2/88. Opere di sostegno - Relazione di calcolo

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2 I. Indice I. Indice... 1 II. Norme e specifiche Premessa Descrizione delle strutture Caratteristiche dei materiali Conglomerato di classe di resistenza C25/30 - R CK 30 MPa Conglomerato di classe di resistenza C28/35 - R CK 35 MPa Acciaio da c.a. tipo B450C saldabile Acciaio da carpenteria metallica S355 (Rif. UNI EN ) Criteri di analisi agli Stati Limite Ultimi (SLU) Criteri per le opere di sostegno Criteri per le fondazioni su pali Caratterizzazione dei terreni Premessa Caratteristiche fisico meccaniche di progetto dei litotipi Spinta in condizione statica Azione sismica Verifiche agli Stati Limite Ultimi di tipo geotecnico (GEO) e di equilibrio del corpo rigido (EQU) Verifica di stabiltà globale dell insieme opera - terreno Verifica a ribaltamento Verifica a scorrimento del piano di posa Verifica a carico limite delle fondazioni dirette Verifiche agli Stati Limite Ultimi di tipo strutturale (STR) Premessa Verifica a flessione e pressoflessione Verifiche pali di fondazione Verifiche a trazione e compressione Verifiche a flessione monoassiale e biassiale Verifiche a taglio Calcolo della portata del palo /88

3 9. Verifiche paratia Premessa Verifica degli elementi strutturali Verifiche di fessurazione (SLE) dei muri di sostegno Conclusioni /88

4 II. Norme e specifiche Nella stesura della presente relazione si sono seguite le indicazioni contenute nella normativa vigente. In particolare, il dimensionamento delle opere oggetto di verifica è stato eseguito facendo riferimento alla normativa tecnica di seguito elencata. D.M. 14/01/ Norme tecniche sulle costruzioni Parte generale. ; Circolare del M.M. LL.PP. n 617 del Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio ; UNI ENV 1992:2006 Eurocodice 2 - Progettazione delle strutture in calcestruzzo. ; UNI ENV 1993: Eurocodice 3 - Progettazione delle strutture in acciaio. 3/88

5 1. Premessa La presente relazione è relativa alle opere di sostegno da realizzare nei pressi del nodo di Cernicchiara nell ambito del progetto Salerno Porta Ovest 1 Stralcio 1 Lotto, per il riassetto viario dell area di Salerno. Nella presente relazione si descrivono le verifiche geotecniche e strutturali, relative a tali strutture. Le opere in oggetto sono costituite da muri di sostegno in c.a. posti ai margini della strada su via Demetrio Moscato (da muro tipo 1 a muro tipo 6 ), due muri posti a tergo della spalla S2 del viadotto in progetto (muro tipo 7 e muro tipo 8 ), due muri posti a tergo della spalla S1 (muro tipo 9 e muro tipo 10 ) e da una paratia in micropali a sostegno dello scavo per la realizzazione della spalla S1. Muro 2 Muro 5 Muro 4 Muro 1 Muro 3 Figura 1. Muri di sostegno su via Demetrio Moscato 4/88

6 Muro 7 Muro 6 Muro 8 Figura 2. Muri di sostegno a tergo spalla S2 Muro 10 Muro 9 Paratia Figura 3 Muri di sostegno e paratia in micropali a tergo spalla S1 5/88

7 Dal punto di vista delle analisi strutturali, il progetto è stato redatto secondo le prescrizioni e le indicazioni delle normative tecniche di cui al paragrafo precedente; in particolare la progettazione è stata eseguita secondo le nuove Norme Tecniche sulle Costruzioni di cui al D.M , avendo adottato la metodologia di verifica agli Stati Limite. Nella presente, si relaziona in merito alle analisi ed alle verifiche di tipo geotecnico (GEO), di equilibrio del corpo rigido (EQU) e di tipo strutturale (STR) svolte sulle opere di sostegno, in corrispondenza dei punti in cui queste sono risultate più gravose. 6/88

8 2. Descrizione delle strutture Le opere oggetto della presente relazione sono: Muri di sostegno I muri di sostegno della presente opera saranno destinati o a sostenere il fronte di scavo necessario alla realizzazione della strada, oppure a costituire il supporto per un rivestimento di tipo architettonico (muro tipo 6 ). Strutturalmente, si tratta di muri a mensola realizzati in c.a. gettato in opera con altezze variabili, che non superano l altezza di 7.00m dal finito stradale (marciapiede). come si nota dagli elaborati grafici di riferimento. I muri di tipo 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 10 hanno fondazioni dirette mentre parte del muro tipo 9 ha fondazione indiretta su pali trivellati F300. Questa scelta è stata dettata dalla necessità di avere una diminuizione del volume di scavo necessario alla realizzazione dell opera al fine di non interrompere la circolazione su via Sichelgaita. I muri a fondazione diretta sono costituiti da una suola di spessore minimo 0.30m e massimo 0.80m ed un paramento di spessore minimo 0.30m e massimo 0.70m. Quelli indiretti, invece hanno una suola di spessore 0.90m ed un paramento di spessore minimo 0.40m e massimo 0.80m. Di seguito si riportano alcune immagini riassuntive della geometria e delle armature adottate. Per un maggior dettaglio delle suddette opere si rimanda alle allegate tavole di progetto allegate S.2.1.3, S.2.1.4, S /88

