DOCUMENT 645.IDR.13 rev.0 MONTESPERTOLI - INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO. luglio Client: IDROGEO. Plant: - a multidisciplinary engineering company

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1 MONTESPERTOLI - INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO DOCUMENT 645.IDR.13 rev.0 Client: IDROGEO. Plant: - Proposal n : 645.IDR.13 REV: 0 DATE: 22/07/2013 DESCRIPTION: Emissione PREP: LV VER: LV APPR: LM a multidisciplinary engineering company

2 Sommario 1. DESCRIZIONE GENERALE 3 2. MODELLAZIONE GEOTECNICA 3 3. NORMATIVA DI RIFERIMENTO 4 4. VITA OPERA E CLASSE D'USO 4 5. AZIONE SISMICA 2 6. COMBINAZIONI DEI CARICHI 4 7. VERIFICA DI STABILITÀ GLOBALE combinazione statica str - diagrammi delle sollecitazioni verifiche strutturali - comb.quasi permanente 2 8. SOVRAPPRESSIONE IN CONDIZIONE SISMICA 3 9. VEIRFICA DI STABILITÀ IN CONDIZIONE SISMICA VERIFICHE STR CONDIZIONE SISMICA (SLU) VERIFICA DEI TIRANTI DI ANCORAGGIO CALCOLO DEI CARICHI DI PROVA SUI TIRANTI 5 S O C I Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 2 di 25

3 1. DESCRIZIONE GENERALE La presente relazione è relativa alla realizzazione di una palificata tirantata atta a contrastare il movimento franoso di un pendio situato nel comune di Montespertoli. Questa è costituita da pali trivellati di diametro 1000 mm, disposti ad interasse 2000 mm, realizzati con calcestruzzo classe C25/30, armati con barre 20 mm e spirale 12mm/15mm in acciaio B450 C, la lunghezza totale dei pali è di 20 m, di cui 10m costituiscono l incastro nel terreno, mentre i rimanenti 10m costituiscono il sostegno del terreno instabile. Al fine di limitare maggiormente gli spostamenti dell'opera di contenimento, è prevista la realizzazione di tiranti permanenti ad interasse 2.0 m costituiti da 4 trefoli a 7 fili, da applicare su una trave di ripartizione costituita da 2 profili HEB 200 in acciaio S275, accoppiati a quota -2m dalla sommità della struttura. I tiranti sono previsti di lunghezza totale 38 m, di cui i primi 30 m costituiscono la parte libera, mentre i rimanenti 8 m costituiscono la parte vincolata, ovvero l ancoraggio che verrà eseguito con malta inietta ad alta pressione. 2. MODELLAZIONE GEOTECNICA L'analisi geotecnica è stata eseguita col codice di calcolo agli elementi finiti PLAXIS in grado di eseguire analisi di stabilità e di deformazione nell ambito di molteplici applicazioni geotecniche. Il programma permette di simulare situazioni reali riconducibili a condizioni di deformazione piane (plane strain) o a condizioni assialsimmetriche (axisymmetric). La modellazione degli strati di terreno è stata eseguita attraverso una mesh ad elementi triangolari a 15 nodi che consentono un interpolazione del quarto ordine per gli spostamenti e l integrazione numerica adopera dodici punti di Gauss (stress points). La procedura di generazione delle tensioni iniziali è stata eseguita per incremento della gravità (gravity loading) e computazione delle pressioni neutre relative alla falda, disattivando la struttura e gli oggetti inizialmente non attivi. Successivamente sono state eseguite le seguenti analisi: 1. Analisi di tipo Plastico (plastic) con criterio di rottura Mohr-Coulomb 2. Analisi di stabilità con il metodo della riduzione dei parametri di resistenza (phi-c reduction) Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 3 di 25

4 3. NORMATIVA DI RIFERIMENTO Decreto del Ministero dei Lavori Pubblici del : Norme tecniche per le costruzioni Circolare 03 Febbraio 2009 n.617/c.s.ll.pp. UNI EN Calcestruzzo - Parte 1 Specificazione, prestazione, produzione e conformità. UNI EN Eurocodice 7 - Progettazione geotecnica - Parte 1 Regole generali UNI EN Eurocodice 8 - Progettazione delle strutture per la resistenza sismica - Parte 5- Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici UNI EN Esecuzione di lavori geotecnici speciali - Tiranti di ancoraggio UNI EN 1536-Esecuzione di lavori geotecnici speciali - Pali trivellati UNI EN Cemento - Parte 1 Composizione, specificazioni e criteri di conformità per cementi 4. VITA OPERA E CLASSE D'USO Tipologia di Vita nominale Tipo 2 Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale. A tale tipologia viene assegnata una vita nominale maggiore o pari a 50 anni Vita nominale assegnata alla costruzione (anni): 50 Classe d'uso della Costruzione Classe ll Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d uso III o in Classe d uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti. Coefficiente d'uso per la valutazione del periodo di riferimento per l'azione sismica [Cu]: 1 Periodo di riferimento per l'azione sismica in anni: 50 Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 4 di 25

