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1 Contents I Table of Contents Part I GeoStru Software 1 1 Presentazione... azienda 1 2 Attivazione... del prodotto 2 3 Autoaggiornamento Copyright Servizio... Supporto Tecnico Clienti 8 6 Contatti Utility Tabelle di conversione Database caratteristiche fisiche terreni 8 Normative Eurocodici Combinazioni EUROCODICE Parametri sismici EUROCODICE Parametri caratteristici del terreno EUROCODICE LRFD Combinazioni LRFD NTC Combinazioni verifiche NTC Parametri sismici NTC Parametri caratteristici del terreno NTC Comandi... di shortcut 25 Part II 26 1 Classificazione... suoli 29 2 Prove... penetrometriche Prove penetrom etriche dinam iche Terreni incoerenti Terreni coesivi Liquefazione Prove penetrom etriche statiche Terreni incoerenti Terreni coesivi Liquefazione Prove pressiom etriche Part III Formule GEO 70 1 Spinta... delle terre 71 2 Consolidazione Meccanica... delle rocce 78 4 Permeabilità Pendio... indefinito 79 I

2 II 6 Condizioni... dinamiche 81 Part IV Database Terreni Index 83 0

3 GeoStru Software 1 GeoStru Software 1.1 Presentazione azienda GeoStru è un'azienda che sviluppa software tecnico professionale per l'ingegneria strutturale, la geotecnica, la geologia, la geomeccanica, l'idrologia e le prove sui terreni. Grazie a Geostru Software è possibile avvalersi di strumenti di grande efficacia per la propria professione. I software GeoStru sono strumenti completi, affidabili (gli algoritmi di calcolo sono quanto di più tecnologicamente avanzato nel campo della ricerca mondiale), aggiornati periodicamente, semplici da utilizzare, dotati di un' interfaccia grafica intuitiva e sempre all'avanguardia. L'attenzione posta nell'assistenza ai clienti e nello sviluppo di software sempre in linea con le più moderne tecnologie ha consentito, in pochi anni, l'affermazione sui mercati internazionali. Il software, attualmente tradotto in cinque lingue e compatibile con le normative di calcolo internazionali, è utilizzato in piu' di 50 paesi nel mondo. GeoStru è presente alle maggiori manifestazioni fieristiche nazionali: SAIE di Bologna, GeoFluid di Piacenza, MADEEXPO di Milano, Fiere di Roma ed internazionali: SEEBE di Belgrado, Costruct EXPO Romania, EcoBuild di Londra, etc. Oggi rivolgersi a GeoStru significa non solo acquistare un software, ma avere al proprio fianco delle persone specializzate che rimettono al cliente tutta l esperienza acquisita. Tanti sono i settori in cui l'azienda si è specializzata nel corso degli anni. La famiglia dei prodotti GeoStru è, infatti, suddivisa in diverse categorie: Strutture; Geotecnica e geologia; Geomeccanica; Prove in situ; 1

4 2 Idrologia e idraulica; Topografia; Energia; Geofisica; Ufficio. Per maggiori informazioni sui prodotti disponibili consultare il nostro sito web Inoltre tra i tanti servizi offerti da GeoStru Software è possibile usufruire del servizio gratuito GeoStru Online che include applicazioni software sul web che risolvono le problematiche più varie. Certificazione ISO 9001:2008 Il 1 giugno del 2009 GeoStru Software ha ottenuto la Certificazione Aziendale UNI EN ISO 9001 da parte della CVI Italia s. r.l. con certificato n 7007 per: Progettazione e vendita di software. 1.2 Attivazione del prodotto SISTEMI OPERATIVI COMPATIBILI W indow s 9 8 /W indow s XP/W indow s Vista/W indow s 7 La versione TRIAL del software consente di valutare le caratteristiche generali dell'applicazione ma alcune funzioni essenziali sono disattivate o fornite in versione limitata. Per utilizzare i software in versione integrale, è necessario attivare i programmi. La procedura di attivazione dei software GeoStru permette di sbloccare e rendere immediatamente operativi i programmi acquistati. L'attivazione va effettuata per ciascun pc sul quale si intendono utilizzare i programmi GeoStru. Per attivare i software occorre seguire i passi elencati di seguito: 1. Scaricare il programma dalla propria area utente (sezione Softw are attivi) ed installarlo; 2. Eseguire il software, dopo qualche secondo uscirà una mascherina che consente di avviare il software in modalità TRIAL o di attivarlo;

5 GeoStru Software 3. Cliccare sul pulsante '' Attiva il softw are''; La procedura di attivazione può avvenire in diverse modalità: - Attivazione automatica tramite Internet: 3

6 4 Per eseguire un'attivazione autom atica del softw are è necessaria una connessione ad I nternet attiva. a. Cliccare sul pulsante relativo all'attivazione automatica tramite Internet; b. Inserire i dati di login (username e password) rilasciati da GeoStru al momento della registrazione; c. Cliccare sul pulsante '' Attiva'': verrà mostrato messaggio che indicherà l'avvenuta registrazione del software. un - Attivazione manuale: L'attivazione m anuale può essere eseguita qualora i sistem i di protezione per le connessioni di rete com e proxy e firew all non consentano la corretta com unicazione dell'applicazione con i server di registrazione GeoStru. a. Dalla sezione Softw are attivi della propria area utente, cliccare sul pulsante '' Nuova attivazione'' in corrispondenza del software da attivare; b. Copiare ed incollare il codice di controllo generato dal software e visualizzato nell'apposita casella di testo; c. Procedere alla richiesta di un nuovo codice di registrazione;

7 GeoStru Software d. Incollare il codice generato nella casella destinata al codice di registrazione della finestra che apparirà cliccando sul pulsante relativo all'attivazione manuale della mascherina precedente. e. Cliccare sul pulsante '' Attiva'': verrà mostrato messaggio che indicherà l'avvenuta registrazione del software. un - Attivazione via e.mail o telefonica: L'attivazione via e.m ail o telefonica perm ette all'utente di eseguire la registrazione m ediante l'aiuto di un operatore GeoStru. a. Contattare il personale GeoStru via e.mail o telefonicamente indicando il codice di controllo ed il software che ha generato tale codice; b. Inserire il codice di registrazione fornito da GeoStru nell'apposita casella di testo; c. Cliccare sul pulsante '' Attiva'': verrà mostrato messaggio che indicherà l'avvenuta registrazione del software. un 5

8 6 - Attivazione con chiave hardware: Gli utenti in possesso di chiave hardw are non devono eseguire le operazioni di attivazione. E' sufficiente che inseriscano la chiave hardw are nel pc prim a di avviare l'applicazione per non visualizzare la procedura di attivazione.

9 GeoStru Software DISATTIVAZIONE DEL SOFTWARE In presenza di connessione Internet è possibile disattivare un software da una macchina per renderlo attivabile su un'altra postazione. RIPROGRAMMAZIONE DELLA CHIAVE La procedura di riprogrammazione della chiave hardware avviene, di norma, entro pochi giorni, richiede un minimo intervento da parte dell'utente e si articola nelle due fasi seguenti: FASE 1. Rilevazione del codice della chiave. Affinchè la chiave possa essere riprogrammata è richiesto il codice corrispondente alla chiave posseduta. Il codice ID è presente sulla mascherina che indica il tipo di chiave inserita. FASE 2. Riprogrammazione della chiave. Attendere il messaggio che informa circa la disponibilità del software per la riprogrammazione della chiave. Alla ricezione del messaggio accedere alla propria area riservata sul sito e selezionare la sezione "Docum enti". Tra i documenti presenti individuare il file con il codice corrispondente a quello notificato tramite e scaricarlo sul proprio computer. Decomprimere il file scaricato ed eseguirlo, facendo doppio clic, dopo essersi assicurati che la chiave da riprogrammare sia presente nel pc (lasciare vuoto il campo per l'inserimento della password). Un messaggio notifica il completamento delle operazioni. 1.3 Autoaggiornamento Il software è dotato di un sistema integrato di autoaggiornamento. Dopo qualche secondo dall'avvio del software, passando con il puntatore del mouse sull'indicazione della versione (riportata in basso a destra nella finestra principale: GEOSTRU-2012._._._), l'utente potrà verificare la disponibilità o meno di un aggiornamento del programma. Se un messaggio avviserà l'utente circa la disponibilità di una versione aggiornata, si potrà procedere all'aggiornamento automatico del software cliccando direttamente sulla relativa icona. Nel caso in cui non vi siano aggiornamenti disponibili apparirà il messaggio ''No updates available''. 7