9 Figura 4 Muro tipo 1 Figura 5 Muro tipo 2 8/88

10 Figura 6 Muro tipo 3 Figura 7 Muro tipo 4 9/88

11 Figura 8 Muro tipo 5 Figura 9 Muro tipo 6 10/88

12 Figura 10 Muro tipo 7 - Tratto 7a-7c Figura 11 Muro tipo 7 - Tratto 7c-7e 11/88

13 Figura 12 Muro tipo 8 Figura 13 Muro tipo 9 sez /88

14 Figura 14 Muro tipo 9 sez.4-4 Figura 15 Muro tipo 9 sez /88

15 Figura 16 Muro tipo 10 14/88

16 Paratia La paratia a sostegno dello scavo per la realizzazione della spalla S1 del viadotto è di tipo berlinese, costituita da micropali realizzati con perforazioni di diametro 300 mm, passo 0.35 m e armate con tubi in acciaio S355 di diametro mm e spessore 8 mm, ancorati su più livelli tramite tiranti passivi. Figura 17 Sviluppata in asse alla paratia L altezza massima fuori terra della struttura di sostegno è pari a m, mentre l altezza complessiva massima dell opera è pari a 18.00m. Il pendio a tergo presenta pendenze massime dell ordine di 30. Ai fini del calcolo della paratia si adottano diversi schemi funzione della geometria del sistema, delle diverse condizioni di vincolo e di carico nelle diverse fasi realizzative della struttura. Si rimanda ai paragrafi successivi per gli schemi geometrici dei modelli di calcolo adottati e per una descrizione delle fasi esecutive e dei criteri utilizzati per le modellazioni effettute. 15/88

17 3. Caratteristiche dei materiali 3.1. Conglomerato di classe di resistenza C25/30 - R CK 30 MPa (per i muri tipo 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8, per iniezione tiranti di ancoraggio e per paratia di micropali) - Modulo elastico (convenzionale) E cm f cm = MPa - Coefficiente di Poisson (cls non fessurato) = Resistenza cilindrica media f cm = 0.83 x R ck + 8 = MPa - Resistenza di calcolo a compressione agli S.L.U. f cd R 0.85x0.83x ck c =14.11 MPa - Resistenza media a trazione semplice f ctm = 0.30x (f CK ) 2/3 = 2.56 MPa - Resistenza caratteristica a trazione semplice f ctkm = 0.7x f ctm = 1.79 MPa - Resistenza media a trazione per flessione f ctm,f = 1.2x f ctm = 3.07 MPa Diagramma di calcolo sforzi deformazioni ottenuto con diagramma parabola-rettangolo: a (alfa) = 0,85 e c (epsilon limite) e c1 = 2,00 %. e c2 = 3,50 %. g c = 1,50 (S.L.U.) g c = 1,00 (S.L.E.) 3.2. Conglomerato di classe di resistenza C28/35 - R CK 35 MPa (per i muri tipo 9 e 10,) - Modulo elastico (convenzionale) E cm f cm = MPa - Coefficiente di Poisson (cls non fessurato) = Resistenza cilindrica media f cm = 0.83 x R ck + 8 = MPa - Resistenza di calcolo a compressione agli S.L.U. f cd R 0.85x0.83x ck c =16.46 MPa - Resistenza media a trazione semplice f ctm = 0.30x (f CK ) 2/3 = 2.83 MPa - Resistenza caratteristica a trazione semplice f ctkm = 0.7x f ctm = 1.98 MPa - Resistenza media a trazione per flessione f ctm,f = 1.2x f ctm = 3.40 MPa 16/88

18 Diagramma di calcolo sforzi deformazioni ottenuto con diagramma parabola-rettangolo: a (alfa) = 0,85 e c (epsilon limite) e c1 = 2,00 %. e c2 = 3,50 %. g c = 1,50 (S.L.U.) g c = 1,00 (S.L.E.) 3.3. Acciaio da c.a. tipo B450C saldabile (per barre e reti di diametro 6.0mm Ø 40.0 mm) Coefficiente parziale di sicurezza s = 1.15 Tensione caratteristica di snervamento f yk 450 MPa Tensione caratteristica di rottura f tk 540 MPa Allungamento A gt k 7.5 % Resistenza di calcolo f yd = 391 MPa 3.4. Acciaio da carpenteria metallica S355 (Rif. UNI EN ) (per travi di correa delle paratie e tubolari dei parapetti dei muri di sostegno) - Modulo elastico (convenzionale) E s = MPa - Modulo elasticità trasversale G = MPa - Coefficiente di Poisson u = Tensione di snervamento f yk = MPa - Tensione di rottura f tk = MPa 17/88

