INTERVENTI DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO IN LOCALITA' MARINELLA DI S. TERENZO, COMUNE DI LERICI (SP) - SECONDO LOTTO SUBLOTTO 2A

Transcript

1 LOCALIZZAZIONE TITOLO REGIONE LIGURIA PROVINCIA DELLA SPEZIA COMUNE DI LERICI INTERVENTI DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO IN LOCALITA' MARINELLA DI S. TERENZO, COMUNE DI LERICI (SP) - SECONDO LOTTO SUBLOTTO 2A CUP: B57H LIVELLO DI PROGETTAZIONE OGGETTO RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA CODICE ELABORATO COMMITTENTE: COMUNE DI LERICI P.za Bacigalupi, , Lerici (SP) COMMESSA LIVELLO DI PROGETTAZIONE N. ELABORATO 18022CVP PE R02 RESPONSABILE DEL PROCEDIMENTO Arch. Valentina GATTI PROGETTISTI: FLOW-ING s.r.l. - Ing. M. BARBOLINI (Direttore Tecnico) Viale San Bartolomeo, 777/ , La Spezia REV. DATA DESCRIZIONE REDATTO VERIFICATO APPROVATO 00 Aprile 2019 Prima emissione F. Stefanini F. Ferro M. Barbolini

2 INDICE GENERALE 1 PREMESSA RELAZIONE SUI MATERIALI CALCESTRUZZO ARMATURA STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO BARRE AD ALTA RESISTENZA PER ANCORAGGI E CHIODATURE RELAZIONE GEOTECNICA PARAMETRI GEOTECNICI E STRATIGRAFIA MODELLAZIONE DELLA RESISTENZA CARATTERISTICA DI ATTRITO SUL GIUNTO CRITICO ANGOLO DI ATTRITO RESIDUO RESISTENZA DELLE PARETI DEL GIUNTO COEFFICIENTI DI SCABREZZA DEI GIUNTI RESISTENZA RESIDUA SUL GIUNTO CRITICO MODELLAZIONE TENSIONE TANGENZIALE DI ADERENZA MALTA-TERRENO REPORT DELLA CAMPAGNA DI PROVE del 13/06/ DIMENSIONAMENTO OPERE DI REGIMAZIONE IDRAULICA PORTATE DI PROGETTO CALCOLO DEL TEMPO DI CORRIVAZIONE CURVA DI PROBABILITA PLUVIOMETRICA INTENSITA DI PIOGGIA PORTATE DI PROGETTO CON LA FORMULA RAZIONALE VERIFICHE IDRAULICHE CONDOTTE INTERRATE CANALETTE DI MONTE CONDOTTE DI SMALTIMENTO DELLE ACQUE DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 2 di 16

3 1 PREMESSA La presente Relazione Tecnica Generale include al suo interno tre elementi fondamentali per la redazione del presente progetto: Relazione sui materiali, Relazione Geotecnica e Relazione idraulica ed idrologica. Nella Relazione sui materiali si riportano le specifiche prestazionali degli elementi che costituiscono le opere strutturali. Nella Relazione Geotecnica si rielaborano i dati forniti dalla relazione geologica per la modellazione dell'interazione terreno-struttura. Nella Relazione Idraulica ed Idrologica si svolgono le analisi dei bacini e degli impluvi e si conducono gli studi idraulici per la valutazione della portata di progetto con cui si dimensionano le opere di regimazione idraulica. DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 3 di 16

4 2 RELAZIONE SUI MATERIALI CALCESTRUZZO Per le strutture in cemento armato si utilizzerà un calcestruzzo C25/30 con classe di esposizione XC2 e consistenza S ARMATURA STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Acciaio Tipo B450C Modulo elastico N/mm² Fattore parziale di sicurezza acciaio 1.15 fyk (Tensione caratteristica snervamento) 440 N/mm² fyd (Resistenza ultima di calcolo) N/mm² Deformazione ultima di calcolo 0.07 Copriferro, Elevazione 5.0 cm Copriferro, Fondazione 5.0 cm BARRE AD ALTA RESISTENZA PER ANCORAGGI E CHIODATURE Per le barre di ancoraggio si utilizza una acciaio ad alta resistenza St670/770. Tensione di snervamento dell acciaio Tensione tangenziale limite DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 4 di 16

