RELAZIONE GEOTECNICA GENERALE E DELLE FONDAZIONI

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1 Comune d rstano Provna d rstano RELAZIE GETECICA GEERALE E ELLE FAZII GGETT: Relazone geotena relatva al progetto Lavor d adeguamento, a fn del rlaso del ertfato d prevenzone nend, del Leo Statale "Benedetto Croe" d RISTA CMMITTETE: Provna d rstano rstano, 17/05/016 Il Progettsta (Ing. Roberto Zoheddu) Il rettore de Lavor Il Collaudatore va Rossn, 6 - Cabras studozo@ale.t pag. 1

2 1 - ESCRIZIE GEERALE ELL'PERA La presente relazone geotena rguarda le ndagn, la aratterzzazone e modellazone geotena del volume sgnfatvo l'oa n esame e valuta l'nterazone oa / terreno a fn del dmensonamento delle relatve fondazon. Questa relazone è stata redatta sulla base de dat rsultant dalle prove d ampagna e/o d laboratoro. - RMATIVA I RIFERIMET Le fas d anals e verfa della struttura sono state ondotte n aordo alle seguent dsposzon normatve, uanto applabl n relazone al rtero d alolo adottato dal progettsta, evdenzato nel proseguo della presente relazone: Legge 5 novembre 1971 n (G. U. 1 dembre 1971 n. 31) orme la dsplna delle oe d onglomerato ementzo armato, normale e preompresso ed a struttura metalla Legge febbrao 1974 n. 64 (G. U. 1 marzo 1974 n. 76) Provvedment le ostruzon on partolar presrzon le zone ssmhe Indazon progettual le nuove ostruzon n zone ssmhe a ura del Mnstero la Rera sentfa - Roma M. Infrastrutture Trasport 14 gennao 008 (G.U. 4 febbrao 008 n. 9 - Suppl. rd.) orme tenhe le Costruzon Inoltre, n mananza d spefhe ndazon, ad ntegrazone della norma preedente e uanto on esse non n ontrasto, sono state utlzzate le ndazon ontenute nella: Crolare febbrao 009 n. 617 del Mnstero delle Infrastrutture e de Trasport (G.U. 6 febbrao 009 n. 7 Suppl. rd.) Istruzon l'applazone delle 'orme Tenhe delle Costruzon' d u al.m. 14 gennao 008 ; Euroode 7 Progettazone geotena - EV uanto non n ontrasto on le dsposzon del.m. 008 orme Tenhe le Costruzon 3 - IAGII GEGSTICHE E CARATTERIZZAZIE GETECICA Sulla base d uanto dettaglato nella relazone geologa dell'area d sto, s è proeduto alla progettazone della ampagna d ndagn geognosthe fnalzzate alla determnazone delle arattersthe geotenhe de terren nteressat dal volume sgnfatvo dell'oa n esame. 3.1 Prove effettuate e Caratterzzazone geotena Al fne della determnazone delle arattersthe geotenhe de terren onvolt nel volume sgnfatvo dell'oa n esame, sono state ondotte delle prove geotenhe, rassunte nella relazone geologa. Le ndagn realzzate hanno messo d rostrure le seguent stratgrafe ognuna delle ual sono state defnte le propretà geotenhe de sngol terren onvolt. TERREI Terren TR T K K X K Y K Z u ' E d E u A S-B [/m 3 ] [/m 3 ] [/m 3 ] [/m 3 ] [ ] [/mm ] [/mm ] [/mm ] [/mm ] Arglla fluvolaustre sabbosa T ,150 0, ,750 Sabba argllosa medamente onsoldata T ,000 0, ,000 LEGEA: TR T K umero dentfatvo del terreno. Peso spefo del terreno. Valor della ostante d sottofondo del terreno nelle drezon degl ass del rfermento globale X (K X), Y (K Y), e Z (K Z). pag.

