1. INTRODUZIONE N 4 Prove penetrometriche dinamiche medie (DPM) Decreto del Ministero delle Infrastrutture 14 gennaio 2008

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1 1. INTRODUZIONE Su incarico del Committente è stata redatta la presente relazione geologica e geotecnica relativa all installazione di un impianto fotovoltaico. Dal punto di vista generale, la relazione si propone di valutare le possibili interazioni tra le azioni di progetto e l ambiente geologico, ed in particolare di: Verificare la situazione geologica, geomorfologica e idrogeologica generale dell area. Determinare le caratteristiche meccaniche del terreno di fondazione. Fornire al Progettista i parametri tecnici necessari per la corretta scelta e dimensionamento delle strutture fondazionali. A tal fine è stata effettuata un'indagine sperimentale in sito, che ha richiesto l'esecuzione di N 4 Prove penetrometriche dinamiche medie (DPM) in corrispondenza delle strutture di fondazione in progetto e spinte sino alla profondità di 5,00 m dal piano di campagna locale. Con la LEGGE 24 giugno 2009, n. 77, "Conversione in legge, con modificazioni, del decretolegge 28 aprile 2009, n. 39, recante interventi urgenti in favore delle popolazioni colpite dagli eventi sismici nella regione Abruzzo nel mese di aprile 2009 e ulteriori interventi urgenti di protezione civile. (09G0088) (Suppl. Ordinario n. 99)" - Gazzetta Ufficiale N. 147 del 27 Giugno 2009, entra definitivamente in vigore il Decreto del Ministero delle Infrastrutture 14 gennaio 2008 (supplemento ordinario n. 30 Gazzetta ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2007) recante "Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni" che introducendo il concetto di Stato Limite, ovvero la condizione superata la quale l opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata, prevede, per la definizione del grado di sicurezza, un approccio di tipo semiprobabilistico, o di primo livello, adottando i cosiddetti Coefficienti parziali di sicurezza (CP). Salvo alcuni casi particolari, in concetto di tensioni ammissibili, previsto nel D.M , non è più adottabile. 1

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3 2. INQUADRAMENTO GENERALE DELL AREA Il lotto in oggetto è situato al margine settentrionale dell abitato di Minerbe, in area di pianura alluvionale compresa tra il F. Adige, ad ovest, ed il F. Fratta, ad est. L abbondanza delle acque superficiali è qui regolata da una fitta rete idrografica, rappresentata da roggie e fossati di sgrondo perimetrali agli appezzamenti agricoli. Dal punto di vista morfologico, il territorio si inserisce in una zona pianeggiante, con quote del piano di campagna globalmente pari a circa 15 m s.l.m. L area in esame, dal punto di vista geologico strutturale ed idrogeologico, si inserisce nella porzione della media pianura vicentina, caratterizzata da forte variabilità litostratigrafica. Si tratta infatti di un ambiente caratterizzato da energia di trasporto fortemente variabile: alla deposizione di litotipi prevalentemente granulari incoerenti, a granulometria relativamente grossolana dalle sabbie talora ghiaiose fino ai limi sabbiosi, tipici di periodi di alta energia, sono succeduti litotipi prevalentemente coesivi, riconducibili ad episodi deposizionali di minore energia, relazionabili a fenomeni di deviazioni fluviali di origine neotettonica. Dal punto di vista litologico infatti i terreni sono in generale rappresentati, da una alternanza di limi argillosi, talora molto molli, e sabbie limose. E da segnalare tuttavia una elevata eterogeneità laterale dei terreni: si veda in 3

4 particolare la Prova n 1, con prevalenza di limi sabbiosi a discrete caratteristiche geotecniche e la Prova 2, con prevalenza invece di argille limose molli. Ovunque è presente una copertura di terreno di riporto, di natura limoso-argillosa, ma con occasionale presenza di pietrisco anche grossolano 3. INDAGINI ESEGUITE 3.1- Premessa Al fine di ottenere la caratterizzazione del sottosuolo interessato dalle future opere di fondazione sono state eseguite alcune indagini geognostiche in sito. Vista la situazione geologica e morfologica locale evidenziata dal rilievo preliminare di campagna le prove sperimentali sono state condotte principalmente per riconoscere la natura litostratigrafia e parametrizzare le caratteristiche geotecniche dei terreni di fondazioni. Sono state eseguite N 4 prove penetrometriche del tipo "dinamico Medio" (DPM) Descrizione della strumentazione utilizzata 4