5 3 RELAZIONE GEOTECNICA Nella relazione geotecnica si riportano le ipotesi ed i calcoli svolti per la modellazione dei parametri geotecnici con cui si modella l interazione struttura-terreno. Il riferimento per tali elaborazioni è la Relazione Geologica redatta dal geologo incaricato, Dott. Geol. Paolo Petri, a cui si rimanda per ulteriori approfondimenti. Nello specifico delle opere previste in progetto sono stati elaborati i seguenti parametri: Parametri geotecnici della roccia Modellazione della resistenza caratteristica di attrito sul giunto critico Modellazione della tensione tangenziale di aderenza tra malta e terreno 3.1 PARAMETRI GEOTECNICI E STRATIGRAFIA Sulla base di quanto emerso dalle indagini geologiche a cura del geologo incaricato Dott. Geol. Paolo Petri e riportate nella Relazione Geologica, l area di intervento è una falesia rocciosa caratterizzata da roccia affiorante e piccoli depositi detritici in accumulo in sacche naturali. In sommità si sviluppa un accumulo detritico più significativo che raggiunge profondità massime di circa 1.00m. Di seguito si riportano i parametri geotecnici che saranno utilizzati nelle verifiche strutturali e dimensionamento delle strutture. ID Peso specifico [kn/m³] Peso specifico saturo [kn/m³] Coesione [kn/m²] Angolo attrito [ ] Modulo edometrico [kn/m²] Spessore [m] Inclinazione [ ] Coltre Roccia MODELLAZIONE DELLA RESISTENZA CARATTERISTICA DI ATTRITO SUL GIUNTO CRITICO ANGOLO DI ATTRITO RESIDUO In generale le pareti della discontinuità sono alterate, pertanto l angolo di attrito residuo sarà inferiore all angolo della roccia intatta. Per la sua valutazione si applica la seguente formula: Angolo di attrito residuo Angolo di attrito che caratterizza l ammasso roccioso DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 5 di 16

6 R r Valore di rimbalzo misurato con sclerometro su campione intatto Valore di rimbalzo in sito Per il caso in esame, si trascura, in via cautelativa, il secondo termine della resistenza e si considera la sola quota di angolo di attrito residuo che sarà pertanto pari a: RESISTENZA DELLE PARETI DEL GIUNTO rocciosa: Per il presente studio, si assume il valore della resistenza a compressione semplice della matrice COEFFICIENTI DI SCABREZZA DEI GIUNTI Il coefficiente di scabrezza JRC dipende dalle pareti della discontinuità: RESISTENZA RESIDUA SUL GIUNTO CRITICO La modellazione della resistenza sul giunto critico è svolta applicando la teoria di Barton e Choubey. DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 6 di 16

7 L attrito sul giunto critico è il seguente: L angolo di attrito è dato dalla seguente relazione: Angolo di attrito sulla superficie Resistenza a compressione delle pareti delle discontinuità assunta uguale alla tensione di compressione ultima Sforzo normale efficace sulla discontinuità La presente formulazione è valida per giunti per giunti sufficientemente caricati, mentre non è valida per giunti troppo scarichi. Si verifca quindi la seguetne relazione: Nel presente studio, data l inclinazione delle superfici di scivolamento, la disuguaglianza non è mai soddisfatta, pertanto si assume l angolo di attrito residuo dalla seguente formula: Si ricava quindi un coefficiente di attrito invariante al variare del carico applicato sulla superficie e assunto pari a: DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 7 di 16

8 3.3 MODELLAZIONE TENSIONE TANGENZIALE DI ADERENZA MALTA- TERRENO Con riferimento alle opere in progetto, reti in aderenza ancorate con barre iniettati in perfori, il parametro geotecnico più significativo nella modellazione dell interazione strutture / roccia è la tensione di aderenza malta-terreno. Nel corso del primo lotto di interventi è stata svolta una campagna di prove di sfilamento su ancoraggi di prova al fine di validare i parametri utilizzati nei calcoli strutturali. In fase di progettazione si era utilizzati valori di letteratura per la aderenza malta-terreno pari a 500kPa, che ridotto del coefficiente za3=1.80 fornisce il valore caratteristico pari a 278kPa. Sonos tate svolte quattro prove, in ciascuna prova il bulbo non ha mai raggiunto il collasso per sfilamento, abbiamo quindi un valore ultimo che sarà il nostro valore di calcolo. PROVA Lunghezza del bulbo [cm] Diametro di perforazione [mm] Barra di armatura Carico finale [kn] AT B450c, Φ AT B450c, Φ AT B450c, Φ AT Gewi, Φ Dettaglio esito Si ottiene un valore minimo, pari a 600kPa ed un valore medio pari a 813kPa. tau [kpa] Deformazione e sfilamento del golfare dalla barra Non sfilato nè ceduto Non sfilato nè ceduto Non sfilato nè ceduto Applicando quanto previsto dalla normativa al i coefficienti za1 e za2 rispettivamente al valore medio ed al valore minimo si ottiene il valore caratteristico della aderenza malta-terreno. Abbiamo quindi il valore caratteristico pari a 600/1.20=500kPa che risulta superiore al valore di 278kPa utilizzato nei calcoli. Di seguito si riporta il verbale di accettazione delle prove di trazione eseguite in data13/06/ REPORT DELLA CAMPAGNA DI PROVE del 13/06/2018 L anno 2018 il giorno 13 del mese di Giugno, sono state effettuate quattro prove di sfilamento su ancoraggi test. In loco erano presenti: - Dott. Cesare Antimi, per conto dell'impresa esecutrice; - Ing. Francesco Ferro e Ing. Paola Nanni per conto della società Flow-Ing incaricata della Direzione Lavori. DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 8 di 16