10 8 1.4 Copyright Le informazioni contenute nel presente documento sono soggette a modifiche senza preavviso. Se non specificato diversamente, ogni riferimento a società, nomi, dati e indirizzi utilizzati nelle riproduzioni delle schermate e negli esempi è puramente casuale e ha il solo scopo di illustrare l'uso del prodotto. Il rispetto di tutte le applicabili leggi in materia di copyright è a esclusivo carico dell'utente. Nessuna parte di questo documento può essere riprodotta in qualsiasi forma o mezzo elettronico o meccanico, per alcun uso, senza il permesso scritto di GeoStru Software. Comunque, se l'utente ha come unico mezzo di accesso quello elettronico, allora sarà autorizzato, in base al presente documento, a stamparne una copia. 1.5 Servizio Supporto Tecnico Clienti Per qualsiasi domanda riguardante un prodotto GeoStru: - Consultare la documentazione ed altro materiale stampato incluso nella confezione del prodotto. - Consultare l'help in linea. - Consultare la documentazione tecnica utilizzata per lo sviluppo del software (Sito Web) - Consultare l'area FAQ (Sito Web) - Consultare i servizi di supporto GeoStru (Sito Web) È attivo il nuovo servizio Ticket per rispondere alle richieste di assistenza dei nostri utenti. Il servizio, riservato agli utenti in possesso di licenze di programmi GeoStru regolarmente aggiornati, permette di essere seguiti direttamente dai nostri specialisti e di ottenere risposte su problematiche di diversa natura inerenti i software licenziati (Sito Web).

11 GeoStru Software Sito Web: 1.6 Contatti Skype Nick: geostru_support_it-eng-spa Web: Consultare la pagina dei contatti del Sito Web per avere maggiori informazioni sui nostri contatti e sugli indirizzi delle sedi operative in Italia e all'estero. 1.7 Utility Tabelle di conversione Pendenza (%) Angolo ( ) Pendenza (%) Angolo ( )

12 10 Pendenza (%) Angolo ( ) Pendenza (%) Angolo ( ) Conversione da pendenza in gradi Da N kn kn kg kg Tonn A kg kg Tonn N kn kn Operazione Dividere per Moltiplicare per Dividere per Moltiplicare per Dividere per Moltiplicare per Fattore Conversione forze: 1 Newton (N) = 1/9.81 Kg = Kg ; 1 kn = 1000 N Da Tonn/m2 kg/m2 Pa kpa Mpa kpa Mpa A kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/m2 kg/m2 Operazione Dividere per Dividere per Dividere per Dividere per Moltiplicare per Moltiplicare per Moltiplicare per Fattore Conversione pressioni: 1 Pascal (Pa) = 1 Newton/mq ; 1 kpa = 1000 Pa; 1 MPa = Pa = 1000 kpa Database caratteristiche fisiche terreni Terreno Sabbia sciolta Sabbia mediamente compatta Sabbia compatta Sabbia argillosa mediamente compatta Sabbia limosa mediamente compatta Sabbia e ghiaia compatta Terreno argilloso con qu< 2 Kg/cm² Terreno argilloso con 2< qu< 4 Kg/ cm² Terreno argilloso con qu> 2 Kg/cm² Valore minimo Valore massimo >4.80 Valori indicativi della costante di Winkler K in Kg/cm3 Terreno Ghiaia asciutta Valore minimo 1800 Valore massimo 2000

13 GeoStru Software Terreno Valore minimo Valore massimo Ghiaia umida Sabbia asciutta compatta Sabbia umida compatta Sabbia bagnata compatta Sabbia asciutta sciolta Sabbia umida sciolta Sabbia bagnata sciolta Argilla sabbiosa Argilla dura Argilla semisolida Argilla molle Torba Valori indicativi del peso di volume in Kg/cm3 Terreno Valore minimo Valore massimo Ghiaia compatta Ghiaia sciolta Sabbia compatta Sabbia sciolta Marna sabbiosa Marna grassa Argilla grassa 0 30 Argilla sabbiosa Limo Valori indicativi dell'angolo di attrito, in gradi, per terreni Terreno Argilla sabbiosa Argilla molle Argilla plastica Argilla semisolida Argilla solida Argilla tenace Limo compatto Valori indicativi della coesione in Kg/cm2 Valore Terreno Valore massimo di E Valore minimo di E Argilla molto molle Argilla molle Argilla media Argilla dura Argilla sabbiosa Loess Sabbia limosa Sabbia sciolta Sabbia compatta Argilloscisto Limo Sabbia e ghiaia sciolta Sabbia e ghiaia compatte Valori indicativi del modulo elastico, in Kg/cm2, per terreni Terreno Argilla satura Argilla non satura Argilla sabbiosa Limo Sabbia Sabbia ghiaiosa comunemente Valore massimo di Valore minimo di

14 12 Terreno Valore massimo di Valore minimo di usata Loess Ghiaccio 0.36 C alcestruzzo 0.15 Valori indicativi del coefficiente di Poisson per terreni Roccia Valore Valore minimo massimo Pomice Tufo vulcanico C alcare tufaceo Sabbia grossa asciutta Sabbia fine asciutta Sabbia fine umida Arenaria Argilla asciutta C alcare tenero Travertino Dolomia C alcare compatto Trachite Porfido Gneiss Serpentino Granito Marmo saccaroide Sienite Diorite Basalto Valori indicativi del peso specifico di alcune rocce in Kg/m3 Valore Valore minimo massimo Granito Dolerite Basalto Arenaria Argilloscisto C alcare Quarzite Marmo Valori indicativi dell'angolo di attrito, in gradi, per rocce Roccia Roccia E Valore massimo Valore minimo Valore massimo Valore minimo Basalto Granito Scisto cristallino C alcare C alcare poroso Arenaria Argilloscisto C alcestruzzo Variabile 0.15 Valori indicativi del modulo elastico e del coefficiente di Poisson per rocce

15 GeoStru Software 1.8 Normative Eurocodici Combinazioni EUROCODICE 7 In accordo con l'eurocodice 7, le verifiche delle opere geotecniche devono essere effettuate considerando le seguenti combinazioni di coefficienti: APPROCCIO 1 - Combinazione 1: (A1+M1+R1) - Combinazione 2: (A2+M2+R1) APPROCCIO 2 - Combinazione 1: (A1+M1+R2) APPROCCIO 3 - Combinazione 1: (A1 o A2*+M2+R3) * coefficienti A1 per le azioni di tipo strutturale, A2 per quelle di tipo geotecnico tenendo conto dei valori dei coefficienti parziali riportati nelle tabelle seguenti: Carichi Permanenti Variabili Effetto Coefficiente Parziale γ F o (γ E ) A1 A2 Sfavorevole γg 1,35 1,00 Favorevole γ G,fav 1,00 1,00 Sfavorevole γq 1,50 1,30 Favorevole γ Q,fav 0,00 0,00 Tab. EUROCODICE 7 - Coefficienti parziali per le azioni o per l'effetto delle azioni Parametro Tangente dell'angolo di resistenza al Grandezza alla quale applicare il coefficiente parziale tan Coefficiente Parziale γ M M1 M2 γ 1,00 1,25 13

16 14 Parametro Grandezza alla quale applicare il coefficiente parziale Coefficiente Parziale γ M M1 M2 c' γc' 1,00 1,25 cu γcu 1,00 1,40 qu γ qu 1,00 1,40 γ γγ 1,00 1,00 taglio Coesione efficace Resistenza non drenata Resistenza compressione non confinata Peso dell'unità di volume Tab. EUROCODICE 7 - Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno Verifica Capacità portante della fondazione Scorriment o Resistenza del terreno a valle Coefficiente Parziale (R1) γ R =1,00 Coefficiente Parziale (R2) γ R =1,40 γ R =1,00 γ R =1,10 γ R =1,00 γ R =1,00 γ R =1,40 γ R =1,00 Coefficiente Parziale (R3) γ R =1,00 Tab. EUROCODICE 7 - Coefficienti parziali γr per le verifiche agli stati limite ultimi STR e GEO Parametri sismici EUROCODICE 8 In accordo con l'eurocodice 8 l'accelerazione orizzontale a h a cui è assoggettato, statisticamente l'ammasso interagente con l'opera è espressa come: ah di terreno direttamente kh g con S ag / g kh r cioè ah S ag r dove a g è l'intensità sismica del sito, S il coefficiente d'amplificazione funzione della stratigrafia locale ed r un parametro che permette di scalare l'intensità dell'azione sismica nel calcolo delle azioni di progetto della struttura. Il coefficiente r può assumere valori compresi tra 1 e 2, a

