PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UN PARCHEGGIO IN CORRISPONDENZA DELLA STAZIONE AUTOSTRADALE DI TRENTO NORD RELAZIONE GEOLOGICA E GEOTECNICA

Transcript

1

2 PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UN PARCHEGGIO IN CORRISPONDENZA DELLA STAZIONE AUTOSTRADALE DI TRENTO NORD RELAZIONE GEOLOGICA E GEOTECNICA INDICE 1. PREMESSA MODELLO GEOLOGICO LOCALE MODELLO IDROGEOLOGICO LOCALE INDAGINI GEOGNOSTICHE 5. CARATTERISTICHE GEOTECNICHE DEL TERRENO ATTIVITA SISMICA VERIFICHE GEOTECNICHE RACCOMANDAZIONI... APPENDICE. pag. " " " "

3 1. PREMESS A La presente relazione è finalizzata ad illustrare il modello geologico e geotecnico dell area interessata dai nuovi parcheggi e dal nuovo silos per i sali in prossimità del casello di Trento nord dell Autostrada del Brennero. In particolare vengono forniti i lineamenti geomorfologici della zona, la situazione litostratigrafica e l assetto idrogeologico locale. Quindi vengono indicate le caratteristiche geotecniche dei sedimenti e la tipologia del sottosuolo in relazione all attività sismica. Infine vengono verificati i carichi ammissibili sulle fondazioni in rapporto alla capacità portante del terreno. In appendice si riporta: - la planimetria con l ubicazione delle indagini eseguite nell ambito di precedenti studi - le stratigrafie dei sondaggi S1 e S1/90. Per la stesura della presente relazione ci si è avvalsi inoltre delle seguenti relazioni: - Relazione geologica della Nuova Stazione di Trento nord a cura della S.E.P.I. s.p.a. (dicembre 1983); - Indagine geognostica e studio geologico-tecnico per la realizzazione di una pesa presso la stazione autostradale di Trento nord a cura del dr. geol. Lorenzo Cadrobbi ( settembre 1990); - Relazione geologica-geotecnica per l ampliamento del caseggiato della stazione autostradale di Trento nord a cura del dr. geol. Lorenzo Cadrobbi (giugno 1999). 2. MODELLO GEOLOGICO LOCALE L area è ubicata lungo la val d Adige, in sponda orografica sinistra dell omonimo fiume, in prossimità dell abitato di Spini di Gardolo tra Lavis e Trento; allo stato naturale la zona si presenta subpianeggiante con debole pendenza verso ovest ed è interessata da rilevati artificiali alti da 1 m a 5 m che costituiscono la sede autostradale e le piste di svincolo del casello di Trento nord. Dal punto di vista geologico la val d Adige è una tipica valle sovralluvionata alpina formata da più cicli deposizionali glaciali fluvio-glaciali e fluviali. E delimitata ad est ed a ovest da pareti e versanti rocciosi. Le più fresche tracce dei depositi riferibili all ultima glaciazione würmiana sono state rinvenute ad un altitudine di circa 1700 m s.l.m. sui fianchi del Bondone (Trevisan L. 1941). Il panorama dei dintorni di Trento nella fase di massima espansione glaciale era rappresentato da una enorme distesa di ghiacciai provenienti da nord dai quali sporgevano delle isolette rocciose quali la cima del Bondone e della Marzola. Al ritiro della massa glaciale i ripidi fianchi della valle hanno mantenuto la forma del truogolo glaciale mentre sulle superfici erose e modellate sono stati abbandonati ovunque i materiali trasportati dal ghiacciaio. L attuale direzione idrografica N-S si è stabilita all interno del periodo glaciale alpino (Pleistocene, più di di anni fa) quando l erosione 2

4 risalente da sud di Trento catturò l Adige all altezza di Zambana, e il tratto della paleovalle precedente che si sviluppava verso Sarche e Garda rimase abbandonato. Il riempimento del solco vallivo, la cui profondità, in base a recenti ricerche a mezzo sondaggi e prospezioni geofisiche, dovrebbe collocarsi nell area in esame qualche centinaio di metri dall attuale, è da ricondursi inizialmente all abbandono del materiale morenico di fondo e laterale da parte del ghiacciaio dell Adige, nella fase di ritiro würmiana (circa anni fa). Successivamente la piana dell Adige è stata modellata nel tempo dalle divagazioni del fiume Adige, che, in epoche diverse, ha eroso il materasso fluvioglaciale locale per poi ricolmarlo localmente con depositi di piana alluvionale, formando una successione alterna con sovrapposizione ad incastro di livelli tendenzialmente lenticolari, a granulometria diverse. I suddetti sedimenti si interdigitano a volte con i depositi alluvionali degli affluenti del fiume Adige. E proprio in corrispondenza dei sedimenti di un affluente dell Adige che si colloca l area oggetto di studio. In particolare la zona insiste sulla parte più distale ed occidentale del conoide alluvionale dell Avisio, che si allunga con la tipica forma a ventaglio con apice verso l alto ed è costituito dai materiali ghiaiosi, ciottolosi con a volte blocchi che il corso d acqua ha rilasciato allo sbocco nella valle principale. La natura dei depositi è perlopiù porfirica e riflette quella della stessa valle di provenienza. I suddetti sedimenti di conoide alluvionale si interdigitano con i depositi più fini del fiume Adige generalmente costituiti da sabbie e limi. Nella Carta di Sintesi Geologica della Provincia Autonoma di Trento (Sesto Aggiornamento Delibera G.P del 18 luglio 2011) il nostro sito ricade in Aree a controllo geologico, idrogeologico, valanghivo e sismico Area con penalità gravi o medie per le quali si prevede: - Area con penalità gravi o medie: area in cui gli aspetti litologici, morfologici, idrogeologici e di allagamento richiedono l esecuzione di studi ed indagini geologici e geotecnici approfonditi per ogni tipo di intervento, estesi alla possibile area d influenza delle opere in progetto. 3

