COMUNE DI TARANTO RELAZIONE GEOLOGICO TECNICA

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2 Dott. Geol. Jean Vincent C.A. Stefani C.da Saponaro 70, Grottaglie (TA) Tel cell Fax Adeguamento sismico Scuola Media Statale C. Colombo Città di Taranto COMUNE DI TARANTO RELAZIONE GEOLOGICO TECNICA PROGETTO DI ADEGUAMENTO SISMICO DELLA SCUOLA MEDIA STATALE C. COLOMBO Ubicazione sito Via Medaglie D'Oro n. 117 Committente: Taranto li Ottobre 2015 Allegati: IL GEOLOGO (Dr. Geol. Jean Vincent C. A. STEFANI) 1

3 INDICE RELAZIONE GEOLOGICO TECNICA 1. PREMESSA pag UBICAZIONE SITO pag INQUADRAMENTO GEOLOGICO pag INQUADRAMENTO GEOMORFOLOGICO pag IDROLOGIA E IDROGEOLOGIA pag CLIMA pag CARATTERISTICHE STRATIGRAFICHE DELL AREA pag CARATTERISTICHE GEOTECNICHE DELL AREA pag INDAGINI GEOGNOSTICHE pag CALCOLI SULLE FONDAZIONI IPOTIZZATE pag NOTE CONCLUSIVE pag. 10 Allegati: 2

4 RELAZIONE GEOLOGICO TECNICA 1. PREMESSA Il seguente lavoro riguarda lo studio geologico tecnico della Scuola Media Statale C. Colombo sito in Via Medaglie D Oro n 117 nell abitato di Taranto. Lo studio è finalizzato al progetto di adeguamento sismico dell intero plesso. Il tecnico progettista è l Ing. Alessandro ZITO con studio in Taranto. La presente relazione effettuata in ottemperanza al D.M. del , e alla Circ. Min. L.L.P.P , ha come obiettivi la descrizione della litostratigrafia, dell idrologia superficiale, dell idrogeologia sotterranea, della natura e origine delle formazioni geologiche affioranti nell area di studio, della geomorfologia dell andamento strutturale delle rocce in sito e delle caratteristiche geotecniche. Le indagini, concordate con il progettista, sono state svolte in accordo alla Normativa D.M e Circ.Min.L.L.P.P e al punto delle NTC e al punto C della Circ. C.S.LL.PP. n 617/09. I dati sul sottosuolo e la relativa caratterizzazione geomeccanica sono stati acquisiti mediante un rilevamento geologico di superficie, dalla elaborazione dei dati di un indagine geognostica di tipo sismico con l uso della metodologia MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) effettuato su un lotto sito a alcune centinaia di mt. di distanza che presenta caratteristiche geologico stratigrafiche simili. Inoltre sono stati acquisiti dati derivanti dallo studio della cartografia geologica disponibile dell area (Fg. 202 Taranto del Servizio Geologico d Italia scala 1: ). Si è raccolto anche dati bibliografici e tecnici relativi ad aree che presentano caratteristiche geologiche tecniche simili a quella presa in esame, e per la quale si sono svolte prove geotecniche, sia in sito che in laboratorio. 2. UBICAZIONE SITO La zona di studio è ubicata in Via Medaglie D Oro n 117 (cfr. Aerofot.). Topograficamente, l area ricade nella tavoletta II N.O. Taranto del foglio 202, edito dall I.G.M.. L altitudine media s.l.m. è di 18 mt. L area ha coordinate geografiche di Latitudine N e di Longitudine E. In catasto ricade al Fg. 243, p.lla 390 sub. 01/02. Fig. 1 Stralcio Aerofotogrammetrico. 3