17 GeoStru Software seconda della tipologia dell'opera in relazione al comportamento durante il sisma ed al danno permanente tollerabile. Nel caso di opere di sostegno, l'ec8 propone alcune correlazioni che permettono di legare r all'entità della deformazione accettabile (figura seguente). In presenza di terreni incoerenti saturi si dovrà comunque assumere r =1. Determinazione del coefficiente r e lo spostamento ammissibile dr (mm) Il coefficiente di amplificazione locale S viene determinato in ragione della stratigrafia al di sopra del substrato: Terreno A B C D E S 1,00 1,25 1,25 1,35 1,25 Tab. Coefficiente di amplificazione locale S Per quanto riguarda le deformazioni ammissibili ci si deve riferire alla destinazione dell'opera ed all'ambito in cui è inserita. La componente verticale sarà calcolata come av con kv g 15

18 16 kv 0.5 k h Le accelerazioni k h e k v dovranno essere poi moltiplicati per il coefficiente d'importanza γ I Class e d'impo rtanz a I II III IV γi Costruzioni Costruzioni di minore importanza per la pubblica sicurezza. Costruzioni ordinarie, non appartenenti alle altre categorie. Costruzioni la cui resistenza sismica è di un'importanza in vista delle conseguenze associate al collasso. Costruzioni la cui integrità durante il terremoto è di un'importanza vitale per la protezione civile Tab. EUROCODICE 8 - Classe d'importanza Parametri caratteristici del terreno EUROCODICE L Eurocodice 7: "Eurocode 7: Geotechnical design - Part 1: General rules", introduce il concetto dei valori caratteristici dei parametri geotecnici. Il valore caratteristico, inteso come una st im a c a ut e la t iv a de l pa ra m e t ro c he influe nza l insorge re de llo st a t o lim it e in c onside ra zione, dovrà essere utilizzato in qualsiasi tipo di verifica geotecnica, che si tratti di SLU (stati limite ultimi ovvero potenziale presenza di una superficie di rottura) o di SLE (stati limite di esercizio ossia deformazioni di tipo elastico o di consolidazione a prescindere dallo stato di rottura). L unica metodologia delineata dall EC7 caratteristici è di natura statistica. per la definizione dei valori If st a t ist ic a l m e t hods a re use d, t he c ha ra c t e rist ic v a lue should be de riv e d suc h t ha t t he c a lc ula t e d proba bilit y of a w orse v a lue gov e rning t he oc c urre nc e of t he lim it st a t e unde r c onside ra t ion is not gre a t e r t ha n 5%. NOT E In t his re spe c t, a c a ut ious e st im a t e of t he m e a n v a lue is a se le c t ion of t he m e a n v a lue of t he lim it e d se t of ge ot e c hnic a l pa ra m e t e r v a lue s, w it h a c onfide nc e le v e l of 95%; w he re loc a l fa ilure is c onc e rne d, a c a ut ious e st im a t e of t he low v a lue is a 5% fra c t ile.

19 GeoStru Software LRFD Combinazioni LRFD Il metodo LRFD (Load Resistence Design Factor) introduce due tipi di coefficienti di progetto: i fattori di carico ed i fattori di resistenza. E' un metodo che dà importanza allo Stato Limite Ultimo della struttura e non tiene conto del concetto di resistenza caratteristica. Il metodo si basa sulla disequazione: Q i i Qi Rn dove Q è la sommatoria dei carichi nominali agenti sulla struttura moltiplicati per i fattori di carico, è un fattore di resistenza ed Rn è la resistenza nominale. Tab LRFD - Combinazioni di carico e fattori di carico 17

20 18 Tab LRFD - Fattori di carico per carichi permanenti Tab LRFD - Fattori di resistenza per opere di contenimento

21 GeoStru Software NTC Combinazioni verifiche NTC2008 In accordo con le NTC2008 (par ), le verifiche dei muri di sostegno devono essere effettuate tenendo conto dei valori dei coefficienti parziali riportati nelle tabelle 6.2.I, 6.2.II e 6.5.I delle Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni. Coefficiente Parziale γ F o (γ E ) Carichi Effetto Permane nti Permane nti non struttura li Favorevole Sfavorevole γg1 Favorevole EQU (A1) STR (A2) GEO 0,90 1,10 1,00 1,30 1,00 1,00 0,00 0,00 0,00 1,50 1,50 1,30 0,00 1,50 0,00 1,50 0,00 1,30 γg2 Sfavorevole Favorevole Sfavorevole Variabili γq i Tab. 6.2.I NTC Coefficienti parziali per le azioni o per l'effetto delle azioni Grandezza alla quale applicare il coefficiente parziale Param etro Tangente dell'angolo di resistenza al taglio Coesione efficace Resistenza non drenata Peso dell'unità di volume Coefficien te Parziale γm (M1) (M2) ' 1,00 1,25 c'k γc' 1,00 1,25 c uk γcu 1,00 1,40 γ γγ 1,00 1,00 tan 'k γ Tab. 6.2.II NTC Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno Verifica Capacità portante della fondazione Scorrimento Resistenza del terreno a valle Coefficiente Coefficient Parziale e Parziale (R1) (R2) γ R =1,00 γ R =1,00 Coefficiente Parziale (R3) γ R =1,40 γ R =1,00 γ R =1,00 γ R =1,10 γ R =1,00 γ R =1,00 γ R =1,40 Tab. 6.5.I NTC Coefficienti parziali γr per le verifiche agli stati limite ultimi STR e GEO di muri di sostegno 19

22 20 Combinazione sismica Sotto l'effetto dell'azione sismica di progetto le opere e i sistemi geotecnici devono rispettare gli stati limite ultimi e di esercizio come previsto da normativa. Le verifiche agli stati limite ultimi devono essere effettuate ponendo pari all'unità i coefficienti parziali sulle azioni ed impiegando i parametri geotecnici e le resistenze di progetto, con i valori dei coefficienti parziali indicati nel capitolo 6 delle NTC2008. COMBINAZIONE STABILITA' GLOBALE La verifica di stabilità globale dell'insieme terreno-opera deve essere effettuata secondo la combinazione 2 dell'approccio progettuale 1: - Combinazione 2: (A2+M2+R2) tenendo conto dei coefficienti parziali riportati nelle Tabelle 6.2.I e 6.2.II e 6.8.I delle NTC2008. Coefficiente γr R2 1,10 Tab. 6.8.I NTC Coefficienti parziali per le verifiche di sicurezza di opere di materiali sciolti e di fronti di scavo Parametri sismici NTC2008 GeoStru PS consente di individuare la pericolosità sismica direttamente dalla mappa geografica. Sarà così semplice ed immediato ricavare i coefficienti sismici secondo le Nuove norme tecniche per le costruzioni: 1. E' possibile ricercare automaticamente la zona di interesse digitando l'indirizzo o le coordinate oppure spostare il puntatore sul sito di interesse operando direttamente sulla mappa; 2. Selezionare la Classe d'uso e la Vita nominale dell'opera e cliccare su Calcola; In presenza di azioni sismiche, con riferimento alle conseguenze di una interruzione di operatività o di un eventuale collasso, le costruzioni sono suddivise in classi d'uso così definite: o Cla sse I: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli.

