidamento del versante previste: Realizzazione di una paratia di pali in c.a. trivellati, aventi diametro di cm 100, con cordolo in testa. La paratia è modellata sull'andamento del terreno con profondità di infissione dei pali pari a m ed è così individuata : - tratto AB di lunghezza pari a 152 m, cordolo di collegamento di 220x150; - tratto BC di lunghezza pari a 48 m, cordolo di collegamento di 220x150; A valle saranno realizzate palificate vive in legname a parete doppia, per consolidare lo strato superficiale e favorire la rinaturalizzazione dei luoghi, in particolare lungo la strada comunale San Marco-Celenza V. è prevista: - realizzazione di doppia palificata, a monte e a valle della strada, per tutta l area - 1 -

3 in dissesto, circa 400 metri; - realizzazione di una canaletta in legname e pietrame a forma trapezia a monte della strada per eliminare l erosione presente attualmente; - altre palificate saranno realizzate sul pendio nei punti in cui è evidente lo smottamento del terreno; L opera sarà completata con la realizzazione di palizzate e viminate con la profilatura e sistemazione superficiale dei pendii, e con interventi di minimizzazione con la piantumazione di alberi autoctoni e semina. Questo rappresenta una soluzione negli interventi di consolidamento e rinverdimento, in quanto garantisce il ristabilimento dei processi biologici e della copertura vegetale. Questo materiale vivo viene messo a dimora, a volte in unione con materiale inerte, per consentire un attecchimento e generare così un consolidamento duraturo nel tempo. L'ingegneria naturalistica si colloca così come un valido complemento all'ingegneria puramente tecnica. INQUADRAMENTO GEOLOGICO, IDRO-GEOMORFOLOGICO ED ANALISI DEI DISSESTI Per una caratterizzazione geologica di dettaglio si rimanda alla relazione specialistica allegata, mentre di seguito si riporta un sunto sintetico dei caratteri geologici, geomorfologici idrogeologici generali. Caratteri geologici e geomorfologici dell area L'area di studio rientra sul confine nord-occidentale del Foglio n. 163 "Lucera" della Carta Geologica d'italia in scala 1: e sulla nuova cartografia al 1: San Bartolomeo in Galdo foglio n Essa è compresa nelle strutture dell'appennino Dauno, allineate principalmente secondo la direzione NO-SE. I sedimenti che vi affiorano appartengono ad unità oligoceniche e mioceniche. I Monti della Daunia rappresentano le propaggini orientali dell Appennino meridionale che passano verso est al Tavoliere delle Puglie. I complessi litologici affioranti sono raggruppabili in differenti unità litologiche alloctone facenti parte della catena appenninica. Substrato Nell ambito del territorio comunale di San Marco La Catola affiorano principalmente terreni che presentano caratteristiche sedimentarie torbiditiche, attribuibili alla formazione nota in letteratura come Flysch di San Bartolomeo. In loco, affiora il membro rappresentato da una alternanza di limi argillosi con sabbie - 2 -

4 e marne giallo-verde seguite da livelli calcareniti grossolani. Localmente sono visibili livelli deformati per fenomeni di slump. La direzione degli strati è circa Est-Ovest con un immersione verso Nord. L inclinazione è circa 70. Depositi di versante Al tardo Pleistocene ed all Olocene possono essere ascritte tutte le coltri di depositi di versante formatesi, secondo processi diversi, prevalentemente a carico delle litologie fliscioidi. I fenomeni alterativi, esplicatisi quasi esclusivamente per disgregazione meccanica e chimica, associati all azione della gravità o a processi idrici superficiali di tipo prevalentemente colluviale, hanno determinato la formazione di coltri terrigene, a composizione prevalentemente arenacea, e limoargillosa nelle argille e marne. Sono depositi incoerenti o poco coesi, discontinui, che si rinvengono a mezza costa ed al piede dei rilievi collinari, in forma di conoidi isolate o di piccole falde, con potenza anche superiore al metro. Sul substrato poggiano detriti (diamicton) attribuibili anche ad antiche frane. Morfologia L assetto morfologico del territorio comunale rientra nei primi rilievi appartenenti al sistema orografico dei monti della Daunia, caratterizzato da rilievi relativamente accidentati ed allungati per lo più in direzione N-S, la morfologia è quella tipica collinare-alta che presenta tuttavia lungo alcune direzioni profili morfologici variabili e frequentemente acclivi a causa dell'evoluzione tettonica e delle condizioni litologiche, soprattutto dove la componente litica è predominante. Caratteri tettonici Le fasi tettoniche compressive mioceniche e plioceniche hanno conferito ai terreni affioranti in questa parte dell'appennino meridionale una struttura complessa con sovrascorrimenti e pieghe-faglie con assi prevalentemente N-S. Non mancano strutture minori date da pieghe faglie ad andamento meridiano ed appenninico con vergenza adriatica. Il limite orientale dei terreni dell'unità Dauna coincide con una linea tettonica con andamento appenninico che ha un significato regionale; essa si riconosce, a luoghi, come una faglia inversa lungo la quale si osserva la sovrapposizione dei terreni dell'unità Dauna sui terreni infrapleistocenici dell'unità Bradanica. Idrogeologia - 3 -