5 3. INQUADRAMENTO GEOLOGICO E GEOMORFOLOGICO L area di studio dal punto di vista geologico è caratterizzata, dalla presenza di formazioni sedimentarie di deposizione in ambiente marino (Rif. Carta Geologica D Italia Fg. 202 Taranto scala 1: ). Entrando nel dettaglio è possibile distinguere le seguenti formazioni geologiche affioranti (dal più antico al più recente): Depositi Marini Terrazzati (Pleistocene Medio Superiore); Argille Subappennine (Pleistocene Inferiore con passaggi al Pliocene Superiore?) Calcareniti di Gravina (Pliocene Superiore con passaggi al Pleistocene Inferiore); Calcare di Altamura (Cretaceo: attribuibili al Senoniano Turoniano). a) Depositi Marini Terrazzati (Pleistocene Medio Superiore); Sono costituite da sabbie calcaree poco cementate con intercalati banchi di panchina; Sabbie argillose grigio azzurre. Gli spessori sono mediamente di alcuni metri; b) Argille Subappennine (Pleistocene Inferiore); La formazione è costituita da argille marnose e siltose, marne argillose, talora decisamente sabbiose. Il colore è grigio-azzurro o grigio-verdino; in superficie la colorazione e bianco-giallastra. Generalmente i litotipi più marnosi e sabbiosi si rinvengono nei livelli superiori, mentre nei livelli basali si rinvengono le argille grigio azzurre. Gli spessori possono superare anche i 70 mt; c) Calcareniti di Gravina (Pliocene Superiore); Le Calcareniti di Gravina rappresentano il livello basale del ciclo sedimentario della Fossa Bradanica. Si tratta di calcareniti organogene, variamente cementate, porose, biancastre, grigie e giallognole, costituiti da clasti derivanti dalla degradazione dei calcari e da frammenti di Briozoi, Echinoidi, Crostacei e Molluschi. d) Calcare di Altamura (Cretaceo: attribuibile al Senoniano-Turoniano); E la formazione più antica che affiora in questa parte della provincia ionica. Questa è costituita da calcari compatti, coroidi, grigio nocciola, grigio rossastri in superficie ed a frattura concoide, nonché di calcari più o meno compatti bianchi, grigiastri in superficie, con frattura irregolare. Sono spesso associati calcari cristallini vacuolari, rosati, biancastri per alterazione ed a frattura irregolare. La stratificazione è sempre evidente, di solito in banchi, ma nei livelli inferiori, la stratificazione è varia e la roccia appare laminata. Entrando nel dettaglio l area di studio dal punto di vista geologico è caratterizzata, in affioramento, dalla presenza di depositi marini sedimentari riferibili al Pleistocene Superiore. Per la precisione sono presenti sedimenti calcarenitici, deposti in ambiente di mare tidale e subaereo. Dall analisi della indagine sismica effettuata a breve distanza, si evince che questo strato presenta spessori variabili tra 1,5 metri e 2,0 metri. Questa formazione geologica presenta una colorazione giallastro avana, con elementi granulometrici variabili da fini a medie. A luoghi può presentarsi con l aspetto tipico di depositi di panchina, più spesso è caratterizzato con la tipica laminazione incrociata, evidente segno di deposizione eolica. A luoghi o a strati la calcarenite può presentarsi con sembianze di sabbione calcarenitico e avere spessori piuttosto variabili da punto a punto. Le calcareniti poggiano in trasgressione, sulle Argille Subappennine, riferibili al Pleistocene Inferiore, che nell area presenta spessori, superiori ai 100 metri. Le argille sono costituite da due strati: il primo formato da sabbie argillose da poco (sino a circa 6 metri) a mediamente o ben compatte (da 6 sino a 15 metri di profondità) con presenza negli strati superficiali di falda acquifera; il secondo è costituito da limi argillosi compatti, atribuibile alle argille grigio azzurre che si rinvengono da 15 metri in poi. Le Argille Subappennine poggiano a loro volta sulle Calcareniti di Gravina. Le due formazioni succitate rappresentano il termine superiore e inferiore del ciclo sedimentario noto in letteratura con il nome di Serie della Fossa Bradanica databile tra il Pliocene Superiore e il Pleistocene Medio Inferiore. 4

6 I depositi della serie bradanica poggiano sui Calcari di Altamura, del Cretaceo Superiore, che costituisce, il basamento rigido dell intera penisola salentina. Superficialmente si rinviene un potente strato di materiale di riporto vario il cui spessore è di almeno 0,5 mt.. Fig. 1 Stralcio Carta Geologica 4. INQUADRAMENTO GEOMORFOLOGICO Dal punto di vista geomorfologico il sito si trova su un sub tavolato dovuto alla deposizione di un terrazzo marino in epoca pleistocenica. Sotto il profilo morfologico, la zona di studio presenta una pendenza verso Sud-Ovest. I valori delle pendenze sono attorno al 2-3 %. Non si evidenziano movimenti superficiali del sottosuolo. Dal rilevamento geologico di superficie non si è evinto la presenza di possibili cavità di tipo naturale e/o antropici. Non è possibile comunque escludere la possibile presenza di cavità antropiche nel sottosuolo. Non sono presenti corpi di frana o di erosione; l area non è ubicata lungo alvei fluviali definiti. Non vi sono evidenze d instabilità idrogeologiche nell area. Data la morfologia dell area attorno non vi sono fattori geodinamici attivi o potenziali che ne possano inficiare la stabilità. Il lotto non ricade in aree a Pericolosità Geomorfologica così come evinto dalla cartografia del PAI/P. 5