5 2 1. Terreno vegetale, riporto e limi arigllosi 2. Limo argilloso e margilla limosa 3. Limi argillosi debolmente sabbiosi 4. Limi argillosi compatti Fig. 1 - Modello di calcolo geotecnico Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 1 di 25

6 LITOTIPO 1 φ'= ( ) / 3 = 19 φ r = 0.6 φ' = 11.4 c'= ( ) / 3 = 6.35 kpa c r = 0 Ed = 4000 kpa E' = 2492 kpa γ = ( ) / 3 = kn/m 3 LITOTIPO 2 φ'= 25 c'= 8.42 kpa Ed = kpa E' = kpa γ = kn/m 3 LITOTIPO 3 φ'= 24 c'= 10 kpa cu= 180 kpa Ed = kpa E' = kpa γ = 18.5 kn/m 3 LITOTIPO 4 φ'= 26 c'= 10 kpa cu= 200 kpa Ed = kpa E' = kpa γ = 18.5 kn/m 3 Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 1 di 25

7 5. AZIONE SISMICA Parametri e punti dello spettro di risposta orizzontale per lo stato limite:slv Parametri indipendenti Punti dello spettro di risposta STATO LIMITE SLV T [s] Se [g] a g g F o T B * T C s T C S S C C S T q Parametri dipendenti S T B s T C s T D s Espressioni dei parametri dipendenti S= S S (NTC-08 Eq ) (NTC-08 Eq ; ) (NTC-07 Eq ) T D (NTC-07 Eq ) (NTC-07 Eq ) Espressioni dello spettro di risposta (NTC-08 Eq ) T T B T T T B C T T T C TD S T T = 10 /(5 x) 0,55; = 1/ q T = T /3 B C * C = C C T C T T = 4,0 a / g 1,6 D g D T 1 T S e(t) = ag S Fo 1 TB Fo TB S e(t) = ag S Fo TC S e(t) = ag S Fo T TC TD S e(t) = ag S Fo 2 T Lo spettro di progetto S d (T) per le verifiche agli Stati Limite Ultimi è ottenuto dalle espressioni dello spettro elastico S e (T) sostituendo η con 1/q, dove q è il fattore di struttura. (NTC ) Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 2 di 25

8 Spettri di risposta (componenti orizz. e vert.) per lo stato limite: SLV S d [g] 0.5 Componente orizzontale 0.45 Componente verticale T [s] Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 3 di 25

9 6. COMBINAZIONI DEI CARICHI VERIFICA PALIFICATA - STABILITÀ GLOBALE Approccio 1 - Combinazione 2 - A2+M2+R2 permanenti permanenti non strutturali variabili carichi g F ( g E ) A2 favorevoli g G1 1.0 sfavorevoli 1.0 favorevoli 0.0 g G2 sfavorevoli 1.3 favorevoli sfavorevoli 1.3 g Q 0.0 parametri geotecnici grandezza g M M2 tangente angolo resistenza al taglio tan g' k g 1.25 coesione efficace c' k g c 1.25 resistenza non drenata c uk g cu 1.4 peso dell'unità di volume g g g 1.0 coefficienti di sicurezza g R R2 scorrimento g R 1.1 VERIFICA PALIFICATA STR - Approccio 1 combinazione 1: A1+M1+R1 permanenti permanenti non strutturali variabili carichi g F ( g E ) A1 favorevoli g G1 1.0 sfavorevoli 1.0 favorevoli 0.0 g G2 sfavorevoli 1.3 favorevoli sfavorevoli 1.5 g G3 0.0 parametri geotecnici grandezza g M M1 tangente angolo resistenza al taglio tan g' k g 1.00 coesione efficace c' k g c 1.00 resistenza non drenata c uk g cu 1.00 peso dell'unità di volume g g g 1.00 coefficienti di sicurezza g R R1 Totale g b 1.00 Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 4 di 25

10 Verifica ancoraggi GEO combinazione : A1+M1+R3 permanenti permanenti non strutturali variabili carichi g F ( g E ) A1 favorevoli g G1 1.0 sfavorevoli 1.0 favorevoli 0.0 g G2 sfavorevoli 1.3 favorevoli sfavorevoli 1.5 g G3 0.0 parametri geotecnici grandezza g M M1 tangente angolo resistenza al taglio tan g' k g 1.00 coesione efficace c' k g c 1.00 resistenza non drenata c uk g cu 1.00 peso dell'unità di volume g g g 1.00 coefficienti di sicurezza g R R3 Temporanei g Rat 1.10 Permanenti g Rap 1.20 Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 5 di 25