9 Tutti i perfori avevano diametro 42 mm, mentre le lunghezze erano di 150 cm e 100 cm rispettivamente per le prime due prove (AT1 e AT2) e per le ultime due (AT3 e AT4). Il tipo di armatura utilizzata per i primi tre ancoraggi era B450c - Φ24, mentre per l ultimo ancoraggio è stata utilizzata un tipo di armatura Gewi - Φ28. Il castelletto collegato a martelletto idraulico è stato correttamente posizionato per tutte e quattro le prove eseguite. Figura 1: martinetto idraulico e castelletto utilizzati Prima prova di trazione (AT1) La prima prova è stata eseguita su di un bulbo di lunghezza 150 cm ed ha raggiunto una pressione di 220 atm (corrispondenti ad un carico di Kg) valore a cui la prova è stata interrotta a causa della deformazione e successivo distacco del golfare. Figura 2: svolgimento prima prova DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 9 di 16

10 Figura 3: distacco del golfare Figura 4: golfare deformato Seconda prova di trazione (AT2) La seconda prova è stata eseguita in condizioni equali alla prima. È stata raggiunta una pressione di 240 atm (corrispondenti ad un carico di Kg) senza che si sia manifestata deformazione o sfilamento del bulbo. DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 10 di 16

11 Figura 5: esecuzione della seconda prova Terza prova di trazione (AT3) La terza prova è stata eseguita su di un bulbo di lunghezza 100 cm ed è stata raggiunta una pressione di 245 atm ( corrispondenti ad un carico di circa Kg) senza che si sia manifestata deformazione o sfilamento del bulbo. Figura 6: esecuzione della terza prova Quarta prova di trazione (AT4) La quarta prova è stata eseguita su di un bulbo di lunghezza 100 cm. È stata raggiunta una pressione di 245 atm ( corrispondenti ad un carico di circa Kg) senza che si sia manifestata deformazione o sfilamento del bulbo. DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 11 di 16

12 Figura 7: esecuzione della quarta prova Si allega al presente verbale la tabella di comparazione per martinetto. Risultati Si riportano di seguito i risultati delle prove di trazione sui tiranti di ancoraggio. ID_PROVA ARMATURA CARICO MASSIMO APPLICATO ESITO PROVA AT1 150 cm 42 mm B450c, Φ24 AT2 150 cm 42 mm B450c, Φ24 AT3 100 cm 42 mm B450c, Φ24 AT4 100 cm 42 mm Gewi, Φ28 Ra1 = 220 atm kg Ra2 = 240 atm kg Ra3 = 245 atm kg Ra4 = 245 atm 13200kg Deformazione e sfilamento del golfare dalla barra Non sfilato nè ceduto Non sfilato nè ceduto Non sfilato nè ceduto DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 12 di 16

13 4 DIMENSIONAMENTO OPERE DI REGIMAZIONE IDRAULICA Nel presente paragrafo saranno dimensionate le principali opere idrauliche in progetto. Le opere in progetto sono descritte brevemente: Canaletta a sezione rettangolare/trapezia per la regimazione delle acque superficiali a monte delle opere di rafforzamento corticale, la canaletta è realizzata mediante la posa in opera di pannelli trenchmat che garantiscono una buona adattabilità al profilo del terreno e mantengono un elevato grado di scabrezza riducendo le velocità di scorrimento. Condotta in PEAD a sezione circolare per lo smaltimento delle acque raccolte dalla canaletta e lungo il versante fino all attraversamento della passeggiata. 4.1 PORTATE DI PROGETTO CALCOLO DEL TEMPO DI CORRIVAZIONE Il calcolo del tempo di corrivazione è stato condotto mediante la formula di Viparelli, la quale restituisce il tempo di corrivazione di un bacino di piccole dimensioni in funzione della lunghezza dell asta del bacino ipotizzando una velocità di scorrimento dell acqua pari ad 1m/s. In tabella sono riassunti i dati di input ed il tempo di corrivazione dei singoli sottobacini: Tabella 1: Coefficienti e parametri per il calcolo del tempo di corrivazione ID L [m] DH [m] i [%] A [mq] ai [mq] L.asta [m] tc [min] TB % TB % L: lunghezza planimetrica DH: dislivello i: pendenza media A: superficie sottesa L.asta: lunghezza dell'asta idraulica per la sezione di verifica tc: tempo di corrivazione CURVA DI PROBABILITA PLUVIOMETRICA La curva di probabilità pluviometrica è espressa da una legge del tipo: Nella quale a ed n sono parametri che dipendono dallo specifico tempo di ritorno considerato. Sono desumibili dal Piano stralcio per l Assetto Idrogeologico dell Autorità di Bacino del Fiume Po. I valori sono tabulati su una griglia spaziale di 2km il cui lato è funzione del tempo di ritorno. La nostra area di intervento ha coordinate UTM E= N= , che individuano le celle EF57 ed EF58. DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 13 di 16