19 4. Criteri di analisi agli Stati Limite Ultimi (SLU) Gli stati limiti ultimi delle opere geotecniche 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 le opere stesse. Per ogni stato limite ultimo deve essere verificata la condizione: Ed R d dove E d è il valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione; R d è il valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico; 4.1. Criteri per le opere di sostegno Per le opere di sostegno devono essere effettuate verifiche con riferimento ai seguenti stati limite: SLU di tipo geotecnico (GEO) e di equilibrio di corpo rigido (EQU) - stabilità globale del complesso opera di sostegno terreno; - scorrimento sul piano di posa; - collasso per carico limite dell insieme fondazione terreno; - ribaltamento; SLU di tipo strutturale (STR) - raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali; Tali verifiche vengono effettuate secondo l approccio progettuale di tipo 1 che prevede per le azioni (A i ), i parametri geotecnici (M i ) e per le resistenze (R i ), due combinazioni di gruppi di coefficienti: Combinazione 1 (Verifiche tipo STR): A1+M1+R1 Combinazione 2 (Verifiche tipo GEO): A2+M2+R2 (Muri di sostegno) A2+M2+R1 (Paratie) 18/88

20 In particolare, in funzione del tipo di verifica da eseguire, avremo, per le azioni derivanti da carichi gravitazionali, i seguenti coefficienti parziali: Permanenti Carichi Permamenti Non strutturali Variabili Favorevoli Coefficiente parziale g F (o g E ) g G1 EQU (A1) STR (A2) GEO Sfavorevoli Favorevoli g G Sfavorevoli Favorevoli g Q,i Sfavorevoli Tabella 1. Coefficienti parziali per le azioni o per l effetto delle azioni Si evidenzia che, in accordo con quanto indicato al punto C delle Istruzioni, nelle verifiche in condizione sismica i coefficienti A1 della Combinazione 1 e A2 della Combinazione 2 devono essere posti pari ad uno. Ai fini delle resistenze, in funzione del tipo di verifica da eseguire, il valore di progetto può ricavarsi in base alle indicazioni innanzi riportate. Parametro Tangente dell angolo di resistenza al taglio Parametro di riferimento Coefficiente parziale g M M1 M2 tan f K g f Coesione efficace c K g c Resistenza non drenata C uk g cu Peso dell unità di volume g g g Tabella 2. Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno Lo stato limite di ribaltamento non prevede la mobilitazione della resistenza del terreno di fondazione e deve essere trattato come uno stato limite di equilibrio come corpo rigido (EQU) adoperando coefficienti parziali del gruppo M2 (Tabella 2) per il calcolo delle spinte. I coefficienti di sicurezza nei confronti dei diversi stati limite sono invece riportati nella tabella seguente: 19/88

21 Verifica Coefficiente parziale R1- R2 Capacità portante della fondazione g R = 1.0 Scorrimento g R = 1.0 Resistenza del terreno a valle g R = 1.0 Tabella 3 Coefficienti parziali per le verifiche STR e GEO delle opere di sostegno 4.2. Criteri per le fondazioni su pali Per le fondazioni su pali devono essere effettuate verifiche con riferimento ai seguenti stati limite: SLU di tipo geotecnico (GEO) - stabilità globale; - collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi assiali; - collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi trasversali; - collasso per carico limite di sfilamento nei riguardi dei carichi assiali di trazione; SLU di tipo strutturale (STR) - raggiungimento della resistenza dei pali; - raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali; Tali verifiche vengono effettuate secondo l approccio progettuale di tipo 1 che prevede per le azioni (A i ), i parametri geotecnici (M i ) e per le resistenze (R i ), due combinazioni di gruppi di coefficienti: Combinazione 1: A1+M1+R1 Combinazione 2: A2+M2+R2 In particolare, in funzione del tipo di verifica da eseguire, avremo, per le azioni derivanti da carichi gravitazionali, i coefficienti parziali riportati in Tabella 1. Ai fini delle resistenze, in funzione del tipo di verifica da eseguire, il valore di progetto può ricavarsi in base alle indicazioni riportate in Tabella 2. I coefficienti di sicurezza nei confronti dei diversi stati limite, per i pali trivellati, sono invece riportati nella tabella seguente: 20/88