5 Per quel che riguarda i caratteri idrogeologici all'interno del Flysch di San Bartolomeo si distinguono orizzonti a differente permeabilità. Gli strati calcarenitici e sabbiosi presentano un grado di permeabilità elevata per fratturazione, mentre i livelli marnoso-argillosi sono caratterizzati da un basso grado di permeabilità relativa prevalentemente per porosità. Tali caratteristiche determinano acquiferi multifalda con circolazione idrica confinata all'interno degli strati calcarenitici. La circolazione idrica superficiale mina la stabilità di quelle porzioni di pendio a prevalente componente argillosa. Dissesti L'alternanza di strati calcarenitici e livelli marnoso-sabbiosi con direzione di immersione grosso modo ortogonale a quella del versante determina un andamento morfologico caratterizzato da un susseguirsi di costoni e zone depresse. Questo particolare assetto morfologico ha favorito in passato l'innesco di imponenti fenomeni franosi oramai stabilizzati nella loro dinamica complessiva (paleofrane), che hanno conferito alle aree interessate una forma concava con inclinazioni del pendio molto elevate in sommità (a ridosso della sede stradale SP 2) ed una progressiva riduzione delle pendenze verso il fondovalle. Nell area di studio sono stati individuati indizi di fenomeni di instabilità, questi movimenti interessano principalmente il tratto sommitale di pendio a causa degli elevati valori di inclinazione del versante. Le coltri più superficiali, in concomitanza di forti precipitazioni idrometeoriche, tendono velocemente verso uno stato di completa saturazione. Si determina così un notevole aumento del loro peso di volume e, nel contempo, l'insorgere di pressioni interstiziali che riducono le forze di resistenza al taglio creando una condizione favorevole allo scivolamento. STRATIGRAFIA E CARATTERISTICHE GEOTECNICHE Per la caratterizzazione dei terreni è stata commissionata da parte dell Amministrazione Comunale una campagna di indagini geognostiche in situ composta da prove dirette e indirette in corrispondenza opere d'arte da realizzare. Tutti i dati componenti gli elaborati sono stati allegati al progetto e, rappresentano una integrazione al presente studio di compatibilità geologica e geotecnica. Il programma delle indagini condotte comprende: N. 3 profili sismici a rifrazione con onde longitudinali (P) e 2 con onde trasversali (S) mediante il metodo Masw; N. 1 Indagine tomografica elettrica; - 4 -