3 u ' E d E u A S-B TR Terren K T u ' E d E u A S-B K X K Y K Z [/m 3 ] [/m 3 ] [/m 3 ] [/m 3 ] [ ] [/mm ] [/mm ] [/mm ] [/mm ] Angolo d attrto del terreno. Coesone non drenata. Coesone effae. Modulo edometro. Modulo elasto n ondzone non drenate. Parametro A d Skempton-Bjerrum presson nterstzal. B: el aso d fondazon drette on stratgrafa, l alolo del aro lmte ( lm ) vene fatto su un terreno euvalente on parametr geoten alolat ome meda pesata degl strat ompres tra la uota del pano d posa e la uota della profondtà sgnfatva (stablta ome Multplo della dmensone Sgnfatva della fondazone ). Parametro" J" n Parametro" J" (strato,) Spessore(strato,) Profondtàsgnfatva on = 1,, n (numero d strat ompres tra la uota del pano d posa e la uota della profondtà sgnfatva). 3. Idrogeologa on è stata rsontrata la presenza d falde aufere a profondtà d nteresse relatvamente al volume sgnfatvo nvestgato. 3.3 Problemathe rsontrate urante l'eseuzone delle prove e dall'elaborazone de dat non sono emerse problemathe rlevant alla realzzazone delle oe d fondazone. 4 - MELLAZIE GETECICA E PERICLSITA' SISMICA EL SIT Tutt parametr he aratterzzano terren d fondazone sono rportat ne seguent paragraf. 4.1 Modellazone geotena A fn del alolo strutturale, l terreno sottostante l'oa vene modellato seondo lo shema d Wnkler, oè un sstema osttuto da un letto d molle elasthe mutuamente ndpendent. Cò onsente d ravare le rgdezze offerte da manufatt d fondazone, sano ueste profonde o sufal, he sono state ntrodotte drettamente nel modello strutturale tener onto dell'nterazone oa / terreno. 4. Perolostà ssma L azone ssma è stata valutata n onformtà alle ndazon rportate al aptolo 7 del.m. 14 gennao 008 orme tenhe le Costruzon le ostruzon da edfars n st radent n zona 4. In partolare s è fatto rfermento alla proedura semplfata ndata ome metodo al C7 della Crolare febbrao 009 n In tal aso le solletazon ssmhe, tutt tp d ostruzone, le lass d uso e ualsas ategora d sottosuolo del terreno, debbono essere valutate onsderando la ombnazone d azon defnta nel 3..4 ed applando, n due drezon ortogonal, un sstema d forze orzzontal alolate assumendo uno spettro d progetto ostante e par a S d (T)=0,07g. Tale valutazone semplfata degl effett del ssma sulla struttura, st radent n zona 4, è valda solo se gl orzzontament sano assmlabl a daframm rgd, ossa ad element nfntamente rgd nel loro pano. pag. 3

4 S rportano d seguto le oordnate geografhe del sto rspetto al atum E50: Lattudne Longtudne Alttudne [ ] [ ] [m] SCELTA TIPLGICA ELLE PERE I FAZIE La tpologa delle oe d fondazone sono onsone alle arattersthe meanhe del terreno defnte n base a rsultat delle ndagn geognosthe. el aso n esame, la struttura d fondazone è osttuta da: fondazon drette 6 - VERIFICHE I SICUREZZA elle verfhe allo stato lmte ultmo deve essere rspettata la ondzone: E d R d E d è l valore d progetto dell azone o dell effetto dell azone; R d è l valore d progetto della resstenza del sstema geoteno. Le verfhe struttural e geotenhe delle fondazon, sono state effettuate on l Approo ome defnto al p..6.1 del M 14/01/008, attraverso la ombnazone A1+M1+R3. Le azon sono state amplfate tramte oeffent della olonna A1 (STR) defnt nella tabella 6..I del M 14/01/008. Tabella 6..I Coeffent parzal le azon o l effetto delle azon [M 14/01/008] CARICHI EFFETT Coeffente parzale F (o E) A1 (STR) A (GE) Permanent Favorevole 1,00 1,00 G1 Sfavorevole 1,30 1,00 Permanent non struttural Favorevole 0,00 0,00 G Sfavorevole 1,50 1,30 Varabl Favorevole 0,00 0,00 Q Sfavorevole 1,50 1,30 I valor d resstenza del terreno sono stat rdott tramte oeffent della olonna M1 defnt nella 6..II del M 14/01/008. Tabella 6..II Coeffent parzal parametr geoten del terreno [E :005 (EC7)] PARAMETR GETECIC Grandezza alla uale applare l Coeffente parzale oeffente parzale M M1 M Angolo d attrto tan k ' 1,00 1,5 Coesone effae k 1,00 1,5 Coesone non drenata uk u 1,00 1,40 Peso dell untà d volume 1,00 1,00 I valor alolat delle resstenze total dell elemento strutturale sono stat dvs oeffent R3 della tabella 6.4.I del M 14/01/008 le fondazon sufal. Per le vare tpologe d fondazon sono d seguto elenate le metodologe ed modell usat l alolo del aro lmte ed rsultat d tale alolo. 6.1 Caro lmte fondazon drette La formula del aro lmte esprme l'eulbro fra l aro applato alla fondazone e la resstenza lmte del terreno. Il aro lmte è dato dalla seguente espressone: lm s d g b s d g b f s d g b r n u: pag. 4