22 Resistenza R1 R2 Base (per carichi assiali) g R = 1.0 g R = 1.7 Laterale in compressione (per carichi assiali) g R = 1.0 g R = 1.45 Totale (per carichi assiali) g R = 1.0 g R = 1.6 Laterale in trazione (per carichi assiali) g R = 1.0 g R = 1.6 Tabella 4 Coefficienti parziali per le verifiche STR e GEO delle fondazioni su pali La resistenza caratteristica R k del singolo palo singolo è stata dedotta mediante il metodo di calcolo analitico, riportato al punto (b) del paragrafo D.M. 2008, e pertanto il valore caratteristico della resistenza R c,k (o R t,k ) è dato dal minore dei valori ottenuti applicando alle resistenze calcolate R c,cal (o R t,cal ) i fattori di correlazione x indicati in Tab. 6.4.IV del D.M (e qui di seguito riportata), in funzione del numero n di verticali di indagine: R min R R c, cal media c, k ; 3 R min c, cal R R t, cal media t, k ; 3 4 t, cal 4 min min Tabella 5 Fattori di correlazione x 21/88

23 5. Caratterizzazione dei terreni 5.1. Premessa La caratterizzazione caratterizzazione fisica e meccanica dei terreni si basa sia sulle informazioni fornite dal prof. Ing. Carlo Viggiani nella Relazione Geotecnica e Geomeccanica, R.GT (Salerno Porta Ovest, Progetto definitivo del 1 Stralcio 1 Lotto), e nella Relazione Geotecnica, GT R2 (Salerno Porta Ovest, Progetto definitivo del 1 Stralcio 2 Lotto), che sui risultati dei sondaggi direttamente eseguiti nella zona di interesse, per conto dell Amministrazione Comunale di Salerno, dalla INGE srl. I sondaggi di riferimento per la zona nei pressi del vallone del torrente Rafastia sono SDLC1, SDLC2, SDLC3. L ubicazione di tali prove è riportata nella seguente Figura. Per ulteriori chiarimenti si rimanda ai suddetti elaborati descrittivi. Figura 18 Ubicazione delle indagini effettuate in sito 22/88

24 5.2. Caratteristiche fisico meccaniche di progetto dei litotipi Dala caratterizzazione fisica e meccanica dei litotipi presenti in corrispondenza delle opere di sostegno, effettuata sulla base degli elaborati descrittivi di cui al precedente paragrafo, si sono desunti i parametri caratteristici di seguito riportati. 1) Litotipo 1 Terreno di riporto (z = m): peso per unità di volume: KN k 20 m 3 coesione: angolo di attrito: modulo di Young: c' k 0Kpa k 33 E k 1. 3Gpa 2) Litotipo 2 - Formazione rocciosa di natura dolomitica (z = m): KN peso per unità di volume: k 20 m 3 coesione: angolo di attrito: modulo di Young: c' k 25Kpa k 33 E k 4. 0 Gpa 3) Litotipo 3 - Formazione rocciosa di natura dolomitica (z 12.0 m): KN peso per unità di volume: k 20 m 3 coesione: angolo di attrito: modulo di Young: c' k 40Kpa k 33 E k 9. 0 Gpa Per quanto riguarda invece il terreno disposto a tergo dei muri si hanno le seguenti caratteristiche: Litotipo 4 Terreno per rilevati a tergo muro: peso per unità di volume: 17 KN k m 3 coesione: c ' 0 angolo di attrito: k k 33 23/88

25 Si evidenzia che i parametri geotecnici associati al litotipo 4 sono quelli utilizzati per la valutazione delle spinte a tergo dei muri in condizione statica e sismica, quelli associati al litotipo 2 forniscono le prestazioni del terreno di fondazione dei muri; i litotipi 1, 2 e 3 sono quelli utilizzati nel progetto delle paratie. I parametri di progetto associati ai vari litotipi sono qui di seguito riportati. Per le verifiche che prevedono i coefficienti M1 da applicare alle caratteristiche del terreno, i valori di calcolo coincidono con quelli caratteristici e sono: Parametro di progetto Litotipo 1 Litotipo 2 Litotipo 3 Litotipo 4 tan f d = tan f K / g f (M1) f d c d = c K / g c (M1) [Kpa] g [KN/m 3 ] Tabella 6 Parametri per le verifiche che prevedono i coefficienti M1 Invece per le verifiche che prevedono i coefficienti M2 si hanno i seguenti valori di progetto: Parametro di progetto Litotipo 1 Litotipo 2 Litotipo 3 Litotipo 4 tan f d = tan f K / g f (M2) f d c d = c K / g c (M2) [Kpa] g [KN/m 3 ] Tabella 7 Parametri per le verifiche che prevedono i coefficienti M2 24/88

26 5.3. Spinta in condizione statica La spinta esercitata dall ammasso viene valutata assimilando che il terreno al tergo del muro sia assimilabile al litotipo tipo 4 (mezzo dotato di attrito senza coesione). Per il calcolo del coefficiente di spinta attiva si applica la teoria Muller e Breslau (1906) considerando l attrito terra-muro ed un inclinazione non nulla del piano limite del terrapieno. Per quanto riguarda l attrito terra-muro, trattandosi di muri in c.a., si assume ragionevolmente un angolo δ pari a 2/3f d. Figura 19 Il valore della spinta in condizione statiche si valuta secondo l espressione: In cui k a è il coefficiente di spinta attiva, che assume l espressione riportata in Figura 19, q è il sovraccarico agente a tergo del muro ed H è l altezza del muro valutata a partire dal piano di posa della fondazione. 25/88