6 N. 1 Indagine con microtemore (H/V) N. 3 sondaggi geognostici in situ e prove SPT in foro; Prove di laboratorio su n. 9 campioni di terreno. L'ubicazione di tutte le indagini dirette e indirette effettuate nell'ambito della campagna geo-gnostica e i risultati delle indagini nonché i principali parametri elastomeccanici dei terreni sono riportate nell allegato indagini e nella relazione geologica. Ortofoto ubicazione sondaggi e sezione geologica La sequenza stratigrafica che si rinviene nei sondaggi effettuati è caratterizzata da alternanze cicliche di termini argillosi, calcarenitici e marnosi in livelli di pochi centimetri o di qualche metro riconducibili alla formazione del "Flysch di San Bartolomeo" così come riportato anche sulla Carta Geologica D'Italia. L'eterogeneità verticale e laterale dei terreni rinvenuti è legata alle proprietà stesse dei terreni fliscioidi e al disturbo tettonico presente nell'area legato alla sua storia geologica. Le stratigrafie dei sondaggi evidenziano la presenza, sotto una copertura di terreno vegetale e/o materiale di riporto eluvio colluviale spesso da m, di un'alternanza, di argille marnose-limose più o meno consistenti, a media plasticità, con inclusi clasti calcarenitici eterometrici, alternate a livelli sabbiosi e calcarenitici di colore avana ben cementate. Questa sequenza stratigrafica si rinviene un po' in tutti i - 5 -

7 sondaggi. Durante l esecuzione dei sondaggi, è stata intercettata una falda acquifera il cui livello statico si è stabilizzato a circa 6 m di profondità. I risultati di dettaglio delle indagini eseguite, sono riportati nelle relazioni specifiche allegate, di seguito si fornisce una loro interpretazione in chiave stratigraficogeotecnica

8 Tab. 1 - Tabella riassuntiva dei risultati delle analisi geotecniche di laboratorio. Sulla base dei risultati ottenuti dalle indagini effettuate si distinguono le seguenti unità riportate nelle seguenti tabelle riepilogative: A (Terreno1) - 1 complesso geomeccanico rappresentato da depositi eluvio-colluviali frammisti al flysch di S. Bartolomeo rimaneggiato B (Terreno2) - 2 complesso geomeccanico rappresentato dal flysch di S. Bartolomeo C (Terreno 3) - 3 complesso geomeccanico rappresentato dal flysch Rosso Peso di Volume γ (t/m 3 ) Coesione C (Kg/cm 2 ) Angolo di attrito φ' ( ) 1,6 1,8 0,13 0,22 17,20 26,5 1,7 1,8 0,12 0,17 25,0 32,0 1,8 1,9 0,1 0,4 24,0 25,0 Tabella 2: valori nominali dei principali parametri dei terreni indagati nei sondaggi Al fine di ricavare il parametro sismico Vs30 è stato eseguito uno stendimento cui è seguito una elaborazione dei dati con il metodo MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves), che si basa sulla misurazione e sull analisi delle onde di Rayleigh in un semispazio stratificato. Per ciò che riguarda l elaborazione dei dati è stato utilizzato il software SURF SAIS 2.05 del Kansas Geological Survey. Le prove MASW sono molto utili per ricavare il parametro Vs30, richiesto dalla nuova normativa sismica (NTC-08), in maniera semplice ed economica ma decisamente - 7 -

9 affidabile. Tramite questa prova vengono misurate le velocità sismiche delle onde superficiali a diverse frequenze. La variazione di velocità a diverse frequenze (dispersione) è imputabile prevalentemente alla stratificazione delle velocità delle onde S i cui valori sono ricavabili da una procedura di inversione numerica. Lo scopo della prova consiste nel determinare il profilo di rigidezza del sito (velocità delle onde di taglio S) tramite la misura della velocità di propagazione delle onde di superficie di Rayleigh ed un successivo processo di inversione. Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto, in base alla nuova normativa sismica italiana descritta dal DM del 14/01/2008 Nuove norme tecniche per le costruzioni si rende necessario valutare l effetto della risposta sismica locale mediante specifiche analisi, come indicato nel delle NTC-08. Per le categorie di sottosuolo, per la definizione dell azione sismica si può fare riferimento alla Tab. 3.2.II delle NTC-08 di seguito riportata. Dove: Vi e hi sono la velocità delle onde di taglio verticali e lo spessore dello strato i-esimo. La categoria di suolo così determinata (VS30 = 393 m/sec), in riferimento alla Tab. 3.2.II delle NTC-08, risulta: - categoria 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 - 8 -