11 7. VERIFICA DI STABILITÀ GLOBALE L analisi di stabilità globale dell opera è stata eseguita con l approccio Phi-c reduction, attraverso il quale i parametri di resistenza tanφ e c del terreno vengono ridotti fin quando avviene l attivazione del cinematismo. Il coefficiente di sicurezza determinato vale Calculation information Step info Phase Palificata stabilità globale Step 601 of 601 Calulation mode Classical mode Step type Safety Updated mesh False Solver type Classic Kernel type 32 bit Extrapolation factor Relative stiffness 1.519E-6 Design approach Index 1 Name Palificata - Stabilità globale Multipliers Prescribed displacements X Prescribed displacements Y Load system A M_LoadA Load system B M_LoadB Soil weight M_Weight Acceleration M_Accel Strength reduction factor Time Increment Staged construction Active proportion total area Active proportion of stage Forces F_X kn/m F_Y kn/m Consolidation Realised P_Excess,Max kn/m^2 M_DispX ΣM_DispX M_DispY ΣM_DispY ΣM_LoadA ΣM_LoadB ΣM_Weight ΣM_Accel M_sf 5.000E-3 ΣM_sf End time M_Area ΣM_Area M_Stage ΣM_Stage Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 6 di 25

12 Fig. 2 - Phi-c reduction calculation Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 1 di 25

13 Fig. 3 - Spostamenti combinazione STR [m] Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 2 di 25

14 7.1 COMBINAZIONE STATICA STR - DIAGRAMMI DELLE SOLLECITAZIONI Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 1 di 25

15 7.2 VERIFICHE STRUTTURALI - COMB.QUASI PERMANENTE Geometric Properties Gross Conc. Trans (n=10.33) Area (mm 2 ) x Inertia (mm 4 ) x 10 6 y t (mm) As = 314 mm 2 y b (mm) S t (mm 3 ) x 10 3 S b (mm 3 ) x A v = 113 mm 2 per 250 mm Crack Spacing 2 x dist db / Loading (N,M,V + dn,dm,dv) , 340, , 1.0, 0.0 Concrete f c' = 14.1 MPa a = 36 mm f t = 1.19 MPa c ' = 1.88 mm/m Rebar f u = 450 MPa f y = 450 s = mm/m All dimensions in millimetres Clear cover to transverse reinforcement = 60 mm Pali Ø /7/10 Cross Section Longitudinal Strain top Shrinkage & Thermal Strain top Crack Diagram bot Long. Reinforcement Stress top bot Long. Reinf Stress at Crack top Longitudinal Concrete Stress top bot Internal Forces C: 686 kn bot N+M M: 340 knm bot 500 mm 335 mm 210 mm T: 525 kn N: -160 kn σc = -5.0 MPa < 11.2 Mpa σs = 73 MPa < 360 MPa wd =0.25 mm < 0.3 mm VERIFICA Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 2 di 25

16 8. SOVRAPPRESSIONE IN CONDIZIONE SISMICA Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 3 di 25

17 Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 4 di 25

18 9. VEIRFICA DI STABILITÀ IN CONDIZIONE SISMICA L analisi di stabilità globale dell opera è stata eseguita con l approccio Phi-c reduction, attraverso il quale i parametri di resistenza tanφ e c del terreno vengono ridotti fin quando avviene l attivazione del cinematismo. Il coefficiente di sicurezza determinato vale Calculation information Step info Phase Sisma palificata Stabilità Step 701 of 701 Calulation mode Classical mode Step type Safety Updated mesh False Solver type Classic Kernel type 32 bit Extrapolation factor Relative stiffness E-3 Design approach Index 1 Name Palificata - Stabilità globale Multipliers Prescribed displacements X Prescribed displacements Y Load system A M_LoadA Load system B M_LoadB Soil weight M_Weight Acceleration M_Accel Strength reduction factor Time Increment Staged construction Active proportion total area Active proportion of stage Forces F_X kn/m F_Y kn/m Consolidation Realised P_Excess,Max kn/m^2 M_DispX ΣM_DispX M_DispY ΣM_DispY ΣM_LoadA ΣM_LoadB ΣM_Weight ΣM_Accel M_sf 5.000E-3 ΣM_sf End time M_Area ΣM_Area M_Stage ΣM_Stage Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 5 di 25

19 Fig. 3 - Spostamenti orizzontali in condizione sismica SLV [m] Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 1 di 25