5 Per quanto riguarda la Prova Penetrometrica Dinamica, tale test in situ consiste nell infiggere verticalmente nel terreno una punta conica metallica, tramite la battitura da altezza prefissata di un maglio di peso standard; durante la percussione vengono misurati i colpi necessari alla penetrazione della punta per una lunghezza prefissata. Per quanto attiene al Penetrometro Dinamico Medio (DPM), il maglio ha una massa di 30 kg e viene misurato il numero di colpi necessario all infissione ogni 10 cm. Lo strumento utilizzato è ampiamente standardizzato ed i risultati sono facilmente correlabili alla prova SPT (Standard Penetration Test) eseguita in foro di sondaggio prima descritta e similare per modalità, da cui è possibile ricavare i parametri geotecnici necessari a caratterizzare i terreni. Le specifiche tecniche delle strumentazioni e le modalità esecutive sono codificate da precise norme internazionali, unitamente alle modalità di interpretazione dei dati quantitativi (rif: Raccomandazioni sulla programmazione ed esecuzione delle indagini geotecniche - AGI 1977). 3.3 Modello geologico Dal punto di vista metodologico la serie stratigrafica è stata indirettamente desunta dall analisi della Resistenza Dinamica del penetrometro: la stratigrafia dei terreni può essere descritta come sottile copertura, dello spessore di circa 1 m, di terreni moderatamente resistenti, prevalentemente di riporto, assimilabili a sabbie limose con pietrisco anche grossolano, sopra un banco di terreni molto molli (limi argillosi), seguiti, verso i 5 m dal p.c., da sabbie limose. Dall interpretazione della prova n. 2, presa cautelativamente di riferimento per la determinazione dei parametri geotecnici, i terreni possono essere suddivisi, in base a profondità medie rispetto alla quota del piano di campagna locale, come di seguito riportato: DPSH 1 Orizzonte Profondità Litologia correlata A 0,00 1,30 RIPORTO: Sabbia limoso-argillosa con pietrisco anche grossolano B 1,30 1,80 Limo sabbioso C 1,80 4,70 Limo argilloso molle D 4,70 5,00 Limo sabbioso 5

6 3.4 - Falda d' acqua Al momento dell indagine la falda è stata incontrata a circa 1,75 m dal p.c Caratteristiche geotecniche Con il passaggio dal DM 11 marzo 1988 alle Norme Tecniche per le Costruzioni si sostituisce il concetto deterministico con quello probabilistico. In particolare la vecchia normativa prevedeva l utilizzo dei fattori di sicurezza intesi come riduzione del valore ultimo (da Qult a Qamm) mentre le NTC adottano un analisi probabilistica, più precisamente semiprobabilistica, che include l utilizzo di FS parziali, applicati a valori cautelativi dei parametri di interesse. Per la caratterizzazione geotecnica dei terreni di fondazione sono stati utilizzati i risultati delle Prove Penetrometriche Statiche (CPT). Dal punto di vista generale, per la valutazione delle caratteristiche meccaniche degli orizzonti di natura prevalentemente coesiva, è stato utilizzato il Metodo di Lunne ed Eide, valido per argille di bassa, media ed alta plasticità e poco sensibili, che relaziona la Rp delle prove penetrometriche con la Coesione non drenata (Cu), secondo la formula: Cu = Rp - 'V /Nk Ove: Rp = Resistenza penetrometrica di punta (kg/cm 2 ); 'V = Pressione verticale efficace alla profondità di calcolo (kg/cm 2 ); Nk = fattore adimensionale. Per la valutazione dell angolo di attrito ( ), relativamente agli orizzonti di natura granulare sabbioso-limosi, sono stati utilizzati alcuni metodi riferibili a diversi autori, dipendenti dal medesimo valore di Rp ottenuto nel corso delle prove penetrometriche statiche Più precisamente sono state utilizzate le seguenti relazioni: De Beer: V'b = 1.3 e 2 tan tan 2 (45+ /2) Koppejan: V'b = 1.3 e 2.5 tan [(1 - sen )/(1 + sen 2 )] Caquot : V'b = tan dove V'b = Rp / ' V (kg/cm 2 ) 6