10 profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < cu,30 < 250 kpa nei terreni a grana fina). Condizioni topografiche: T2 - Pendii con inclinazione media i > 15 ; In seguito alla introduzione della normativa DM la sismicità adottata per il comune di San Marco la Catola è Classificata come Zona 2. APPROCCI PROGETTTUALI E VERIFICA MECCANICA DEGLI INTERVENTI Dalle indagini effettuate e dalle caratteristiche meccaniche dei litotipi individuati, nonché dalle verifiche preliminari progettuali eseguite, si è optato di intervenire tramite opere di consolidamento costituite da una paratia di pali con cordolo in testa, in quanto sono le strutture che meglio rispondono alla stabilizzazione dell area su cui sorge il centro abitato. Al fine di considerare la probabile reale superficie in movimento e non potendo opportunamente confinare il materiale coinvolto dal fenomeno si ritiene di assegnare agli strati di terreno, del modello geologico, i parametri più bassi rilevati. Pur essendo in presenza di fenomeni franosi pregressi, la frana non è mai stata monitorata per cui non è mai stata individuata una superficie reale di scorrimento ne i segni superficiali, essendo la zona antropizzata, possono dare indicazioni della reale forma e posizione della superficie di scorrimento. Per tale motivo la verifica di stabilità non può che essere condotta ricercando la superficie critica con maglia dei centri, ante e post operam, come riportato nelle immagini che seguono, in cui è stata estesa la verifica anche a valle

11 Descrizione terreni Simbologia adottata Nr. Indice del terreno Descrizione Descrizione terreno γ Peso di volume del terreno espresso in kg/mc γ w Peso di volume saturo del terreno espresso in kg/mc φ Angolo d'attrito interno 'efficace' del terreno espresso in gradi c Coesione 'efficace' del terreno espressa in kg/cmq φ u Angolo d'attrito interno 'totale' del terreno espresso gradi Coesione 'totale' del terreno espressa in kg/cmq c u n Descrizione γ γ sat φ' c' [kg/mc] [kg/mc] [ ] [kg/cmq] 1 Terreno ,100 2 Terreno ,100 3 Terreno ,100 Profilo stratigrafico adottato

12 Risultati analisi ante-operam Numero di superfici analizzate Coefficiente di sicurezza minimo Superficie con coefficiente di sicurezza minimo 7 Quadro sintetico coefficienti di sicurezza Metodo Nr. superfici FS min S min FS max S max BISHOP SPENCER SARMA superfici di scivolamento circolari e ricerca della superficie critica con maglia dei centri ante operam Risultati analisi post-operam Numero di superfici analizzate Coefficiente di sicurezza minimo Superficie con coefficiente di sicurezza minimo 1 Quadro sintetico coefficienti di sicurezza Metodo Nr. superfici FS min S min FS max S max BISHOP SPENCER SARMA superfici di scivolamento circolari e ricerca della superficie critica con maglia dei centri post operam

13 Oltre alle verifiche effettuate, il calcolo è stato approfondito considerando che lo scivolamento avvenga lungo la superficie di separazione fra il secondo e terzo strato dove è altresì posizionata la linea di falda e quindi si considera: superfici circolari con maglia dei centri e tangenza alla superficie di passaggio dei due strati dove è più probabile lo scorrimento idrico, come riportato nelle due immagini che seguono: Risultati analisi ante operam Numero di superfici analizzate Coefficiente di sicurezza minimo Superficie con coefficiente di sicurezza minimo 7 Quadro sintetico coefficienti di sicurezza Metodo Nr. superfici FS min S min FS max S max BISHOP SPENCER SARMA superfici di scivolamento con maglia dei centri e tangenza alla superficie di scivolamento ante operam Risultati analisi post opera Numero di superfici analizzate Coefficiente di sicurezza minimo Superficie con coefficiente di sicurezza minimo 1 Quadro sintetico coefficienti di sicurezza Metodo Nr. superfici FS min S min FS max S max BISHOP SPENCER SARMA

14 4. superfici di scivolamento con maglia dei centri e tangenza alla superficie di scivolamento posta operam Come si può notare nella verifica di stabilità ante opera, estesa a tutto il pendio, la parte che presenta coefficienti minori si concentra proprio a ridosso della strada, nel tratto interessato dal movimento franoso. Tali risultati confermano le ipotesi della progettazione preliminare con la previsione di una paratia a salvaguardia oltre che del versante anche delle strutture e di intervenire in modo più consistente e diffuso lungo tutto il versante con interventi estensivi di ingegneria naturalistica. I dati con i tabulati si riportano nella relazione specifica allegata

