Cedimenti dovuti alla mobilità ciclica (raffronti) metodi di Tokimatsu, Ishihara, Shamoto, Wu-Seed

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1 Cedimenti dovuti alla mobilità ciclica (raffronti) metodi di Tokimatsu, Ishihara, Shamoto, Wu-Seed Note sui metodi citati possono essere richiesti al relatore via

2 Cedimenti dovuti alla mobilità ciclica (una avvertenza) I metodi illustrati possono essere usati solo nei seguenti casi: Strutture in fondazione diretta che trasmettono carichi di modesta entità Strutture in fondazione diretta che trasmettono carichi di una certa entità, a condizione che la zona liquefacibile sia a profondità tale che il carico agente sia ridotto NON possono essere utilizzati per strutture che abbiano quota d imposta delle fondazioni all interno dello strato liquefacibile (la struttura con l evento sismico affonda nello strato) o immediatamente al tetto dello strato liquefacibile (la struttura cede per punzonamento) NON utilizzare nel caso di terreno naturale in pendenza Le soluzione proposte non considerano cedimenti dovuti alla perdita di materiale (sand boil, fessurazioni del terreno); in questo caso verificare il cedimento come dovuto alla liquefazione ciclica (Ishihara, 1985)

3 Il cedimento per addensamento (terreno non saturo) (Tokimatsu & Seed, 1987) La deformazione di taglio può essere determinata, senza ricorrere alle curve di decadimento del modulo di taglio, con la soluzione proposta da Pradel (1998) Le limitazioni al suo utilizzo sono le stesse di quelle per terreno saturo

4 Deformazioni laterali (lateral spreading) Cubrinovski, 2011 Per la valutazione dell entità dello spostamento si ricorre frequentemente al metodo di Youd et al., 2002 Le deformazioni laterali sono una delle classiche manifestazioni degli effetti della liquefazione definibili come spostamenti laterali unidirezionali di entità finita che possono avvenire in terreni a debole pendenza (0,3 5%) alla cui base sono presenti sabbie da sciolte a mediamente addensate, con livello di falda superficiale, e in cui può essere presente un debole sforzo di taglio dovuto alla pendenza o a una situazione geometrica asimmetrica. Gli spostamenti superficiali procedono da monte a valle nei pendii o verso una parte libera a maggiore acclività quale la riva di un fiume o di un lago,la banchina artificiale di un porto, accompagnati da fessurazioni e/o formazione di morfologie tipo graben.

5 Deformazioni laterali (lateral spreading) Cubrinovski, 2011

6 IMPORTANTE La liquefazione tende a ripresentarsi negli stessi luoghi: La sequenza di Canterbury Christchurch (Nuova Zelanda) da Cubrinovski (2013)

7 IMPORTANTE La sequenza di Canterbury Christchurch (Nuova Zelanda) da Cubrinovski (2013)

8 IMPORTANTE La liquefazione tende a ripresentarsi negli stessi luoghi Christchurch (Nuova Zelanda) da Cubrinovski (2013)

9 Valutazione del cedimento di edifici da Sancio et al., 2004 per i metodi di Tokimatsu, Ishihara e Wu per il solo metodo dishamoto D cedimento H = altezza dell edificio B = larghezza della fondazione

10 Valutazione del cedimento di edifici Da Liu e Dobry, 1997

11 Valutazione del cedimento di edifici Da Liu e Dobry, 1997

12 Valutazione del cedimento di edifici SHD02: DR = 30% SHD03: DR = 50% Bray, 2013

13 Valutazione del cedimento di edifici Bray, 2014

14 Attenuazione del rischio Come proteggiamo le nostre infrastrutture dal rischio della liquefazione? Strategie di mitigazione del rischio: 1.) Cambiare il progetto riducendo i danni ad un livello accettabile 2.) Non fare nulla e accettare il rischio 3.) Abbandonare il progetto e scegliere un altro sito 4.) Migliorare il terreno nel sito attraverso: Aumentare la densità degli strati di terreno sottostanti al p.c. Ridurre lo sviluppo dell eccesso di pressione interstiziale

15 Attenuazione del rischio Spazi aperti non edificati: riduzione del rischio per futuri insediamenti Addensamento dei grani: Costipamento tramite esplosivo Compattazione dinamica (heavy tamping) Vibroflottazione/vibrocompattazione Colonne di ghiaia Iniezioni di consolidamento e ricompressione del terreno (compaction grouting) Riduzione dello sviluppo dell eccesso di pressione nei pori: Drenaggio

16 Attenuazione del rischio Metodologie indicative di miglioramento in funzione delle caratteristiche del terreno

17 Attenuazione del rischio addensamento profondo con esplosivo Raramente utilizzato in quanto necessita di ampi spazi di utilizzo e (logicamente) assenza di strutture limitrofe; Permette l addensamento del terreno in profondità attraverso la distruzione della sua struttura originale ed il successivo arrangiamento dei grani e conseguente addensamento; Permette di addensare il terreno fino ad una profondità di 40 metri; Richiede un costoso programma di prove preliminari per determinare spaziatura, profondità e peso delle cariche; L avvenuto addensamento deve essere controllato con adeguate prove in sito post esplosione per valutare i risultato conseguito. E stato sperimentato con successo per la realizzazione delle fondazioni di un ponte stradale nello stato di Washington in una zona di deposito di materiale molto sciolto depositatosi a seguito dell esplosione del vulcano del monte Sant Helen.

18 Compattazione dinamica Peso da 100 a 400 kn, altezza di caduta da 10 a 30 m - 5 passaggi e fino a 10 rilasci per passaggio Z utile = 0,3 0,6 (W H)

19 Compattazione dinamica Consolidamento della costruenda pista dell aeroporto di Nizza (maglio da 200 t, H = 24m) Vantaggi Addensamento effettivo Economico su aree estese Svantaggi Efficace solo nei primi 10 metri Non adatto in terreni ciottolosi Di semplice realizzazione Non adatto con fini > 20% Aumenta la resistenza laterale Non adatto in aree urbanizzate

20 Addensamento per vibrazione e sostituzione Vantaggi Svantaggi Aumenta la resistenza laterale Non adatto con fini > 20% Facilita il drenaggio dell eccesso di pressione nei pori E la tecnica più efficace nei terreni liquefacibili Largamente utilizzato nel mondo Di difficile realizzazione in terreni molto addensati Non adatto in terreni liquefacibili di limitato spessore ad una certa profondità Possibili cedimenti nel terreno circostante

21 Vibrocompattazione La procedura 1 L apparecchiatura (Vibroflot) viene attivata e abbassata nel terreno 2 Il getto dell acqua permette all unità vibrante di affondare nel terreno

22 Vibrocompattazione 3 Materiale granulare viene versato nel foro e il getto dell acqua viene trasferito nella parte superiore dell unità vibrante, trasportando il materiale granulare verso il fondo del foro 4 L unità vibrante viene gradualmente sollevata in tratti di circa 30 cm. e lasciata vibrare per circa 30 secondi. Questo permette di addensare il terreno alla densità voluta

23 Vibrocompattazione (backfill) Il materiale di riempimento del foro deve essere costituito da sabbia o da sabbia e ghiaia con un passante al 200 (0,074 mm) inferiore al 10%. Tale materiale deve essere controllato granulometricamente e deve rispettare il seguente criterio:

24 Transizione tra pali in sabbia e pali in ghiaia

25 La sequenza di lavorazione

26 Il vibroflot

27 Pali in ghiaia alimentazione del materiale

28 Vibroflot in azione