7 Per la valutazione dei valori caratteristici e di progetto è stato considerato un volume significativo relativo ai terreni compresi tra p.c. e 5,00 m dal p.c., distinguendo gli orizzonti sopra indicati. Il valore di progetto, Xd (Cud e Ød nei vari stati limite) sarà quello da utilizzare nelle verifiche e sarà ricavato a partire da un valore caratteristico (Xk: calcolati con medie statistiche e con l utilizzo di variabili aleatorie) al quale verrà applicato un fattore riduttivo γm (FS parziale) tabellato nelle Norme Tecniche. I parametri di resistenza penetrometrica medi caratteristici derivati dall indagine in sito sono di seguito illustrati, limitatamente ai vari orizzonti stratigrafici precedentemente individuati. Per quanto riguarda un dato parametro il valore caratteristico corrisponde ad un valore al di sotto del quale ci si può attendere che si collochi non più del 5% dei valori ottenibili da una serie teoricamente illimitata di prove (5 percentile). Dai risultati della prova eseguite possono essere assunti i seguenti parametri: Orizzonte DH Gam Gams Fi Fi Corr. c c Corr. cu Ey Ed Ni [m] [kn/m³] [kn/m³] [ ] [ ] [kn/m²] [kn/m²] [kn/m²] [kn/m²] [kn/m²] A 1,3 16,38 18,73 30,0 30 0,0 0,0 0,0 0,0 4379,65 0,34 B 0,5 14,61 18,44 29,0 29 0,0 0,0 0,0 0,0 3491,17 0,35 C 2,9 14,91 18,14 0,0 0 20,0 20,0 20,0 1392,54 638,9 0,0 D 0,3 14,02 18,34 29,0 29 0,0 0,0 0,0 0,0 3202,85 0,35 PARAMETRI SISMICI 7

8 Dalla ricostruzione del quadro geologico e geofisico emerso dal seguente studio, si ritiene opportuno inserire il sito in oggetto di studio nella Categoria C (Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fine mediamente consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs30 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)) INTERVENTO PREVISTO E TIPO DI FONDAZIONI E prevista l installazione di pannelli fotovoltaici ed una cabina elettrica: considerata l esiguità dei carichi dei pannelli, la determinazione delle Resistenze di progetto sono state fatte relativamente alla cabina elettrica (dimensioni in pianta 10 x 3 m c.a.) E stata ipotizzata una distribuzione dei carichi di progetto mediante PLATEA. 8

9 Per altri tipi di interventi, quali la realizzazione di capannoni, è possibile, considerate le scadenti caratteristiche geotecniche dei terreni, si debba ricorrere all impiego di pali 4.1- Strutture di fondazione Con l utilizzo delle Norme Tecniche sulle Costruzioni si dovranno valutare la sicurezza e le prestazione di un opera o di una parte di essa in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale. Stato limite è la condizione superata la quale l opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. In particolare le opere e le varie tipologie strutturali dovranno possedere i seguenti requisiti: i. Sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possono compromettere l incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare vari danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l opera; ii. Sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE): capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio; iii. Robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all entità delle cause innescanti quali incendio, esplosioni, urti. Nell ambito del metodo degli stati limite la misura della sicurezza si ottiene con il Metodo semi-probabilistico dei Coefficienti Parziali di sicurezza espresso dall equazione: Rd Ed ovvero Rd - Ed 0 dove: Rd = valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico; Ed = valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione. L effetto delle azioni e resistenza sono espresse in funzione: delle azioni di progetto γffk dei parametri di progetto XK/γM 9