15 Calcolo e verifica paratia Descrizione terreni Profilo stratigrafico calcolo paratia Per il primo strato, Terreno 1, oltre ai parametri efficaci prima riportati, sono stati determinati i parametri residui: sondaggio S3, C7 ottenendo φ=32,65 c =0,02 sondaggio S1, C1 ottenendo φ= 7,60 c =0,13 Nel modello numerico per il calcolo della paratia, per il terreno1 si è adottato i valori sotto riportati Simbologia adottata n numero d'ordine Descrizione Descrizione del terreno γ peso di volume del terreno espresso in [kg/mc] γ s peso di volume saturo del terreno espresso [kg/mc] φ angolo d'attrito interno del terreno espresso in [ ] δ angolo d'attrito terreno/paratia espresso in [ ] c coesione del terreno espressa in [kg/cmq] N Descrizione γ γ sat φ δ c [kg/mc] [kg/mc] [ ] [ ] [kg/cmq] 1 Terreno ,0 2100, ,032 2 Terreno ,0 2000, ,100 3 Terreno ,0 2200, ,100 Descrizione stratigrafia Simbologia adottata n numero d'ordine dello strato a partire dalla sommità della paratia sp spessore dello strato in corrispondenza dell'asse della paratia espresso in [m] kw costante di Winkler orizzontale espressa in Kg/cm 2 /cm α inclinazione dello strato espressa in GRADI( ) (M: strato di monte V:strato di valle) Terreno Terreno associato allo strato (M: strato di monte V:strato di valle) N sp α M α V Kw Terreno M Terreno V [m] [ ] [ ] kg/cmq/cm 1 4, Terreno 1 Terreno 1 2 4, Terreno 2 Terreno 2 3 3, Terreno 2 Terreno 2 4 4, Terreno 2 Terreno 2 5 2, Terreno 3 Terreno 3 6 4, Terreno 3 Terreno

16 Falda Profondità della falda a monte rispetto alla sommità della paratia 5,00 [m] Profondità della falda a valle rispetto alla sommità della paratia 6,00 [m] Spinta Spinta massima Pa = [kg] Y = 2,34 [m] Spinta della falda Pw = 6240 [kg] Y = 9,67 [m] Resistenza passiva Pp = [kg] Y = 6,97 [m] Controspinta Pc = [kg] Y = 15,91 [m] Sollecitazioni M Y M T Y T N Y N , , ,00 MAX 0 0, ,10 0 0,00 MIN Spostamenti U Y U V Y V 1,9092 0,00 0,0126 0,00 MAX -0, ,00 0,0000 0,00 MIN Stabilità globale Raggio del cerchio critico R = 37,84 [m] Centro del cerchio critico (-16,20; 16,20) Intersezione cerchio-pendio a valle (-42,00; -11,49) Intersezione cerchio-pendio a monte (18,49; 1,07) Fattore di sicurezza FS = 1.14 Risultati verifiche idrauliche Verifica a sifonamento Verifica non effettuata (falda non affiorante al piano campagna) Verifica sollevamento fondo scavo Coefficiente di sicurezza ottenuto FS = 2.16 richiesto FS R= 1.50 Verifiche strutturali paratia Ordinata della sezione con fattore di sicurezza minimo Y = 7,80 [m] Momento ultimo Mu = [kgm] Sforzo normale ultimo Nu = [kg] Fattore di sicurezza della sezione FS = 1.05 Tensione massima nel calcestruzzo σ c = 111,83 [kg/cmq] Y = 7,20 [m] Tensione massima nell'armatura σ f = 3094,64 [kg/cmq] Y = 7,10 [m] Tensione tangenziale massima nel calcestruzzo τ f = 4,14 [kg/cmq] Y = 4,15 [m] Per i dati completi delle verifiche di stabilità del versante e il calcolo della paratia si rimanda alla relazione di calcolo strutturale allegata