23 GeoStru Software o Cla sse 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. o Cla sse III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l'ambiente. reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d'uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso. o Cla sse IV : Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose per l'ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al DM 5/11/2001, n. 6792, 'Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade', e di tipo C quando appartenenti ad itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B. Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica. La vita nominale di un'opera strutturale VN è intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purchè soggetta alla manutenzione ordinaria, deve poter essere usata per lo scopo al quale è destinata. La vita nominale dei diversi tipi di opere è quella riportata nella Tab. 2.4.I - NTC e deve essere precisata nei documenti di progetto. Tipi di costruzione Opere provvisorie - Opere provvisionali Strutture in fase costruttiva Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica Vita nominale V N (in anni) =10 =50 =100 Tab. 2.4.I NTC Vita nominale VN per diversi tipi di opere 3. Verranno così ricavati i parametri Tr, ag, F0, Tc*; Tr: periodo di ritorno dell'azione sismica; ag: accelerazione orizzontale massima attesa al sito; F0: valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale; Tc*: periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale. 4. Selezionare l'opzione relativa all'opera in oggetto; 5. Indicare: Ca t e goria sot t osuolo: categoria di sottosuolo di riferimento; 21

24 22 Ca t e goria t opogra fic a: categoria topografica di riferimento; C ategoria A B C D E Descrizione A m m a s s i ro c c io s i a ffio ra nti o te rre ni m o lto rig id i caratterizzati da valori di V S, 30 superiori a 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3 m. R o c c e te ne re e d e p o s iti d i te rre ni a g ra na g ro s s a m o lto a d d e ns a ti o te rre ni a g ra na fina m o lto c o ns is te nti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S, 30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero N S PT > 50 nei terreni a grana grossa e c u, 30 > 250k P a nei terreni a grana fina). De p o s iti d i te rre ni a g ra na g ro s s a m e d ia m e nte a d d e ns a ti o te rre ni a g ra na fina m e d ia m e nte c o ns is te nti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S, 30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero N S PT < 50 nei terreni a grana grossa e 70< c u, 30 < 250k P a nei terreni a grana fina). De p o s iti d i te rre ni a g ra na g ro s s a s c a rs a m e nte a d d e ns a ti o d i te rre ni a g ra na fina s c a rs a m e nte c o ns is te nti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V S, 30 inferiori a 180 m/s (ovvero N S PT < 15 nei terreni a grana grossa e c u, 30 < 70k P a nei terreni a grana fina). T e rre ni d e i s o tto s uo li d i tip o C o D p e r s p e s s o re no n s up e rio re a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con V S > 800 m /s). Tab. 3.2.II NTC Categorie di sottosuolo C ategori a Descrizione Depositi di terreni caratterizzati da valori di V S, 30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10< c u, 30< 20k P a ), che includono uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure che includono almeno 3 m di torba o di argille altamente organiche. Deposisti di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altra categoria di sottosuolo non classificabile nei tipi precedenti. S1 S2 Tab. 3.2.III NTC Categorie aggiuntive di sottosuolo C ategori a T1 T2 T3 T4 C aratteristiche della superficie topografica Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i= 15. Pendii con inclinazione media i> 15. Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media 15 = i= 30. Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media i> 30. Tab. 3.2.IV NTC Categorie topografiche

25 GeoStru Software 6. Per ogni Stato limite verranno così ricavati il coefficiente di amplificazione stratigrafica S S, il coefficiente funzione della categoria di sottosuolo C C ed il coefficiente di amplificazione topografica S T, valori che possono essere anche modificati manualmente dall'utente, sarà così possibile eseguire il calcolo dei coefficienti sismici cliccando sul pulsante '' Ca lc ola ''; 7. Cliccare sul pulsante centrale '' Sa lv a file '' per salvare il report in formato. txt, da importare poi nella finestra Calcolo coefficienti sismici del programma, o sul pulsante '' Sa lv a PDF '' per salvare i risultati in formato.pdf. Software on line GeoStru PS Parametri caratteristici del terreno NTC2008 Il valore caratteristico, inteso come una stima cautelativa del parametro che influenza l insorgere dello stato limite in considerazione, dovrà essere utilizzato in qualsiasi tipo di verifica geotecnica: le opere dovranno essere 23

26 24 verificate per gli stati limite ultimi che possono presentarsi, in conseguenza alle diverse combinazioni delle azioni, e per gli stati limite di esercizio definiti in relazione alle prestazioni attese. St a t o lim it e è la c ondizione supe ra t a la qua le l ope ra non soddisfa più le e sige nze pe r le qua li è st a t a proge t t a t a. Si parla di Stato limite ultimo quando lo stato limite è associato al valore estremo della capacità portante della struttura, il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile e si definisce collasso. Si parla invece di Stato limite di esercizio quando è legato al raggiungimento di un particolare stato dell opera che pur non generando il collasso compromette aspetti funzionali importanti che limitano le prestazioni in condizione d esercizio. Definire il valore caratteristico significa pertanto scegliere il parametro geotecnico che influenza il comportamento del terreno in quel determinato stato limite, ed adottarne un valore, o stima, a favore della sicurezza. Ai valori caratteristici trovati si applicano dei coefficienti di sicurezza parziali in funzione dello stato limite considerato. Per quanto riguarda il calcolo geotecnico esistono due linee di pensiero seguite per la determinazione dei parametri caratteristici: Una prima linea si basa su un approccio probabilistico, considerando quindi le quantità statistiche ricavate su un opportuno campione di prove; Una seconda linea di pensiero invece porta avanti l idea che l approccio probabilistico non sia adatto a modellare il reale comportamento del terreno. In particolare questo secondo approccio si basa su procedimenti più razionali, ritenendo che i valori caratteristici delle proprietà del terreno vadano valutati in funzione del livello di deformazione previsto per lo stato limite considerato. Con la Circolare del viene specificato come la scelta dei valori caratteristici dei parametri geotecnici deve avvenire in due fasi. La prima fase comporta l identificazione dei parametri geotecnici appropriati ai fini progettuali. Tale scelta richiede una valutazione specifica da parte del progettista, per il necessario riferimento ai diversi tipi di verifica. Identificati i parametri geotecnici appropriati, la seconda fase del processo decisionale riguarda la valutazione dei valori caratteristici degli stessi parametri. Viene inoltre precisato come ne lle v a lut a zioni c he il proge t t ist a de v e sv olge re pe r pe rv e nire a d una sc e lt a c orre t t a de i v a lori c a ra t t e rist ic i, a ppa re giust ific a t o il rife rim e nt o a v a lori prossim i a que lli m e di qua ndo ne llo st a t o lim it e c onside ra t o è c oinv olt o un e le v a t o v olum e di t e rre no, c on possibile c om pe nsa zione de lle e t e roge ne it à o qua ndo la st rut t ura a c ont a t t o c on il t e rre no è dot a t a di rigide zza suffic ie nt e a t ra sfe rire le a zioni da lle zone m e no re sist e nt i a que lle più re sist e nt i. Al c ont ra rio, v a lori c a ra t t e rist ic i prossim i a i v a lori m inim i de i pa ra m e t ri ge ot e c nic i a ppa iono più giust ific a t i ne l c a so in c ui sia no c oinv olt i m ode st i v olum i di t e rre no, c on

27 GeoStru Software c onc e nt ra zione de lle de form a zioni fino a lla form a zione di supe rfic i di rot t ura ne lle porzioni di t e rre no m e no re sist e nt i de l v olum e signific a t iv o, o ne l c a so in c ui la st rut t ura a c ont a t t o c on il t e rre no non sia in gra do di t ra sfe rire forze da lle zone m e no re sist e nt i a que lle più re sist e nt i a c a usa de lla sua insuffic ie nt e rigide zza Una m igliore a pprossim a zione ne lla v a lut a zione de i v a lori c a ra t t e rist ic i può e sse re ot t e nut a ope ra ndo le opport une m e die de i v a lori de i pa ra m e t ri ge ot e c nic i ne ll a m bit o di pic c oli v olum i di t e rre no, qua ndo que st i a ssum a no im port a nza pe r lo st a t o lim it e c onside ra t o. In particolare, le opere che coinvolgono grandi volumi di terreno sono quelle che portano a variazioni tensionali, all interno di una porzione abbastanza elevata di sottosuolo, tali da dare origine a una compensazione delle resistenze. Si parla in questo caso di resistenze compensate: le zone di terreno a resistenza minima e massima vengono sollecitate contemporaneamente e quello che emerge è un comportamento meccanico intermedio fra i due estremi. Per questo motivo, per ogni verticale d indagine eseguita all interno del volume significativo si effettua una stima cautelativa del valore medio dei parametri geotecnici. Nel caso di opere che coinvolgono modesti volumi di terreno a essere sollecitate sono piccole porzioni di terreno in cui prevalgono le resistenze locali. Nel caso vengano eseguite misure dirette all esterno del volume significativo si parla di resistenze non compensate da misure estrapolate e il valore caratteristico andrà selezionato prendendo come riferimento un valore prossimo al minimo misurato, a vantaggio di sicurezza. Nel caso invece in cui vengano eseguite misure dirette all interno del volume significativo si parla di resistenze non compensate da misure dirette: in tal caso i valori caratteristici del terreno si stimano effettuando una valutazione cautelativa dei valori medi misurati. 1.9 Comandi di shortcut C trl + N C trl + F12 Maiusc + F12 F12 C trl + Maiusc + F12 File Nuovo Apri Salva Salva con nome Stampa 25