27 Si precisa che il muro tipo 6, essendo realizzato dinanzi un pendio stabile, funge solo da supporto per il rivestimento architettonico e pertanto non è sollecitato da alcuna spinta di tipo statico. In tal caso l azione di progetto agente sul muro è la forza di inerzia dovuta al sisma. A tergo dei muri di tipo 2, 3, 4 e 5 non sono stati considerati sovraccarichi accidentali. Per il muro di tipo 1, essendo la zona a monte un area adibita a cantiere, si è considerato, a vantaggio di sicurezza, un sovraccarico accidentale di 10.0 kn/m 2 per tenere in conto della situazione temporanea dell area. A tergo dei muri di tipo 7, 8, 9 e 10 è stato considerato un sovraccarico accidentale di 5.0 kn/m 2 sui marciapiedi. Inoltre, sui muri di tipo 7, 8 e 10 si è considerato anche un sovraccarico fisso di 4.4 kn/m 2 e l azione orizzontale trasmessa alla sommità del paramento per effetto dei sovraccarichi da vento che nel caso del muro di tipo 7 agiscono sulla ringhiera, sul tubo F800 in acciaio e sui montanti verticali in acciaio F355.6 (Figura 23) mentre sul muro tipo 8 agiscono sulla veletta in c.a. Figura 20 Si riportano, di seguito, le tabelle relative alle spinte dei terreni per le sole sezioni trasversali dei muri con massima altezza di ritenuta, applicate rispettivamente ad 26/88

28 1/3 (S Hterr ) e ad 1/2 (S q ) dell altezza del muro e verticali, che si sviluppano per effetto dell attrito all interfaccia paramento verticale - terreno: COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "1" q H S Hq S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 8 Spinta in condizione statica muro tipo 1 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "2" (b=23 ) q H S Hq S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 9 Spinta in condizione statica muro tipo 2 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "5" q H S Hq S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 10 Spinta in condizione statica muro tipo 5 27/88

29 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "7 sez. c" q H S Hq S hvento S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 11 Spinta in condizione statica muro tipo 7 sez. c COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "7 sez. e" q H S Hq S hvento S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 12 Spinta in condizione statica muro tipo 7 sez. e COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "8" q H S Hq S hvento S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 13 Spinta in condizione statica muro tipo 8 28/88

30 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "9 sez. 2 2" q H S Hq S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 14 Spinta in condizione statica muro tipo 9 sez. 2-2 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "9 sez. 4 4" q H S Hq S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 15 Spinta in condizione statica muro tipo 9 sez. 4-4 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "9 sez. 6 6"" q H S Hq S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 16 Spinta in condizione statica muro tipo 9 sez /88

31 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "10" q H S Hq S hterr S Vq S Vterr K a [rad] [rad] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [m] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO A2 M2 R2 GEO M2 R2 EQU M2 R2 EQU Tabella 17 Spinta in condizione statica muro tipo 10 Le azioni e le verifiche dei muri di tipo 3 e 4 non vengono riportate in quanto poco significative. Per quanto riguarda la paratia, il calcolo del coefficiente di spinta attiva è calcolato nel modo appena descritto per i muri in c.a. A tergo della paratia tipo 1, 2 e 3 sono stati considerati due tipi di sovraccarichi accidentali dovuti al traffico veicolare (q 1 e q 2 ). Il primo, del valore di q 1 =36.00kN/mq, è un carico uniformemente distribuito su di una superficie 3.00x2.20m equivalente al carico tandem dello schema di carico 1 per ponti stradali, a sua volta diffuso ad una profondità di 2.00m, come indicato nelle Istruzioni per l applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio Il secondo, del valore di q 2 =9.00kN/mq, è un carico uniformemente distribuito su striscia indefinita rappresentativo del carico distribuito dello schema di carico 1 per ponti stradali. A tergo delle paratie tipo 4, 5 e 6, è stato considerato un sovraccarico accidentale uniformemente distribuito pari a q 3 =5.00kN/mq. 30/88