20 Fig. 4 - Phi-c reduction calculation - condizione sismica SLV Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 2 di 25

21 10. VERIFICHE STR CONDIZIONE SISMICA (SLU) Document n : 645.IDR.13 rev.0 Pag. 1 di 25

22 Geometric Properties Gross Conc. Trans (n=10.33) Area (mm 2 ) x Inertia (mm 4 ) x 10 6 y t (mm) A s = 314 mm 2 y b (mm) S t (mm 3 ) x 10 3 S b (mm 3 ) x A v = 113 mm 2 per 250 mm Crack Spacing 2 x dist db / Loading (N,M,V + dn,dm,dv) , 340, , 1.0, 0.0 Concrete fc' = 14.1 MPa a = 36 mm ft = 1.19 MPa c ' = 1.88 mm/m Rebar fu = 450 MPa f y = 450 s = mm/m All dimensions in millimetres Clear cover to transverse reinforcement = 60 mm Pali Ø /7/10 Cross Section Longitudinal Strain top Shrinkage & Thermal Strain top Crack Diagram bot Long. Reinforcement Stress top bot Long. Reinf Stress at Crack top bot bot Longitudinal Concrete Stress top Internal Forces T: 829 kn N+M mm N: -240 kn bot 500 mm 339 mm C: 1070 kn M: -560 knm σc = -7.3 MPa < fcd σs = 119 MPa < fyd VERIFICA Document n : 645.IDR.13 rev.0

23 10.1 VERIFICA DEI TIRANTI DI ANCORAGGIO Diametro trefolo: d tre = 15.2 (mm) Numero trefoli: n = 4 Area singolo trefolo At: 139 (mm 2 ) Area complessiva dell'acciaio (A = n At): 556 (mm 2 ) Diametro equivalente dei trefoli Deq = (A 4/p) 0,5 Deq = (mm) Tensione caratteristica di rottura dell'acciaio (f ptk ) 1860 (Mpa) Tensione caratt. all'1% di deformazione dell'acciaio (f p(1)k ) 1670 (Mpa) Malta di iniezione Rck: 30 (Mpa) Adesione malta-acciaio e malta-corrugato: tcls = 0.60 (Mpa) coefficienti parziali Metodo di calcolo Azioni Terreno permanenti variabili g G g Q Stati limite GEO g s n x x N G Azione permanente sul tirante: 400 kn N Q Azione variabile sul tirante: 75 kn Nt Azione di calcolo (N G g g +N Q g q ): 475 kn Aderenza Malta -Terreno L = Nt Fs / (Ds p s d ) D (cm) Diametro della perforazione = 120 (mm) a (-) Coeff. moltiplicativo = 1.8 Ds (cm) Diametro di calcolo (Ds = a D) = 216 (mm) s k (MPa) tensione unitaria media di aderenza malta - terreno = 0.25 (Mpa) s k (MPa) tensione unitaria minima di aderenza malta - terreno = 0.25 (Mpa) s d (MPa) tensione unitaria di progetto aderenza malta - terreno = 0.14 (Mpa) s d = Min(s med /x 3 g s ; s min/x 4 g s ) L min= 5.04 (m) Document n : 645.IDR.13 rev.0

24 Verifica a trazione dell'armatura N = N G + N Q = 475 (kn) UNI EN 1537 N 0.65 f ptk n At = (kn) AICAP N 0.6 f p(1)k n At = (kn) Document n : 645.IDR.13 rev.0

25 11. CALCOLO DEI CARICHI DI PROVA SUI TIRANTI Diametro trefolo: d tre = 15.2 (mm) Numero trefoli: n = 4 Area singolo trefolo At: 139 (mm 2 ) Area complessiva dell'acciaio (A = n At): 556 (mm 2 ) Diametro equivalente dei trefoli Deq = (A 4/p) 0,5 Deq = (mm) Tensione caratteristica di rottura dell'acciaio (f ptk ) 1860 (Mpa) Tensione caratt. all'1% di deformazione dell'acciaio (f p(1)k ) 1670 (Mpa) Malta di iniezione Rck: 30 (Mpa) Adesione malta-acciaio e malta-corrugato: tcls = 0.60 (Mpa) N G Azione permanente sul tirante: 400 kn N Q Azione variabile sul tirante: 75 kn Carico di verifica alla tesatura Pv = 1.2 (NG + NQ) Pv = 570 kn Riferimento per la prova: UNI EN 1537 N1 = 0.80 f ptk n At = (kn) N2 = 0.95 f p(1)k n At = (kn) Carico di prova preliminare = min [N1, N,2] PP = (kn) Document n : 645.IDR.13 rev.0