28 26 C trl + C trl + C anc C trl + C trl + C trl + C trl + C trl + A M Z Y X C V Z Alt + Z R Pgsù Pggiù Alt Alt Alt Alt Q L X S Alt + M Alt + C Alt + K Alt + O Alt + P C trl + S F5 2 Seleziona modifica Seleziona tutto Misura distanza C ancella Undo Redo Taglia C opia Incolla Visualizzazione Zoom tutto Zoom finestra Ruota Avanza di livello Scendi di livello Pannelli Nascondi pannelli Apri pannello livelli Apri pannello DXF Apri pannello Sezioni Apri pannello Materiali Apri pannello C arichi Apri pannello Nodi Apri pannello Opzioni Apri pannello Proprietà Altri comandi Salva immagine C alcola La Geotecnica comprende un insieme di argomenti assai vasto. Con abbiamo realizzato uno strumento pratico e di supporto per chi svolge la libera professione. Classificazione dei suoli Relazioni fra le proprietà: Indice dei vuoti e, Porosità n, Peso di volume secco gd, Peso di volume saturo gsat, Peso specifico dei grani g, Contenuto d'acqua w. Correlazioni Prove Penetrometriche Dinamiche (SPT) Suoli coesivi

29 Coesione non drenata: Terzaghi-Peck, SUNDA (1983)-Benassi Vannelli, Sanglerat, TERZAGHI & PECK (1948), U.S.D.M.S.M., Schmertmann (1975), Fletcher (1965), Houston (1960), Shioi Fukui (1982), Begemann, De Beer, Robertson (1983). Modulo edometrico: Stroud e Butler (1975), Vesic (1970), Trofimenkov (1974), Mitchell e Gardner, Buisman-Sanglerat. Modulo di Young: Schultze-Menzenbach, D'Appollonia ed altri (1983). Peso per unità di volume: Meyerhof ed altri. Classificazione suolo: A.G.I. Suoli incoerenti Densità relativa: Gibbs & Holtz (1957), Meyerhof (1957), Skempton (1986), Schultze & Menzenbach (1961). Angolo d'attrito: Peck-Hanson-Thornburn-Meyerhof (1956), Meyerhof (1956), Sowers (1961), Malcev (1964), Meyerhof (1965), Schmertmann (1977), Mitchell & Katti (1981), Shioi-Fukuni (1982), Japanese National Railway, De Mello, Owasaki & Iwasaki. Modulo edometrico: Buisman-Sanglerat, Begemann (1974), Farrent (1963), Menzenbach e Malcev. Modulo di Young: Terzaghi, Schmertmann (1978), SchultzeMenzenbach, D'Appollonia ed altri (1970), Bowles (1982). Modulo di Poisson: A.G.I. Modulo di deformazione a taglio: Ohsaki & Iwasaki, Robertson e Campanella (1983). Peso per unità di volume: Meyerhof ed altri. Classificazione suolo: A.G.I. Velocità onde di taglio: Ohta, Lee, Dikmen. Verifica a liquefazione: Seed (1979). Modulo Ko: Navfac ( ). Correlazioni Prove Penetrometriche Statiche (CPT) Angolo di Attrito: DeBeer,Caquot, Durgunouglu Mitchell, Herminier, Koppejan, Robertson- Campanella. Peso di Volume: Meyerhof. Modulo di Deformazione di Taglio G: Imai e Tomauchi, Stokoe, Mayne Rix Coesione non drenata Cu: Begemann, DeBeer, Kjekstad, Lunne Eide, Lunn Kleven, Marsland, Rolf Larsson, Sunda, Terzaghi. OCR Grado di sovra consolidazione: Mayne,Stress History. Modulo Edometrico: Buisman,Kulhawy,Lunne-Christoffersen, Mitchell,Robertson Campanella Modulo di Young: Robertson, Schmertmann. Liquefazione dei suoli: Robertson Wride. 27

30 28 Velocità onde di taglio: Baldi, Jamiolkowski. Correlazioni prove dilatometriche Angolo di Attrito: Marchetti, RobertsonCampanella. Coefficiente spinta a riposo Ko. Coesione non drenata. Formule Interattive Spinta delle terre Criterio di rottura: Mohr-Coulomb (1773). Coefficienti di spinta K0:Jaky (1948), Alpan (1967). Coefficienti di spinta Ka, Kp:Rankine (1857), Muller Breslau (1924), Coulomb, Mononobe & Okabe (1926). Consolidazione Coefficiente di consolidazione primaria (Cv); Indice di compressione (Ic): Skempton (1944), Terzaghi e Peck (1967); Indice di ricompressione (Cr): Nagaraj e Murthy 1985; Fattore di consolidazione Tv. Meccanica delle rocce Modulo elastico Er: Barton, Serafim e Pereira (1983). Permeabilità Terzaghi (1925), Slichter, Hazen (1991).; Stabilità dei pendii Pendio indefinito: Analisi in condizioni drenate e non drenate in presenza di falda. Database Integrato Costituisce una ricca libreria delle caratteristiche geotecniche dei terreni. Il database è personalizzabile dall utente ma condiviso con il database centrale GEOSTRU. Ogni qualvolta viene integrato con nuovi elementi il nostro server le notifica e le trasferisce all utente finale. Il sistema di trasferimento non si limita alla sostituzione del file ma integra il database personalizzato dell utente. Lo stesso database viene condiviso da tutte le applicazioni GeoStru;

31 Classificazione suoli Un terreno è un aggregato naturale di grani minerali che possono essere allontanati con una semplice agitazione meccanica o con una agitazione in acqua. I termini più frequenti per descrivere un terreno sono: ghiaia, sabbia, limo, argilla. Allo stato naturale i terreni sono costituiti da una miscela di due o più di questi costituenti. Le ghiaie e le sabbie sono conosciute come terreni a grana grossa, i limi e le argille come terreni a grana fine. Un'altra distinzione che si può fare è quella fra terreni coerenti e terreni incoerenti: i primi presentano una resistenza non trascurabile alla trazione, quando sono asciutti, mentre perdono ogni consistenza dopo impregnazione in acqua; i secondi presentano resistenza a trazione sempre nulla. I terreni a grana grossa vengono riconosciuti basandosi principalmente sulle dimensioni dei grani; la ghiaia ha grani di diametro maggiore di 2 mm, mentre la sabbia è costituita da grani di diametro compreso tra 2 e 0,063 mm. Fra i terreni a grana fine sono i limi a rappresentare la parte più grossa e a possedere poca o nulla plasticità e coesione. I limi, dal punto di vista granulometrico, sono quelli compresi tra il limite inferiore delle sabbie e 0,002 mm. Le argille invece sono un aggregato di particelle minerali lamellari microscopiche e submicroscopiche, caratterizzate dalle tipiche capacità colloidali della plasticità, coesione e capacità di assorbire ioni. Distinguere un limo da un'argilla basandosi solo sulle dimensioni delle particelle non è possibile dato che le proprietà fisiche significative dei due materiali sono legate solo indirettamente alle dimensioni delle particelle stesse, perciò in posto generalmente si utilizzano altri criteri. Per poter dare una descrizione adeguata dei terreni si utilizzano alcune prove di classificazione che portano a definire le proprietà indici. PARTI COSTITUENTI IL TERRENO Le caratteristiche dei terreni dipendono sostanzialmente dalle fasi che li costituiscono. Infatti la struttura di un terreno è la conseguenza di processi di interazione tra le stesse particelle e l'ambiente circostante. Le fasi (figura 1) di cui è costituito un terreno sono:

32 30 fase solida, rappresentata dalle particelle minerali fase liquida, rappresentata dall'acqua interstiziale fase gassosa, rappresentata dall'aria F igura 1 - Se zione sc he m a t ic a di un c a m pione di t e rre no La fase gassosa generalmente si ritiene priva di peso a differenza della fase solida e della fase liquida che sono dotate di peso. Di solito la densità dell'acqua (gw) viene assunta pari a 1 g/cm3 anche se questo valore è corretto alla temperatura di 4 C. GRANDEZZE INDICE Le proprietà indici stabiliscono importanti caratteristiche dei terreni ed esprimono relazioni esistenti tra le varie fasi e i rispettivi pesi e volumi. Proprietà indici fondamentali sono le seguenti: Indice dei vuoti e: volume dei vuoti riferito al volume della fase solida. Risulta maggiore di 1 quando il volume dei vuoti è maggiore del volume delle particelle solide ed è una misura di densità, quindi una delle caratteristiche più importanti per la definizione di un terreno; Porosità n: volume dei vuoti riferito al volume totale. Come l'indice dei vuoti, la porosità è una misura della densità del terreno, però trova maggiore applicazione nei problemi di filtrazione. Di solito è espresso in percentuale.

33 31 Peso di volume secco d: rapporto tra peso dell'intero campione e volume totale; Peso di volume saturo sat: rapporto tra peso dell'intero campione saturo d'acqua e volume totale; Peso specifico dei grani : rapporto tra peso di volume della parte solida e peso di volume dell'acqua; Contenuto d'acqua w: rapporto fra peso della fase liquida e peso della fase solida; Solitamente è espresso in percentuale e viene talvolta indicato come percentuale di umidità. Questo indice è significativo per i terreni poichè può stabilire correlazioni con il comportamento meccanico. RELAZIONI ESISTENTI FRA LE PROPRIETA' Tra le varie proprietà indici esistono varie correlazioni riportate nella seguente tabella:

34 Prove penetrometriche Il penetrometro è uno strumento volto a sondare la struttura e la resistenza dei terreni. Introdotto a partire dal 1930 è sempre più utilizzato, nelle sue varie versioni, quando si progettano o si costruiscono opere edilizie. I penetrometri esistono in versione dinamica (a percussione), statica (a pressione) o mista. Il procedimento di prova penetrometrica consiste essenzialmente nell'inserire nel suolo una sonda metallica e nel misurare la resistenza che presenta il terreno alla penetrazione, a mano a mano che aumenta la profondità. Dai dati ottenuti in tal modo è possibile dedurre una serie di informazioni sulle caratteristiche dei diversi strati attraversati e sulla capacità di resistenza del terreno. I primi impieghi della prova penetrometrica statica, indicata sinteticamente come CPT, dall'inglese Cone Penetration Test risalgono al 1917 a opera delle ferrovie di stato svedesi, al 1927 per conto delle ferrovie danesi e al 1935 per conto del dipartimento dei lavori pubblici olandese. La prova penetrometrica standard, o dinamica, SPT, dall'inglese Standard Penetration Test, sviluppata negli USA nel 1927, è molto diffusa e si effettua secondo procedure standard facendo cadere un maglio di 63.5 kg da un'altezza di 760 mm, e viene registrato il numero di colpi (NSPT) necessario all'avanzamento di 30 cm di un campionatore standard Prove penetrometriche dinamiche La prova penetrometrica dinamica consiste nell infiggere nel terreno una punta conica (per tratti consecutivi δ) misurando il numero di colpi N necessari. Le Prove Penetrometriche Dinamiche sono molto diffuse ed utilizzate nel territorio da geologi e geotecnici, data la loro semplicità esecutiva, economicità e rapidità di esecuzione. La loro elaborazione, interpretazione e visualizzazione grafica consente di catalogare e parametrizzare il suolo attraversato con

35 un immagine in continuo, che permette anche di avere un raffronto sulle consistenze dei vari livelli attraversati e una correlazione diretta con sondaggi geognostici per la caratterizzazione stratigrafica. La sonda penetrometrica permette inoltre di riconoscere abbastanza precisamente lo spessore delle coltri sul substrato, la quota di eventuali falde e superfici di rottura sui pendii, e la consistenza in generale del terreno. L utilizzo dei dati, ricavati da correlazioni indirette e facendo riferimento a vari autori, dovrà comunque essere trattato con le opportune cautele e, possibilmente, dopo esperienze geologiche acquisite in zona. Elementi caratteristici del penetrometro dinamico sono i seguenti: - peso massa battente M - altezza libera caduta H - punta conica: diametro base cono D, area base A (angolo di apertura a) - avanzamento (penetrazione) d - presenza o meno del rivestimento esterno (fanghi bentonitici). Correlazione con Nspt Poiché la prova penetrometrica standard (SPT) rappresenta, ad oggi, uno dei mezzi più diffusi ed economici per ricavare informazioni dal sottosuolo, la maggior parte delle correlazioni esistenti riguardano i valori del numero di colpi Nspt ottenuto con la suddetta prova, pertanto si presenta la necessità di rapportare il numero di colpi di una prova dinamica con Nspt. Il passaggio viene dato da: Nspt = βtχ N βt: Coefficiente di correlazione Terreni incoerenti ANGOLO RESISTENZA A TAGLIO 33

36 34

37 DENSITA' RELATIVA VELOCITA' ONDE DI TAGLIO 35

38 36 PESO UNITA' DI VOLUME MODULO EDOMETRICO

39 MODULO ELASTICO 37

40 38

41 39

42 40

43 41

44 42 MODULO DI TAGLIO

45 COEFFICIENTE DI POISSON Per ogni autore è riportato un valore del parametro corrispondente relativamente ad un terreno di caratteristiche medie Terreni coesivi COESIONE NON DRENATA 43

46 44

47 45

48 46

49 PESO UNITA' DI VOLUME MODULO EDOMETRICO 47

50 48 MODULO ELASTICO

51 Per ogni autore è riportato un valore del parametro corrispondente relativamente ad un terreno di caratteristiche medie Liquefazione Il metodo di Seed e Idriss (1982) è il più noto e utilizzato dei metodi semplificati per la stima della suscettibilità a liquefazione e richiede solo la conoscenza di pochi parametri geotecnici: la granulometria, il numero dei colpi nella prova SPT, la densità relativa, il peso di volume. Per determinare il valore del coefficiente riduttivo rd viene utilizzata la formula empirica proposta da Iwasaki et al. (1978): rd z mentre per il fattore correttivo MSF si veda la Tabella 1 dove viene riportato il valore di questo fattore ottenuto da vari ricercatori, tra cui Seed H. B. e Idriss I. M (1982). Tabella 1 - Magnitudo Scaling Factor Magnitudo Seed H. B. & Idriss I. M. (1982)

52 50 La resistenza alla liquefazione CRR, viene calcolata in funzione della magnitudo, del numero di colpi, della pressione verticale effettiva, della densità relativa. Si ottiene un grafico (Fig. 1) ottenuto selezionando i casi di terreni in cui si è avuta liquefazione e non liquefazione durante i terremoti. Si calcola inizialmente il numero dei colpi corretto alla quota desiderata per tenere conto della pressione litostatica mediante la seguente espressione: N1.60 C N Nm dove: Nm è il numero medio dei colpi nella prova penetrometrica standard SPT; C N è un coefficiente correttivo che si calcola mediante la seguente espressione: CN Pa ' v0 0.5 dove: 'vo è la pressione verticale effettiva; Pa la pressione atmosferica espressa nelle stesse unità di 'vo; n un'esponente che dipende dalla densità relativa del terreno (Fig. 2).