32 5.4. Azione sismica Premessa Si riportano di seguito le ipotesi e le considerazioni effettuate per la determinazione dei parametri che definiscono le azioni sismiche. Ai fini di tale valutazione, secondo le prescrizioni del D.M , occorre definire il periodo di riferimento per l azione sismica V R inteso come intervallo temporale durante il quale la struttura deve rispettare e conservare le caratteristiche di resistenza, sicurezza e durabilità; ciò sia con riferimento al modo di esplicarsi delle azioni (azioni dirette, quali forze e carichi, azioni impresse, quali spostamenti o variazioni termiche, o azioni di degrado esogeno ed endogeno), sia con riferimento alla risposta strutturale (nei confronti di azioni statiche, quasi-statiche e dinamiche), sia in funzione della variabilità nel tempo dell intensità delle azioni ad essa applicate. Partendo dalla vita nominale V N si determina il periodo di riferimento V R in funzione del coefficiente d uso C U ; in seguito, si determinano i parametri necessari a definire lo spettro di risposta elastico per il sito in questione, in funzione della microzonizzazione sismica del territorio, della tipologia strutturale, della tipologia dei terreni di fondazione, tenendo conto in tal modo anche del room effect dell area nonché dell importanza dell opera. 31/88

33 Vita nominale e periodo di riferimento Secondo quanto definito al punto 2.4 delle nuove norme sismiche di cui al D.M. del , si definisce quale vita nominale V N della struttura il numero di anni durante il quale la struttura, purchè soggetta a manutenzione ordinaria, deve poter essere usata per lo scopo cui è stata progettata. In particolare, per la struttura in oggetto, trattandosi di opere di importanza ordinaria, si assume la vita nominale utile pari a: V N = 50 anni,. Ai fini della valutazione delle azioni sismiche, e con riferimento alle conseguenze di un improvvisa interruzione di operatività o di un eventuale collasso, è stato assunto che la struttura in esame appartenga alla Classe II - costruzioni il cui uso prevede normali affollamenti. In base alla classe d uso, è stato definito un coefficiente d uso: C U = 1.0, mediante il quale si perviene alla definizione del periodo di riferimento per l azione sismica: V R = V N x C U = 50 anni. Le probabilità di superamento P VR nel periodo di riferimento V R, sono stabilite dalla norma in funzione dei differenti stati limite, che vengono così definiti: Stati Limite di Esercizio - Stato Limite di Operatività (SLO), in cui a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo tutti gli elementi strutturali, non strutturali e le apparecchiature rilevanti la per le sue funzioni, non deve subire danni ed interruzioni d uso significativi. Per tale stato limite di esercizio la probabilità di superamento nel periodo di riferimento cui riferire l azione sismica corrispondente, è pari a P VR = 81%; - Stato Limite di Danno (SLD), in cui a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo tutti gli elementi strutturali, non strutturali e le apparecchiature rilevanti la per le sue funzioni, subisce danni, ma tali da non comportare interruzioni d uso significative e da non mettere a rischio gli utenti. La struttura, nel suo complesso, non deve 32/88

34 risultare compromessa significativamente, in termini di rigidezza e resistenza, nei confronti delle azioni orizzontali e verticali, mantenendosi utilizzabile pur nell interruzione d uso di parte delle apparecchiature. Per tale stato limite di esercizio la probabilità di superamento nel periodo di riferimento per l azione sismica è pari a P VR = 63%. Stati Limite Ultimi - Stato Limite di Salvaguardia della Vita (SLV), in cui a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici, e significativi danni dei componenti strutturali, cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali. La costruzione conserva ancora una parte della resistenza e della rigidezza nei confronti delle azioni verticali, ed un margine di sicurezza nei confronti del collasso per le azioni sismiche orizzontali. Per tale stato limite ultimo la probabilità di superamento nel periodo di riferimento per l azione sismica è pari a P VR = 10%. - Stato Limite di Prevenzione del Collasso (SLC), in cui a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici, oltre a danni molto gravi dei componenti strutturali. La costruzione, però, conserva ancora un margine di sicurezza nei confronti delle azioni verticali, ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per le azioni orizzontali. Per tale stato limite ultimo la probabilità di superamento nel periodo di riferimento per l azione sismica è pari a P VR = 5%. In funzione dei valori del periodo di riferimento V R e della probabilità di superamento P VR, si definisce il periodo di ritorno T R mediante la relazione: T R VR ln( 1 P V R Per i diversi stati limite, si ottengono i seguenti valori: SLO T R = 30 anni SLD T R = 50 anni SLV T R = 475 anni. SLC T R = 975 anni ) 33/88

35 Per ognuna delle microzone sismiche in cui è stato suddiviso il territorio nazionale, la normativa vigente, fornisce i valori dei parametri di pericolosità sismica, che sono rispettivamente: a g = accelerazione orizzontale massima al suolo (PGA) F 0 = valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale T * C = periodo corrispondente all inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale. La struttura in oggetto ricade nel territorio del Comune di Salerno, più precisamente in località Cernicchiara, cui sono assegnati, nella mappatura di microzonazione sismica i seguenti valori dei suddetti parametri, riassunti nella seguente tabella: Periodo di ritorno dell'azione Parametri caratteristici del sito Stato limite P VR T R a g /g F 0 T * C [ s ] [ g ] [ - ] [ s ] SLE SLO 81% SLD 63% SLU SLV 10% SLC 5% Tabella Caratterizzazione sismica dei terreni Con riferimento alle prospezioni geologiche effettuate ed alle indicazioni contenute in norma, è stato possibile classificare la categoria di sottosuolo del sito in oggetto, al fine di determinare gli effetti di amplificazione sismica locale dovuti alle conformazioni geologiche presenti. Stante le ricostruzioni stratigrafiche effettuate e le prove in sito di caratterizzazione meccanica fatta, il sottosuolo si può classificare per tutti i Litotipi di categoria A e cioè ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori V s30 > 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3m. 34/88