5 = oesone del terreno al dsotto del pano d posa della fondazone; = = pressone geostata n orrspondenza del pano d posa della fondazone; = peso untà d volume del terreno al d sopra del pano d posa della fondazone; = profondtà del pano d posa della fondazone; B = larghezza rdotta della suola d fondazone (ved B); L = lunghezza della fondazone; f = peso untà d volume del terreno al dsotto del pano d posa della fondazone;,, fattor d apatà portante; s, d,, g, b,, r = oeffent orrettv. B: Se la rsultante de arh vertal è eentra, B e L saranno rdotte rspettvamente d: B e B ed L' L el e B = eentrtà parallela al lato d dmensone B; e L = eentrtà parallela al lato d dmensone L; on B L. f,, B Calolo de fattor,, Terren puramente oesv ( 0, =0) Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) 1 ot 1 0 se = 0 sn se 0 k p tan 45 è l oeffente d spnta passva d Rankne; K p e tan 1 tan = angolo d attrto del terreno al dsotto del pano d posa della fondazone; = angolo d nlnazone del pano ampagna. Calolo de fattor d forma s, s, s on B /L <1. Terren puramente oesv ( 0, =0) s s 1 L' Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) s 1 L' s 1 s 1 tan L' s L' L' Calolo de fattor d profondtà del pano d posa d, d, d S defnse l seguente parametro: K se 1 ; K artg se 1. pag. 5

6 Terren puramente oesv ( 0, =0) d k Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) d d 1 d tan d 1 d 1 tan 1 sn K d 1 d 1 Calolo de fattor d nlnazone del aro,, S defnse l seguente parametro: m m m m B L B /L 1 B /L L /B 1 L /B m m m os m sen L B se la forza H è parallela alla drezone trasversale della fondazone se la forza H è parallela alla drezone longtudnale della fondazone se la forza H forma un angolo on la drezone longtudnale della fondazone Terren oesv ( 0, =0) Terren noerent (=0, 0) m H 1 0 B L 1 0 H 1 V V m Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) 1 tan H 1 V B L ot m1 m1 H H 1 1 H = omponente orzzontale de arh agente sul pano d posa della fondazone; V = omponente vertale de arh agente sul pano d posa della fondazone. Calolo de fattor d nlnazone del pano d ampagna b, b, b Indando on la pendenza del pano ampagna, s ha: Terren puramente oesv ( 0, =0) b b 1 V B L ot Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) b b 1 b tan 1 tan os b 1 tan os b b os b os Per poter applare tal oeffent orrettv deve essere verfata la seguente ondzone: b m ; 45. B Calolo de fattor d nlnazone del pano d posa g, g, g Indando on la pendenza del pano d posa della fondazone, s ha: Terren puramente oesv ( 0, =0) Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) pag. 6

7 g 1 g 1 g 1 tan g 1 g 1 g g tan g g Per poter applare tal oeffent orrettv deve essere verfata la seguente ondzone: 45 B Calolo de fattor d rduzone rottura a punzonamento,, S defnse l'nde d rgdezza del terreno ome: G I r tan E G = modulo d elasttà tangenzale del terreno; 1 E= modulo elasto del terreno (ne alol è utlzzato l modulo edometro); modulo d Posson. Sa n ondzon non drenate he drenate è assunto par a 0.5, a vantaggo d surezza; = tensone ltostata alla profondtà +B/. La rottura a punzonamento s verfa uando oeffent d punzonamento,, sono nferor all'untà; ò aade uando l'nde d rgdezza I r s mantene nferore al valore rto: Terren puramente oesv ( 0, =0) Log L' I r Correzone fondazone tpo pastra B ot 45 L 1 I r Ir,rt e. Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) 1 tan 1 L' 1sn e 3,07sn Log( Ir ) 0,6 4,4 tan 1 Bowles, al fne d lmtare l ontrbuto del termne B, he valor elevat d B porterebbe ad ottenere valor del aro lmte prossm a uell d una fondazone profonda, propone l seguente fattore d rduzone r : B r 1 0,5 Log on B m ella tabella sottostante sono rportat una sere d valor del oeffente r al varare della larghezza dell elemento d fondazone. B [m] r 1,00 0,97 0,95 0,93 0,9 0,90 0,8 0,75 0,57 Questo oeffente assume partolare mportanza fondazon larghe on rapporto /B basso, aso nel uale l termne B è predomnante. Calolo del aro lmte n ondzon non drenate L'espressone generale del aro lmte, valutato n termn d tenson totale, dventa: pag. 7