53 Figura 1 Correlazione fra CSR e N Figura 2 Coefficiente correttivo CN E' stato dimostrato che per un terremoto di magnitudo pari a 7,5 CRR è: CRR N

54 52 Si applica quindi la: FS CRR CSR se F S > 1,3 il deposito non è liquefacibile. Gli Autori hanno precisato che questa procedura è valida per sabbie con D50 > 0,25 mm; per sabbie limose e limi suggeriscono di correggere ulteriormente il valore di N1,60: N1.60 C S N Prove penetrometriche statiche La prova penetrometrica statica, o CPT (Cone Penetration Test), è una prova eseguita in situ per poter determinare la stratificazione e le proprietà meccaniche del suolo. Sviluppato negli anni '50 dagli olandesi è oggi in Italia uno dei più usati ed accettati test di campagna. La prova consiste nel'infissione di una punta di forma conica all'interno del terreno. Durante l'avanzamento della punta, che avviene a velocità costante, vengono misurati la resistenza alla penetrazione e l'attrito laterale. Su alcuni penetrometri possono inoltre essere montati ulteriori sensori, come ad esempio trasduttori di pressione, che consentono di ottenere maggiori informazioni e maggiore accuratezza nella prova: in questo caso si parla di CPTU, o accelerometri per realizzare una prova sismica in foro.

55 Terreni incoerenti ANGOLO DI RESISTENZA A TAGLIO 53

56 54 VELOCITA' ONDE DI TAGLIO

57 55

58 56 MODULO EDOMETRICO

59 MODULO DI TAGLIO 57

60 58 Per ogni autore è riportato un valore del parametro corrispondente relativamente ad un terreno di caratteristiche medie. pic text here Terreni coesivi COESIONE NON DRENATA

61 59

62 60

63 MODULO EDOMETRICO 61

64 62 MODULO DI TAGLIO

65 63

66 64 GRADO SOVRACONSOLIDAZIONE PESO UNITA' DI VOLUME VELOCITA' ONDE DI TAGLIO

67 65

68 66 Per ogni autore è riportato un valore del parametro corrispondente relativamente ad un terreno di caratteristiche medie Liquefazione Il metodo di Robertson e Wride utilizza l'indice di comportamento Ic per il tipo di suolo che viene calcolato mediante l'utilizzo della seguente formula: Ic 3.47 log10 Q 2 Q Rf qc log10 R f Pa ' v0 v0 Pa fs qc n 100 v0 dove:

69 67 qc è la resistenza alla punta misurata. Pa è la tensione di riferimento (1 atmosfera) nelle stesse unità di 'vo. fs è l'attrito del manicotto. n è un'esponente che dipende dal tipo di suolo. Inizialmente si assume n = 1, come per un suolo argilloso e si procede al calcolo di I c con la formula sopra riportata. Se Ic > 2.6 il suolo è probabilmente di tipo argilloso e l'analisi si ferma dato che il suolo non è liquefacibile. Se Ic = 2.6, vuol dire che l'ipotesi assunta è errata e Ic deve essere ricalcolato nuovamente con la seguente formula: Q qc Pa Pa ' v0 n Si presume che il terreno sia granulare e si assume n = 0.5. Se è ancora Ic = 2.6, significa che l'ipotesi è giusta e il suolo è probabilmente non plastico e granulare. Se invece Ic = 2.6, vuol dire che l'ipotesi è di nuovo errata e il suolo è probabilmente limoso. Ic deve essere nuovamente ricalcolato ponendo n= Calcolato Ic, si procede con la correzione della resistenza alla punta misurata qc mediante la seguente espressione: qc1n qc Pa Pa ' v0 n dove n è lo stesso del calcolo di Ic. La correzione alla resistenza alla punta dovuta al contenuto di materiale fine viene valutata con: se il metodo utilizzato è il Robertson e Wride classico: qc1n cs Kc K c qc1n I c I3 c I2 c I c se il metodo utilizzato è il Robertson e Wride modificato: 17.88

70 68 qc1n cs qc1n qc1n qc1n Kc qc1n 1 Kc dove Kc dipende dal contenuto di fine, FC (%): kc 0 per FC kc FC kc per 5 per FC 5 FC FC (%) viene calcolato mediante l espressione seguente: FC % 1.75 I c La resistenza alla liquefazione per una magnitudo pari a 7,5 (CRR7,5) si calcola nel modo seguente: se (qc1n)cs < 50: CRR qc1n cs se 50 = (qc1n)cs < 160: CRR 93 qc1n cs Il rapporto di sforzo ciclico CSR si calcola con la formula riportata nell' Introduzione ai metodi semplificati di questa Guida e MSF come raccomandato dal NCEER (vedi Tabella seguente): Tabella 1 - Magnitudo Scaling Factor Magnitudo NCEER (Seed R. B. et al.) (1997; 2003)

71 ,21 1,77 1,44 1,19 1,00 0,84 0,73 mentre il coefficiente rd è calcolato mediante la seguente procedura: se z < 9,15 m: rd z se 9,15 = z < 23 m: rd z dove z è la profondità in metri. Si calcola F s con la seguente espressione: FS CRR CSR mentre l'indice e il rischio di liquefazione con la procedura proposta da Iwasaki et alii Prove pressiometriche La prova pressiometrica (Pressure Meter Test, PMT) è una prova in situ sviluppata nel 1956 da Menard, prevede la realizzazione di un foro all'interno del quale viene collocata la sonda pressiometrica. Lo sonda pressiometrica è formata da una lama piatta d'acciaio, su una faccia della quale è presente una sottile membrana circolare d'acciaio che viene deformata per mezzo di aria compressa. La lama viene conficcata verticalmente nel terreno con la spinta di una forza statica. Alla profondità prefissata la membrana viene dilatata orizzontalmente. La prova di carico è quindi orizzontale e la resistenza del terreno viene dedotta dalla misura della pressione d'aria introdotta all'interno dello strumento per ottenere la

72 70 dilatazione predeterminata della membrana. Dalla resistenza orizzontale del terreno si riesce a risalire ad una serie di parametri geotecnici. Parametri ricavabili dalla prova Le prove DMT vengono utilizzate per la determinazione di: Resistenza al taglio non drenata cu Modulo confinato M Da questa prova è possibile dedurre il valore del coefficiente di spinta a riposo del terreno. Misurando il valore della pressione del gas all'interno della membrana nell'istante in cui essa inizia a dilatare nel terreno(p0 ), la pressione neutra propria dell'acqua contenuta nel terreno (u0) e lo sforzo efficace verticale cui è sottoposto il terreno (σ'v0 ), si definisce un indice kd pari a: correlato al coefficiente di spinta a riposo dalla relazione: dove βk è un coefficiente funzione del tipo di terreno. 3 Formule GEO I metodi di calcolo attualmente disponibili sono riportati in figura:

73 Formule GEO 3.1 Spinta delle terre Sforzi in situ e condizioni di riposo (K0) In situ lo sforzo verticale che agisce sul generico piano a profondità z può essere calcolato nel caso generale come la somma dei contributi di n strati di peso specifico gi e spessore zi. Lo sforzo verticale efficace presente nel terreno è maggiore della pressione laterale nello stesso punto. Si definisce il rapporto tra gli sforzi laterale e verticale come: K= h/p0 valido a qualsiasi profondità ed ogni istante. Quando gli sforzi si stabilizzano intorno ad un valore costante a deformazione nulla gli sforzi diventano principali, agenti su piani principali; questo stato di tensione viene detto a riposo o condizione K0 dove K0 è definito come: K0 = 'h/p'0 Jaky (1948) 71

74 72 Correlazione valida per tutti i materiali granulari. : Angolo di resistenza a taglio; : Inclinazione del profilo; Alpan(1967) Correlazione valida per argille normalmente consolidate Ip: Indice di plasticità in % logaritmo a base 10; OCR: Rapporto di sovraconsolidazione; Pressione laterale del terreno La pressione laterale del terreno rappresenta un parametro significativo di progetto in svariati problemi ingegneristici. Per muri di sostegno, paratie, scavi sbadacchiati, per il calcolo delle pressioni esercitai sulla parete di un silo, per la valutazione della pressione della terra o della roccia sulle pareti delle gallerie o di altre strutture sotterranee. Per la stima della pressione laterale si adotta generalmente il il metodo dell'equilibrio plastico definito dall'inviluppo di Mohr. Coulomb 1776 Uno dei primi metodi per stimare le pressioni esercitate contro i muri di sostegno è attribuita a Coulom b il quale fece una serie di ipotesi: Terreno isotropo; Superficie di rottura piana; Resistenza di attrito uniformemente distribuita lungo la superficie di rottura; Il cuneo di rottura si comporta come un corpo rigido; Esiste attrito tra muro e terreno; La rottura avviene in condizioni di deformazione piana. I principali limiti della teoria di Coulomb consistono nel considerare un terreno ideale e nell'ipotizzare un comportamento ideale.