36 Dato l andamento clivometrico della zona, la zona si classifica come categoria topografica T2, caratterizzante pendii con inclinazione media i > 15. Di seguito si riporta il calcolo dei parametri del terreno necessari alla valutazione dell azione sismica. Con riferimento ai valori dei coefficienti di amplificazione stratigrafica S s e C c si ha: Categoria sottosuolo A Coeff. amplificazione S s C c Operatività Danno Salvaguardia Vita Prevenzione Collasso Tabella Coefficienti di spinta sismici La sicurezza dei muri di sostegno in condizioni sismiche viene indagata mediante un analisi pseudo statica, nella quale l azione sismica è rappresentata da una forza statica equivalente pari al prodotto delle forze di gravità per un opportuno coefficiente sismico. Nelle verifiche allo stato limite ultimo, i valori dei coefficienti sismici orizzontale k h e verticale k v vengono valutati secondo l espressione k h a m g max dove: k 0. 5 v k h a max è l accelerazione orizzontale massima attesa al sito; g è l accelerazione di gravità. L accelerazione massima viene valutata come: dove: a max S S S T a S S 1.00 tiene conto dell amplicazione stratigrafica; S T 1.00 è un coefficiente di amplificazione topografica; g 35/88

37 a g è l accelerazione orizzontale massima attesa al sito, pari a: a g =0.102g per SLV a g =0.047g per SLD Nel caso dei muri con fondazioni dirette, considerati liberi di ruotare in testa, il coefficiente β m si assume pari a 0.29, mentre per i muri con fondazioni su pali, il valore di β m si assume pari a tabella: In definitiva, i coefficienti di spinta, risultano quelli riportati nella seguente SLV SLD Coefficienti di spinta Muri con fondazioni dirette Coefficienti di spinta Muri con fondazioni su pali k h k h k v ± k v ±0.051 k h k h k v ± k v ± Tabella 20 Per le verifiche della paratia in condizioni sismiche, si attua un analisi pseudo statica, nella quale l incremento di spinta, dovuta all azione sismica, è rappresentata da un carico uniforme distribuito sull altezza della paratia, l azione sismica verticale si pone nulla. Il valore dell azione sismica si ottiene dalla formula di Wood per paratie vincolate: S kh h In cui il valore del coefficienti sismici orizzontale k h si valuta secondo l espressione k h S m S S T g a g in cui: è l accelerazione di gravità. 36/88

38 è un parametro che tiene conto della deformabilità dei terreni interagenti con l opera, si ricava dalla tabella in figura del D.M (cfr. par ), di seguito riportata, in funzione dell altezza della paratia: da cui, per sottosuoli di tipo A: 1 m è uncoefficiente funzione della capacità dell opera di subire spostamenti senza cadute di resistenza. Il valore di tale coefficiente può essere ricavato dal diagramma di Figura del D.M (cfr. par ), di seguito riportata, in funzione delmassimo spostamento u s che l opera può tollerare senza riduzioni di resistenza. 37/88

39 Il valore di u s è dato dalla seguente espressione: u s in cui H è l altezza complessiva della paratia, nel nostro caso: si ha quindi: H=12.43m H u s m Da cui il valore del coefficiente m risulta essere: m 0.50 S S 1.00 è un parametro che tiene conto dell amplicazione stratigrafica; S T 1.00 è un coefficiente di amplificazione topografica; a g è l accelerazione orizzontale massima attesa al sito, pari a: a g =0.102g per SLV a g =0.047g per SLD In definitiva, i coefficienti di spinta orizzontale, risultano essre: Coefficienti di spinta SLV k h SLD k h Tabella 21 38/88

40 Spinta del terreno La spinta in condizioni sismiche è stata calcolata con il metodo di Mononobe- Okabe, i quali consigliano di calcolare il coefficiente di spinta attiva k a in condizioni sismiche mediante la relazione riportata in Figura 21, considerando l attrito terra-muro ed un inclinazione non nulla del piano limite del terrapieno. Per quanto riguarda l attrito terramuro, trattandosi di muri in c.a., si assume ragionevolmente un angolo δ pari a 2/3f d. I valori delle spinte sono stati calcolati con riferimento ad una sezione con profondità unitaria (1.0m) e con massima altezza di ritenuta. Figura 21 39/88