7 5. IDROLOGIA E IDROGEOLOGIA Idrologia L idrologia superficiale non è rappresentata da nessun corso d acqua che interferisce con il sito in studio. Il lotto non ricade in aree a Pericolosità Idraulica così come evinto dalla cartografia del PAI/P. Idrogeologia Le sabbie calcarenitiche, grazie alla permeabilità primaria, e le sabbie argillose superficiali, grazie alla permeabilità primaria, sono sede di una falda acquifera superficiale. La superficie piezometrica presenta fluttuazioni tra il periodo secco e quell'umido, indotte principalmente a fenomeni di evapotraspirazione e a quelli di capillarità. La profondità di rinvenimento si assesta normalmente intorno ai 2,5 3,0 mt. di profondità dal piano campagna. L alimentazione della falda acquifera superficiale avviene per infiltrazione delle acque piovane. Nei periodi più umidi la piezometrica può innalzarsi sino anche a oltre un metro rispetto al livello medio. Si rinviene, anche una ricca falda di base confinata nei Calcari di Altamura. Questa falda si trova ad una pressione maggiore di quell atmosferica, a causa della copertura argillosa sovrastante, ed è alimentata dalle acque meteoriche che cadono, sui rilievi posti a Nord. La piezometrica si stabilizza ad una profondità di circa 1-2 metri s.l.m.; La falda acquifera di base non interesserà nella maniera più assoluta i terreni di fondazione, in quanto lo strato di argilla impedisce all acqua di risalire attraverso essa. L acquifero calcareo è caratterizzato da una circolazione di acqua, che avviene lungo le fratture createsi per sforzi meccanici e per fenomeni di dissoluzione chimica. La base dell acquifero non è definita, ed è data da una zona di transizione, in cui si ha il passaggio tra acque dolci a quelle salate. UBICAZIONE SITO Fig. 3 Stralcio PAI dell area in studio Scala 1: CLIMA Il clima dell area e tipico mediterraneo con estati secche e calde e inverni miti e piovosi. La stagione piovosa corrisponde con il periodo Novembre Febbraio, mentre la stagione secca corrisponde al periodo Giugno Settembre. La piovosità non è elevata con valori attorno ai 500 mm di pioggia annui. 7. CARATTERISTICHE STRATIGRAFICHE DELL AREA La stratigrafia dell area è stata ottenuta tramite rilevamento geologico di superficie, dalla lettura della cartografia geologica disponibile dell area (Foglio 202 Taranto), dai dati rinvenienti da una indagine sismica effettuata su un lotto posto a poche centinaia di metri di distanza e dalla correlazione con lavori effettuati dal sottoscritto in aree non lontane 6

8 dal sito e per la quale sono state condotti studi stratigrafici. In affioramento si rinviene uno strato di terreno di riporto per uno spessore di 0,5 metri. Al di sotto troviamo le sabbie calcarenitiche ben addensate di colore giallastro rosato. Al suo interno è possibile individuare resti di Coralli e Molluschi. Il suo spessore varia tra 1,5 mt. sino a 2,0 metri. Al di sotto di questa formazione s incontrano le sabbie argillose per uno spessore medio di circa 4 4,5 metri. Procedendo in profondità si rinvengono le argille limose grigiastre sino a 15 metri e grigio azzurre oltre tale valore. Fig. 4 Stratigrafia dell area in studio 8. CARATTERISTICHE TECNICHE DELL AREA Per ottenere le caratteristiche tecniche del sottosuolo sono state svolte delle indagini in accordo alla Normativa D.M e Circ.Min.L.L.P.P e in base al punto delle NTC e al punto C della Circolare C.S.LL.PP. n 617/09. I dati sul sottosuolo e la relativa caratterizzazione geomeccanica sono stati acquisiti mediante un rilevamento geologico di superficie, dalla elaborazione dei dati di un indagine geognostica di tipo sismico con l uso della metodologia MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) effettuato su un lotto sito a 200 metri di distanza che presenta caratteristiche geologico stratigrafiche simili. Inoltre sono stati acquisiti dati derivanti dallo studio della cartografia geologica disponibile dell area (Fg. 202 Taranto del Servizio Geologico d Italia scala 1: ). Si è raccolto anche dati bibliografici e tecnici relativi ad aree che presentano caratteristiche geologiche tecniche simili a quella presa in esame, e per la quale si sono svolte prove geotecniche, sia in sito che in laboratorio. 7