10 e dalla geometria di progetto ad. L effetto delle azioni può essere valutato direttamente come Ed = Ek*γE. Nella formulazione della resistenza Rd, compare esplicitamente un coefficiente γr che opera direttamente sulla resistenza del sistema. La verifica della suddetta condizione (Ed Rd) è stata effettuata impiegando diverse combinazioni di gruppi di coefficienti parziali, rispettivamente definiti per le azioni (A1 e A2), per i parametri geotecnici (M1 e M2) e per le resistenze (R1, R2 e R3). COEFFICIENTE (A1) (A2) CARICHI EFFETTO EQU PARZIALE γf (o γe) STR GEO Favorevole 0,9 1,0 1,0 Parametri γg1 Sfavorevole 1,1 1,3 1,0 Parametri non Favorevole 0,0 0,0 0,0 γg2 strutturali Sfavorevole 1,5 1,5 1,3 Favorevole 0,0 0,0 0,0 Variabili γqi Sfavorevole 1,5 1,5 1,3 Tabella Coefficienti parziali per le azioni o per l effetto delle azioni PARAMETRO Tangente dell angolo di resistenza al taglio GRANDEZZA ALLA QUALE APPLICARE IL COEFFICIENTE PARZIALE COEFFICIENTE PARZIALE γm (M1) (M2) tan φ K γφ 1,0 1,25 Coesione efficace c K γc 1,0 1,25 Resistenza non drenata Peso dell unità di volume cuk γcu 1,0 1,4 γ γγ 1,0 1,0 10

11 Tabella Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno I diversi gruppi di coefficienti di sicurezza parziali sono scelti nell ambito di due approcci progettuali distinti e alternativi: Nel primo approccio progettuale (Approccio 1) sono previste due diverse combinazioni di gruppi di coefficienti: la prima combinazione è generalmente più severa nei confronti del dimensionamento strutturale delle opere a contatto con il terreno, mentre la seconda combinazione è generalmente più severa nei riguardi del dimensionamento geotecnico; Nel secondo approccio progettuale (Approccio 2) è prevista un unica combinazione di gruppi di coefficienti, da adottare sia nelle verifiche strutturali sia nelle verifiche geotecniche Verifica agli stati limite ultimi (SLU) Gli stati limite ultimi delle fondazioni superficiali si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali che compongono la fondazione stessa. Le verifiche che sono state effettuate nei confronti degli stati limite ultimo al collasso per carico limite dell insieme fondazione terreno. Accertando che la condizione Ed Rd, qualora siano note le azioni di progetto (Ed) sia soddisfatta per ogni stato limite considerato. La valutazione del carico limite di progetto Rd sulla fondazione viene solitamente effettuata secondo la teoria elaborata da Brinch-Hansen, (Ec7-Ec8) utilizzando, per condizioni drenate, la formula generale: Rd = c Nc sc ic + q Nq sq iq + 0,5 B N s i dove: c = coesione q = pressione litostatica totale sul piano di posa. B = larghezza della fondazione Nc, N, Nq = fattori adimensionali di portanza; s c, s, s q = fattori di forma; 11

12 ic, iq, i = fattore correttivo per l inclinazione del carico dovuta ad un carico H. Collasso per carico limite dell insieme fondazione terreno Le verifiche si sono effettuate, tenendo conto dei valori e i coefficienti parziali riportati nelle Tabelle 6.2.I, 6.2.II e 6.4.I, seguendo l Approccio 1: Combinazione 1: (A1+M1+R1) Combinazione 2: (A2+M2+R2) VERIFICA COEFFICENTE PARZIALE (R1) COEFFICENTE PARZIALE (R2) COEFFICENTE PARZIALE (R3) Capacità Portante γr = 1,0 γr = 1,8 γr = 2,3 Scorrimento γr = 1,0 γr = 1,1 γr = 1,1 Tabella 6.4.I - Coefficienti parziali γr per le verifiche agli stati limite ultimi di fondazioni superficiali Combinazione 1: (A1+M1+R1) Le resistenze assumono un valore di 184 KN /m 2 (R1). Combinazione 2: (A2+M2+R2) Le resistenze assumono un valore di 66,6 KN /m 2 (R2). Approccio 2: A1 + M1 + R3 Le resistenze assumono un valore di 80,3 KN /m 2 (R2). 12