14 Tabella 2: Coefficienti a ed n delle curve di possibilità pluviometrica determinati per il pluviometro di La Spezia TR 50 anni 100 anni 200 anni 500 anni a n n I valori dei coefficienti saranno ottenuti quali medie delle due celle significative, considerando un tempo di ritorno di 100anni. Tr 100 (tc<1hr) a n INTENSITA DI PIOGGIA ritorno 100anni: Introducendo quindi il tempo di corrivazione si ottengono le intensità di pioggia con tempo di Tr 100 (tc<1hr) ID tc h i [hr] [mm] [mm/hr] IDR IDR tc: tempo di corrivazione h: altezza di pioggia i: intensità di pioggia PORTATE DI PROGETTO CON LA FORMULA RAZIONALE La formula del metodo razionale per il calcolo delle portate di progetto è la seguente: Dove: c è il coefficiente di deflusso, che assumeremo pari a 0.5 (Suolo con infiltrazione media) i è l intensità di pioggia [mm/hr], assunta per un tempo di ritorno di 100anni A è la superficie del bacino [kmq] La formula è adottata nelle seguenti ipotesi: La precipitazione è uniformemente distribuita sul bacino; La portata stimata ha lo stesso tempo di ritorno T di quello dell intensità di pioggia, Il tempo di formazione del colmo di piena è pari a quello della fase di riduzione; L intensità di pioggia ha una durata pari a quella del tempo di corrivazione tc. FORMULA RAZIONALE Tr 100 (tc<1hr) A c i Qc ID [kmq] [---] [mm/hr] [mc/s] DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 14 di 16

15 IDR IDR A Superficie del bacino espressa in kmq l Intensità di pioggia critica (l=a*t^(n-1)) c Coefficiente di deflusso (Cautelativo) Qc Portata massima 4.2 VERIFICHE IDRAULICHE CONDOTTE INTERRATE Il dimensionamento delle condotte interrate sarà svolto verificando che la portata di progetto con tempo di ritorno 100 anni scorra all interno della condotta con un franco prestabilito. La formula di deflusso utilizzata è quella di Gaukler-Strickler Nella quale: Q, è la portata espressa in mc/s k è il coefficiente di scabrezza A è l area bagnata [mq] R è il raggio idraulico [m] i è la pendenza [m/m]. Il riempimento massimo deve essere inferiore a quello a cui corrisponde la massima velocità di moto uniforme (per condotte circolari avviene con un tirante pari a circa l 80% del diametro), pertanto la condizione di verifica che è stata assunta prevede che il tirante massimo sia inferiore al 70% del diametro interno. Il coefficiente di scabrezza assume i seguenti valori in funzione del materiale e della tipologia della condotta utilizzata: ks [m^0.3/s] Alveo naturale 30 PEAD Liscio CANALETTE DI MONTE i b Ks h.tot h 0 h max A R Q franco vel [m/m] [mm] [m^0.3/s] [mm] [m] [m] [mq] [m] [mc/s] [mm] m/s NATURALE 10.00% IDR.01 i b Ks h.tot h 0 h max A R Q franco vel [m/m] [mm] [m^0.3/s] [mm] [m] [m] [mq] [m] [mc/s] [mm] m/s NATURALE 9.00% IDR.08 DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 15 di 16

16 4.2.2 CONDOTTE DI SMALTIMENTO DELLE ACQUE i Ø INT Ks φ h 0 h max A R Q franco vel [m/m] [mm] [m^0.3/s] [deg] [m] [m] [mq] [m] [mc/s] [mm] m/s PEAD 20% IDR.03 i Ø INT Ks φ h 0 h max A R Q franco vel [m/m] [mm] [m^0.3/s] [deg] [m] [m] [mq] [m] [mc/s] [mm] m/s PEAD 30% IDR.05 i Ø INT Ks φ h 0 h max A R Q franco vel [m/m] [mm] [m^0.3/s] [deg] [m] [m] [mq] [m] [mc/s] [mm] m/s PEAD 30% IDR.10 DOCUMENTO N: 18022CVP_PE_R02-RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA Pag. 16 di 16