9 9. INDAGINI GEOTECNICHE Le caratteristiche stratigrafiche e geotecniche dell area sono state ottenute elaborando i dati provenienti da un indagine geognostica indiretta (sismica MASW) eseguita non elevata distanza dal sito in un area con caratteristiche geologico stratigrafiche simili, e da dati ricavati da prove di laboratorio eseguiti su campioni di limi argillosi eseguiti in aree con caratteristiche geologico stratigrafiche simili. La stratigrafia del sottosuolo, rileva la seguente successione litologica dal piano campagna, in profondità : terreno vegetale e di riporto (circa 0,5 1,0 m.) (Sismostrato A) depositi marini terrazzati; con potenza di 1,5 2,0 metri. (Sismostrato B). Limi sabbioso argillosi con calcite biancastra; potenza stimata circa 4 4,5 metri (Sismostrato C) Limi argillosi: con potenza sino a 8 9 metri; (Sismostrato C) Argilla grigio azzurra potenza stimata in almeno metri. (Sismostrato D) Caratteristiche geotecniche dei terreni affioranti desunte da elaborazione delle prove sismiche a rifrazione Calcareniti del D. M. T. da 0,5 a mt. 2,0: Peso di Volume = 1,65 t/m 3, Modulo di Elasticità E 500 Kg/cm 3, coesione non drenata C = Kpa, Coesione Drenata 30 KPa, Angolo di attrito Nelle caratteristiche geotecniche si è tenuto conto delle Argille Subappennine, per la quale si utilizzeranno delle caratteristiche geotecniche derivanti dalla indagine MASW eseguita a 2poche centinaia di metri dal sito, e quelle ottenute su analisi di laboratorio eseguite su campioni prelevati nel corso di sondaggi geognostici realizzati in aree con caratteristiche stratigrafiche simili a quelli riscontrabili nell area in studio. Sabbia e limi con calcite biancastra negli strati superficiali (da 2,0 2,5 sino a 6,0 metri) : Peso di Volume = STRATO V P (m/s) V S (m/s) Coefficiente di Poisson (µ) γ Densità Naturale g/cm 3 E Modulo Elastico dinamico (Mpa) Angolo di attrito(ψ 1,8 1,9 t/m 3, Densità del Secco 1,6-1,7 t/m 3 Contenuto naturale di acqua %, Peso specifico assoluto 2,7 t/m 3, indice di porosità e = 0,55, Limite di liquidità W L = %, Limite di Plasticità W p %, Indice di consistenza Ic = 0,9, Indice di Plasticità I P = 18 %. Le proprietà fisiche in termini di tensioni efficaci (prove di taglio diretto CD) sono: Angolo di Attrito interno = 25, Coesione C = 0,29 Kg/cmq = 29 Kpa. La coesione in termini totali con prova Triassiale U.U. ha dato valori di Coesione Cu totali pari a = 1,35Kg/cmq = 135 Kpa calcolato con il metodo di Torvane. Nella classificazione A.G.I. il campione è denominato come Limo con argilla sabbiosa. Nella classificazione del sistema unificato USCS il campione è classificabile nella classe CL cioè Argille inorganiche di plasticità da media a bassa, argille ghiaia o sabbia siltosa. Nella Classificazione HRB AASHO ricade nella classe A-6 cioè Argille poco compressibili con fenomeni di ritiro e rigonfiamento elevato. G 0 Modulo di Taglio (Mpa) A , B C D Argilla Subappennina strato superficiale (da 6 a metri) : Peso di Volume = 1,95 2,0 t/m 3, Densità del Secco 1,5-1,55 t/m 3 Contenuto naturale di acqua 28 %, Peso specifico assoluto 2,73 t/m 3, indice di porosità e = 0,75 0,77, Limite di liquidità W L = %, Limite di Plasticità W p 25 %, Indice di consistenza Ic = 0,9, Indice di Plasticità I P = %. Proprietà fisiche ricavate in termini di tensioni efficaci (prove di taglio diretto CD) ha fornito i seguenti dati: Angolo di Attrito interno = 21,5 Coesione C = 0,11 Kg/cmq = 11 Kpa.. Coesione in termini totali con prova Triassiale U.U. ha dato valori di Coesione Cu totali pari a = 1,25 1,35 Kg/cmq = 125-8