75 Formule GEO Rankine 1857 I coefficienti di spinta attiva e passiva, assumendo le ipotesi di terreno omogeneo e asciutto con piano campagna orizzontale, assumono i seguenti valori: : Angolo di resistenza a taglio; Muller Breslau 1924 Non viene posta la condizione che gli sforzi agenti sul piano orizzontale e quello verticale siano principali. 73

76 74 Mononobe e Okabe 1926 Il modello di Mononobe e Okabe è simile alla formulazione di M uller Breslau si differenzia per l'introduzione dell'effetto del sisma. 3.2 Consolidazione Coefficiente di consolidazione primaria (Cv) Quando il terreno è caricato da una fondazione hanno sempre luogo dei cedimenti. Tale cedimenti non sono elastici come nel caso della compressione dell acciaio o del calcestruzzo, ma derivano da una serie di movimenti, scivolamento, scorrimento tra le particelle di terreno.

77 Formule GEO Disponendo di una relazione tra sforzo e deformazione, si può calcolare un modulo sforzideformazione Es. Mediante tale modulo è possibile calcolare il cedimento. Nel caso di terreni Es non è di facile determinazione. Nei terreni insaturi o saturi a grana grossa il drenaggio avviene quasi istantaneamente ed i cedimenti si possono calcolare senza preoccuparsi del tempo di consolidazione. Nei terreni saturi a grana fine oltre al cedimento è necessario valutare un parametro temporale. A tal scopo si ricorre alle prove di consolidazione. Tramite queste prove è possibile ricavare un parametro di comprimibilità per la valutazione del cedimento totale ed un parametro di consolidazione per la valutazione della velocità del cedimento. Da queste prove si può valutare anche OCR (grado di sovraconsolidazione). La prova consiste nell applicare una serie di incrementi di carico e registrare le deformazioni ad intervalli di tempi stabiliti. I punti tempodeformazione sono riportati su un grafico in scala semilogaritmica. Dai diagrammi è possibile ricavare il tempo associato ad una percentuale di 75

78 76 consolidazione. Il valore t5 0 (tempo corrispondente al 50% ) è quello più comunemente usato. Il parametro t5 0 è usato per il calcolo del coefficiente di consolidazione volumetrica Cv. Cv=Ti H2 /ti Ti: Fattore temporale; H: Lunghezza del percorso di drenaggio; Ti: tempo necessario affinchè avvenga i% della consolidazione in genere si usa il t50; La pendenza del tratto iniziale della curva edometrica è detta indice di ricompressione Cr. La pendenza del tratto successivo al ginocchio, ovvero alla pressione di consolidazione, è detta indice di compressione Cc. La pendenza del tratto di scarico tensionale è detta indice di rigonfiamento Cs. I valori tipici di Cc sono compresi tra 0.1 e 0.8. Cs è dell'ordine 1/5-1/10 del valore di Cc. Per una stima approssimata degli indici di può ricorrere alle relazioni sotto riportate. Coefficiente di consolidazione verticale Cv La teoria della consolidazione edometrica di Terzaghi si basa sulle seguenti ipotesi semplificative: 1. Consolidazione monodimensionale, cioè filtrazione e cedimenti in una sola direzione (verticale);

79 Formule GEO 2. Incompressibilita dell acqua (ρw = cost.) e delle particelle solide (ρs = cost.); 3. Validità della legge di Darcy; 4. Terreno saturo, omogeneo, isotropo, con legame sforzideformazioni elastico lineare, a permeabilità costante nel tempo e nello spazio; 5. Validità del principio delle tensioni efficaci. L equazione differenziale della consolidazione monodimensionale di T e rzaghi può essere espressa come: Cv coefficiente di consolidazione verticale, ue = ue (z, t) rappresenta, il valore dell eccesso di pressione neutra nel punto a quota z, e al tempo t dall istante di applicazione del carico. K: Permeabilità; : Peso specifico acqua; w C c : Coefficiente compressibilità; Indice di compressione (Cc) La pendenza del tratto successivo al ginocchio della curva edometrica ovvero alla pressione di consolidazione è detta indice di compressione, Cc. Skempton (1944) w L : Limite liquido; Terzaghi e Peck (1967) w L : Limite liquido; 77

80 78 Indice di ricompressione (Cr) Nagaraj e Murthy 1985 La pendenza del tratto iniziale della curva edometrica è detta indice di ricompressione Cr. w L :Limite liquido; s : Peso specifico terreno; : Peso specifico acqua; w Fattore di consolidazione TV Fattore di tempo 3.3 Meccanica delle rocce Barton, Serafim e Pereira 1983 RMR: Indice di Bieniawki;

81 Formule GEO 3.4 Permeabilità Il flusso dell'acqua nel terreno in condizioni di non turbolenza è stato espresso da Darcy come: v= k i i:gradiente idraulico; k: coefficiente di permeabilità proposto da Darcy (con dimensioni di lunghezza / intervallo di tempo) Terzaghi 1925 Slichter Hazen Pendio indefinito L introduzione all analisi di stabilità di pendii naturali parte dal caso semplice di un pendio indefinito, ossia un pendio sufficientemente lungo da essere considerato infinito. 79

82 80 Si consideri un pendio di terreno con c = 0, inclinato di un angolo β, completamente saturo con filtrazione definita da un angolo α. L espressione del fattore di sicurezza F deriva dall analisi ad equilibrio limite di un blocco di terreno ed assume la seguente forma: dove F deriva dal rapporto tra la resistenza a taglio disponibile e quella mobilizzata lungo il piano di rottura, γ e il peso di volume del terreno saturo e γw il peso di volume dell acqua. Dall equazione (1) possono essere facilmente ricavati dei casi più semplici di pendio indefinito. Se il pendio non è saturo, il secondo termine in parentesi quadra dell equazione si annulla, dando la seguente espressione: Da cui risulta che un pendio è in condizioni di equilibrio limite (F = 1) quando i suo l angolo d inclinazione è uguale all angolo di resistenza a taglio. L espressione (2) di F traduce anche la misura di sicurezza per filtrazione verticale (α = 90 ). Mentre per flusso parallelo al pendio (α = β), Si noti che in tutte le espressioni di cui sopra il fattore di sicurezza F è indipendente dalla profondità della superficie di rottura. Quando si considera il caso di filtrazione parallela al pendio, ma con livello dell acqua al di sotto del profilo del terreno, il fattore di sicurezza si ricava come segue: dove zw è la profondità del livello dell acqua e z è la profondità della superficie di rottura piana. Un analisi simile può essere condotta per la stabilità di un pendio

83 Formule GEO indefinito in terreni puramente coesivi, ottenendo: dove cu rappresenta la resistenza a taglio non drenata e γ il peso di volume saturo. 3.6 Condizioni dinamiche In un semispazio elastico costituito da terreno omogeneo, sollecitato dinamicamente in un punto si propagano a differente velocità tre tipi di onde: Onde di compressione (P); onde di taglio (Vs); onde di superficie ( Rayleigh). La velocità di propagazione delle onde di Rayleigh sono inferiore del 10% rispetto alle onde di taglio. Le velocità di propagazione delle onde di compressione e di taglio sono correlate alle costanti elastiche del terreno in condizioni dinamiche secondo la teoria dell elasticità come segue: Onde di compressione Vp 81

84 82 Onde di taglio Vs Relazione tra modulo di taglio G e modulo elastico Es Relazione tra velocità Vs e modulo di taglio G

85 Database Terreni 4 83 Database Terreni Costituisce una ricca libreria delle caratteristiche geotecniche dei terreni. Il database è personalizzabile dall utente ma condiviso con il database centrale GEOSTRU. Ogni qualvolta viene integrato con nuovi elementi, il nostro server le notifica e le trasferisce all utente finale. Il sistema di trasferimento non si limita alla sostituzione del file ma integra il database personalizzato dell utente. Lo stesso database viene condiviso da tutte le applicazioni G e os tru;

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