8 lm u s d g b sat s r u = oesone non drenata; sat = peso untà d volume del terreno n ondzon d saturazone..b: el alolo n ondzon non drenate (stuazone molto rara un terreno noerente) s assume, sempre e omunue, he l'angolo d attrto sa nullo (=0). 6. Fattor orrettv al aro lmte n presenza d ssma L azone del ssma s tradue n aelerazon nel sottosuolo (effetto nemato) e nella fondazone, l azone delle forze d nerza generate nella struttura n elevazone (effetto nerzale). ell anals pseudo-stata, modellando l azone ssma attraverso la sola omponente orzzontale, tal effett possono essere portat n onto medante l ntroduzone d oeffent ssm rspettvamente denomnat K h e K hk, l prmo defnto dal rapporto tra le omponent orzzontale e vertale de arh trasmess n fondazone ed l seondo funzone dell aelerazone massma attesa al sto. La formula generale del aro lmte s modfa nel seguente modo: lm s d g b z s d g b z f s d g n u, oltre a termn gà preedentemente ndat, s sono ntrodott seguent termn: z, z, z = oeffent orrettv dovut all effetto nerzale; = oeffente orrettvo dovuto all effetto nemato. b r z Calolo del fattore orrettvo dovuto all effetto nemato L effetto nemato modfa l solo oeffente n funzone del oeffente ssmo K hk he è par a: SS S T ag K hk s g s = oeffente d rduzone dell aelerazone massma attesa al sto; g = aelerazone d gravtà; S S = oeffente d amplfazone stratgrafa; S T = oeffente d amplfazone topografa; a g = aelerazone orzzontale massma attesa su sto d rfermento rgdo. I valor d s sono rportat nella seguente tabella: A s CATEGRIA I STTSUL B,C,,E 0, < a g(g) 0,4 0,30 0,8 0,1 < a g(g) 0, 0,7 0,4 a g(g) 0,1 0,0 0,0 Il fattore orrettvo dovuto all effetto nemato è stato, tanto, determnato on la seguente relazone: s Terren puramente oesv ( 0, =0) 1 Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) 0.45 K hk 1 tan K se hk 1, altrment 0 tan Calolo de fattor orrettv dovut all effetto nerzale z, z, z L effetto nerzale produe varazon d tutt oeffent d apatà portante del aro lmte n funzone del oeffente ssmo K h. Tal effett orrettv vengono valutat on la teora d Paolu - Peker attraverso le seguent relazon: Terren puramente oesv ( 0, =0) z Terren dotat d attrto e oesone ( 0, 0) z z 1 z Kh se z >0 altrment z = 0 pag. 8