41 tabelle: Il valore della spinta per le varie tipologie di muri sono riportati nelle seguenti COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "1" H=4.50m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 22 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 1 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "2" H=2.88m (b=23 ) k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 23 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 2 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "5" H=2.80m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 24 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 5 MURO TIPO "6" H=7.3m COMBINAZIONE G,muro W muro S d (T 1 ) S hsisma S hterr S Vq S Vterr [kn] [m/s 2 ] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 25 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 6 40/88

42 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "7 sez. c" H=2.96m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 26 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 7 sez. c COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "7 sez. e" H=4.78m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 27 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 7 sez. e COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "8" H=3.68m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 28 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 8 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "9 sez. 2 2" H=6.90m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 29 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 9 - sez /88

43 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "9 sez. 4 4" H=4.74m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 30 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 9 - sez. 4-4 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "9 sez. 6 6"" H=2.57m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 31 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 9 - sez. 4-4 COMBINAZIONE G,muro G,terr Q MURO TIPO "10" H=2.50m k h k v k MO S Hq S hterr S Vq S Vterr [rad] [rad] [kn] [kn] [kn] [kn] A1 M1 R1 STR A1 M1 R1 STR A2 M2 R2 GEO/EQU A2 M2 R2 GEO/EQU Tabella 32 Spinte in condizione sismica sul muro di tipo 10 42/88

44 6. Verifiche agli Stati Limite Ultimi di tipo geotecnico (GEO) e di equilibrio del corpo rigido (EQU) 6.1. Verifica di stabiltà globale dell insieme opera - terreno Per le verifiche di stabiltà globale dell insieme opera di fondazione - terreno si rimanda al Capitolo 6 della Relazione Geotecnica e Geomeccanica, R.GT (Salerno Porta Ovest, Progetto definitivo del 1 Stralcio 1 Lotto) redatta dal prof. Ing. Carlo Viggiani 6.2. Verifica a ribaltamento La verifica al ribaltamento (di tipo EQU), viene effettuata secondo i criteri indicati nel Capitolo 4 e con le azioni di progetto indicate nel Capitoli 5 (spinta in condizione statica, 5.2, e spinta in condiziona sismica, 5.2.3). Tale verifica, rispetto al tacco del muro, consiste nell assicurare che: M M s r 1 dove: M S è il momento stabilizzante; M R è il momento ribaltante. Il momento stabilizzante M S è valutato, rispetto al tacco del muro, come somma dei momenti esercitati dalle risultanti del peso del terreno, W terr, e del muro, W muro (applicate nei rispettivi baricentri, x terr e x muro ), e dalle spinte verticali, S Vq e S Vterr, applicate all interfaccia paramento verticale terreno (x SV ). Invece il momento ribaltante M R è valutato considerando: la spinta orizzontale dovuta al terreno applicata ad una distanza dal tacco pari ad 1/3 dell altezza del muro (y SHterr ), comprensiva anche dello spessore della suola di fondazione; la spinta orizzontale dovuta ai sovraccarichi applicata ad una distanza dal tacco pari ad 1/2 dell altezza del muro (y SQ ), comprensiva anche dello spessore della suola di fondazione; 43/88

45 Di seguito si riportano i risultati delle verifiche per le varie tipologie di muri: MURO TIPO "1" COMBINAZIONE S Hq S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS STATICO SISMA A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU Tabella 33 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 1 COMBINAZIONE MURO TIPO "2" (b=23 ) S Hq S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS STATICO SISMA A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU Tabella 34 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 2 COMBINAZIONE MURO TIPO "5" S Hq S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS STATICO SISMA A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU Tabella 35 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 5 44/88

46 COMBINAZIONE MURO TIPO "6" S hsisma S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS SISMA A2 M2 R2 EQU / / / / / A2 M2 R2 EQU / / / / / Tabella 36 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 6 COMBINAZIONE MURO TIPO "7 sez. c" S Hq S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS STATICO SISMA A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU Tabella 37 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 7 sez. c COMBINAZIONE MURO TIPO "7 sez. e" S Hq S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS STATICO SISMA A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU Tabella 38 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 7 sez. e 45/88

47 COMBINAZIONE MURO TIPO "8" S Hq S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS STATICO SISMA A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU Tabella 39 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 8 COMBINAZIONE MURO TIPO "9 sez. 2 2" H=6.90m S Hq S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS STATICO SISMA A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU Tabella 40 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 9 sez. 2-2 COMBINAZIONE MURO TIPO "9 sez. 4 4" H=4.74m S Hq S Hterr H y SHQ y SHterr S Vq S Vterr x SV W terr x terr W muro x muro M S M R [kn] [kn] [m] [m] [m] [kn] [kn] [m] [kn] [m] [kn] [m] [knm] [knm] FS STATICO SISMA A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU A2 M2 R2 EQU Tabella 41 Verifica a ribaltamento del muro di tipo 9 sez /88