10 135 Kpa calcolato con il metodo di Torvane. Nella classificazione A.G.I. il campione è denominato come Limo con argilla debolmente sabbiosa. Nella classificazione del sistema unificato USCS il campione è classificabile nella classe CL cioè Argille inorganiche di plasticità da media a bassa, argille chiaia o sabbia siltosa. Nella Classificazione HRB AASHO ricade tra le classi A-6 e A-7 cioè tra Argille poco compressibili con fenomeni di ritiro e rigonfiamento elevato, e Argille fortemente compressibili mediamente plastiche con fenomeni di ritiro e rigonfiamento elevato. (*) i valori sono stati desunti da dati reperibili in bibliografia e da indagine effettuate su siti con formazioni affioranti assimilabili a quella dell area di studio. 10. PORTANZA DEL TERRENO DI FONDAZIONE Vista la tipologia di terreno di fondazione, si può affermare che questa si presta a fondazioni superficiali distribuite su ampie superfici (platea o fondazioni su pali) per la trasmissione sul terreno dei carichi. Per il calcolo della capacità portante delle fondazioni si può utilizzare l espressione di Terzaghi, e cioè: q d = 0,5 γ N γ B S γ + c N c S c + q N q ove: q d è la capacità portante; γ è il peso di volume del terreno, N γ N c N q sono dei valori adimensionali con N q = 2 a, a = e (0,75 π /2)tan, N c = (N q 1) cot e N γ = 2 2cos (45 / 2) tan K p 1 S γ, S c sono coefficenti che 2 cos 2 dipendono dalla forma della fondazione con valori variabili tra 0,6 e 1,3 a seconda che le fondazioni sono circolari o quadrate, B è la larghezza della fondazione, q è il carico litostatico alla profondità di posa delle fondazioni, c è la coesione. A tale valore si è applicato un coefficiente riduttivo pari a Fs = 3,0 cioè σ = q d /3,0 Nei calcoli si sono usati i seguenti valori: Fondazione tipo trave di 1,0 7,0 mt., γ peso di volume del terreno = 16,5 kn/m 3, φ angolo di attrito pari a 19 (ridotto per presenza di falda acquifera nel sottosuolo), Coesione Non Drenata pari a 50 kpa, e Coesione Drenata pari a 12 kpa (ridotto per presenza di falda acquifera nel sottosuolo), presenza di falda acquifera nel sottosuolo a circa 2,0 metri di profondità dal p.c.. Il carico di esercizio calcolato con il metodo di Terzaghi è pari a σ = 1,43 Kg/cmq Dato che il terreno di fondazione dopo circa 2 metri è essenzialmente costituito da sabbie argillose, questa formazione geologica sotto carico tende a presentare cedimenti immediati che si esplicano nell arco temporale da pochi giorni ad alcuni mesi e un cedimento secondario, che si esplica nel lasso di tempo di alcuni anni. Se il cedimento dell intera struttura è uniforme questa non comprometterà la stabilità del manufatto, se invece si hanno cedimenti differenziali, si possono formare fessure o crepe che possono compromettere la stabilità dello stesso. È fondamentale, quindi, che i cedimenti avvengano in maniera uniforme in modo da non creare tensioni differenziali e anomale sulle strutture. Di seguito calcoliamo il coefficente di sottofondo (K di Winkler) è possibile utilizzare la relazione proposta da Vesic (1961) che correla la K con il modulo di elasticità del terreno e della fondazione K = (1/B) [Et/(1-2 )] Con Et pari a 450 Kg/cm 3 = 0,36 per una fondazione di larghezza minima pari a 100 cm (con suddivisione in spigoli della fondazione) avremo K = 5,17 Kg/cm 3 9

11 11. NOTE CONCLUSIVE L area in studio si trova nell abitato di Taranto. I terreni presenti dalla superficie fino alla profondità di influenza dei carichi indotti dalle fondazioni, per la loro litologia non presentano particolari aspetti di instabilità e per la loro natura si prestano a fondazioni di tipo superficiale estesi su ampie superfici. La falda freatica, superficiale, certamente interessa il terreno di fondazione. L opera non altera la circolazione idrica sotterranea, né quella ipodermica. In funzione del D.M e della Circolare C.S.LL.PP. n 617/09, se il progettista delle strutture riterrà opportuno, potrà implementare lo stato di conoscenze dell area, dal punto di vista geotecnico, se riterrà non sufficiente ai fini della calcolazione delle strutture i dati geologico tecnici su menzionati. Inoltre analizzando i dati tecnici si raccomanda i seguenti suggerimenti: Uso opportuno di metodologie indirette (Georadar) per l esatta valutazione del sottosuolo in profondità, questo per fugare ogni dubbio circa la presenza di possibili cavità antropiche. Ciò e necessario considerando che il collasso della volta di una cavità sopra la quale è stato realizzato l opera di fondazione, può provocare il crollo della struttura. Il geologo Dr. Geol. Jean Vincent C. A. Stefani 10