9 z z K h 1 tan 0.35 K hk se 1 tan altrment z = z = 0 K h è ravato dallo spettro d progetto allo SLV attraverso la relazone: SS S T ag K h g u termn sono stat preedentemente presat. S fa notare he l oeffente ssmo K h onde on l ordnata dello spettro d progetto allo SLU T =0 ed è ndpendente dalle ombnazon d aro. Verfhe ne onfront degl stat lmte ultm (SLU) seguto s rporta una tabella replogatva relatva alla verfa dello stato lmte d ollasso aro lmte dell nseme fondazone-terreno. S presa he l valore relatvo alla olonna Q d,rd, d u nella tabella seguente, è da ntenders ome l valore d progetto della resstenza R d, ossa l rapporto fra l aro lmte lm (alolato ome sopra esposto) ed l valore del oeffente parzale d surezza R relatvo alla apatà portante del omplesso terreno-fondazone, n relazone all approo utlzzato. el aso n esame l oeffente parzale d surezza R, ome ndato nella tabella 6.4.I del M 14/01/008 è stato assunto par a: Tabella 6.4.I Coeffent parzal R le verfhe agl stat lmt ultm d fondazon sufal [M 14/01/008] Verfa Coeffente parzale R (R3) Capatà portante,3 S presa he, nella sottostante tabella: la oppa Q Ed e Q d,rd è relatva alla ombnazone d aro, fra tutte uelle esamnate, he da luogo al mnmo oeffente d surezza (CS); nelle olonne, e, relatve a Coef. Cor. Terzagh, vene rportato l prodotto tra var oeffent orrettv present nell'espressone generale del aro lmte. Ad esempo s è posto: Coef. Cor. Terzagh = Coef. Cor. Terzagh = Coef. Cor. Terzagh = s d g b z s d g b z s d g b r z VERIFICHE CARIC LIMITE FAZII IRETTE Id Fnd CS L X L Y Rtz Z P.mp Z Fld Cmp T [m] [m] [ ] [m] [m] Verfhe Caro Lmte fondazon drette C. Terzagh Q Ed Q Rd R f Plnto 3 5,73 1,30 1,30 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,95 0,00 0,59 0,086 0,493 Coesvo Plnto 1 5,84 1,30 1,30 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,98 0,00 0,57 0,085 0,499 Coesvo Plnto 9 7,8 1,50 1,50 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,95 0,00 0,59 0,065 0,509 Coesvo Plnto 8 5,95 1,50 1,50 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,9 0,00 0,59 0,084 0,50 Coesvo Plnto 5 4,46 1,30 1,30 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,99 0,00 0,59 0,113 0,505 Coesvo Plnto 7 6,09 1,50 1,50 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,94 0,00 0,59 0,084 0,509 Coesvo Plnto 10 7,13 1,50 1,50 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,88 0,00 0,58 0,069 0,490 Coesvo Plnto 11 6,6 1,50 1,50 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,9 0,00 0,59 0,080 0,503 Coesvo Plnto 1 7,85 1,50 1,50 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,95 0,00 0,59 0,065 0,509 Coesvo Plnto 6 5,35 1,30 1,30 0,00 1,15-3,1 35,4 30, 1,95 0,00 0,59 0,09 0,493 Coesvo Trave -d 69,0,17 0,60 0,00 0,45 - Coesvo 1,00 1,49 0,00 1,00 5,14 0,00 0,007 0,503 pag. 9 [/mm ] [/mm ]

10 Id Fnd CS L X L Y Rtz Z P.mp Z Fld Cmp T Trave 1d- Trave 4d-5d Trave 4-4d Trave -4 Trave 3d-4d LEGEA: [m] [m] [ ] [m] [m] Verfhe Caro Lmte fondazon drette C. Terzagh Q Ed Q Rd R f 9 94,5 0,85 0,60 0,00 0,45 - Coesvo 1,00 1,48 0,00 1,00 5,14 0,00 0,005 0, ,8,17 0,60 0,00 0,45 - Coesvo 1,00 1,37 0,00 1,00 5,14 0,00 0,005 0, ,1 1,70 0,60 0,00 0,45 - Coesvo 1,00 1,46 0,00 1,00 5,14 0,00 0,015 0, ,1 1,4 0,60 0,00 0,45 - Coesvo 1,00 1,35 0,00 1,00 5,14 0,00 0,045 0,455 9 S 0,83 0,60 0,00 0,45 - Coesvo 1,00 1,48 0,00 1,00 5,14 0,00 0,004 0,500 Id Fnd esrzone dell'oggetto d fondazone al uale è rferta la verfa. CS Coeffente d surezza ([S] = on Sgnfatvo valor d CS >= 100; [VR]= Verfa on Rhesta). L X/Y menson dell'elemento d fondazone. Rtz Angolo ompreso tra l'asse X e l lato pù lungo del mnmo rettangolo he delmta l polgono della platea. Z P.mp Profondtà d posa dell'elemento d fondazone dal pano ampagna. Z Fld Profondtà della falda dal pano ampagna. Cmp T Classfazone del omportamento del terreno a fn del alolo. C. Coeffent orrettv la formula d Terzagh. Terzag h Q Ed Caro d progetto sul terreno. Q Rd Resstenza d progetto del terreno. [SI] = elemento on presenza d rnforzo; [] = elemento senza rnforzo. R f [/mm ] [/mm ] rstano, 17/05/016 Il progettsta strutturale Ing. Roberto Zoheddu Per presa vsone, l drettore de lavor Per presa vsone, l ollaudatore pag. 10

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