5 Area oggetto di studio 4

6 Nel PGUAP Piano Generale di Utilizzazione delle Acque Pubbliche sempre della Provincia Autonoma di Trento, in vigore dall 8 giugno 2006, è analizzato il problema del pericolo e del rischio idrogeologico. Dalla carta della pericolosità idrogeologica si evince che il nuovo progetto insisterà in un area a bassa pericolosità geologica. Area oggetto di studio Nel PGUAP sono state individuate 5 classi di rischio idrogeologico (rischio trascurabile, moderato R1, medio R2, elevato R3 e molto elevato R4) definite in funzione della pericolosità dell evento calamitoso, del valore degli elementi presenti nell area (persone, beni materiali e patrimonio ambientale) 5

7 e vulnerabilità degli stessi elementi (funzione della loro esposizione all evento calamitoso). Il nostro sito ricade in parte in un area a rischio moderato e in parte in un area a rischio medio. Area oggetto di studio 6

8 3. MODELLO IDROGEOLOGICO LOCALE L area è collocata all interno del bacino idrografico del fiume Adige che scorre a poco più di un centinaio di metri ad ovest con direzione da nord a sud. Nel fiume Adige confluiscono dalle valli laterali diversi corsi d acqua tra i quali il torrente Avisio che affluisce nell Adige con direzione est-ovest. Dal punto di vista idrogeologico i depositi alluvionali presenti in sito costituiscono un acquifero con falda libera. La direzione di deflusso delle acque di falda risulta variabile in quanto influenzata dalle condizioni idrologiche del fiume Adige; essa presenta una componente principale verso sud, ma in funzione del comportamento drenante o infiltrante dell alveo dell Adige rispetto alla falda, nei diversi periodi dell anno, può presentare un deflusso verso ovest o verso est. In questa sede non si esclude che la falda possa raggiungere il piano campagna originario (2,5-3 metri sotto il piano asfalto del casello autostradale). In prima approssimazione, in base a prove idrogeologiche effettuate in sedimenti simili a quelli presenti nell area, si possono attribuire a quest ultimi sedimenti le seguenti permeabilità: Riporto ghiaioso, sabbioso e ghiaie sabbiose K = 1 x 10-4 m/sec Limi e limi sabbiosi K = 1 x x 10-8 m/sec. Per la determinazione più esatta delle permeabilità si rimanda alla realizzazione in fase esecutiva di un paio di sondaggi geognostici con prove di permeabilità Lefranc. 4. INDAGINI GEOGNOSTICHE Per la presente relazione ci si è avvalsi di indagini geognostiche eseguite nell ambito di precedenti lavori presso il casello di Trento nord (S1 e S1/90), che indicano in prossimità degli attuali rilevati la presenza fino ad almeno m di profondità di ghiaie sabbiose con ciottoli e a volte con blocchi e sabbie ghiaiose, di natura perlopiù porfirica. In base a rilievi eseguiti prima della realizzazione dell A22, il terreno naturale è costituito da una coltre superficiale di terreno vegetale agricolo o da terreno limoso che nei punti di maggior spessore raggiunge 0,8-1 metro. Gli strati immediatamente sottostanti sono costituiti da sabbia porfirica a grana media e da sabbia e ghiaia grossa: la potenza di detti strati è variabile fra 0,8 e 1,5 m. E presente qualche zona di sabbia mista a limo. Segue il substrato di base rappresentato dalle alluvioni del torrente Avisio che sono costituite da strati di notevole potenza di ghiaia e sabbia conglobanti materiali grossolani. 5. CARATTERISTICHE GEOTECNICHE DEL TERRENO Sulla base delle indagini geognostiche eseguite nell ambito di precedenti studi, tenendo conto di quanto riportato in letteratura, si distinguono 7

9 essenzialmente 3 aree caratterizzate da valori dei parametri geotecnici diversi. Quest ultimi sono stati desunti dal valore di resistenza dell SPT, che, nel caso di terreni granulari, permette di risalire, mediante correlazioni empiriche, alla densità relativa ed all angolo di attrito di una terra, correlando Nc (numero corretto per piede di affondamento) con Dr (densità) di Terzaghi, Peck e fra Nc e con φ (angolo di attrito) di Peck, Hanson e Thornburn. Con le espressioni di Menzenbach e Malcev è infine possibile stimare l indice di compressibilità E. Area silos (sondaggio S1) Unità geotecnica A da m 0 a m 4 (riporto di ghiaie sabbiose con ciottoli) B da m 4 a m 10 (ghiaie sabbiose con ciottoli e trovanti) C da m 10 a m 18 (ghiaie sabbiose, a tratti limose) Angolo di resistenza taglio Coesione non drenata cu kg/cm 2 Indice di compressibilità Kg/cm Area piazzale restante (sondaggio S1/90) Unità geotecnica D da m 0 a m 4,5 (riporto di ghiaie sabbiose con ciottoli) E da m 4,5 a m 11,7 (ghiaie sabbiose con ciottoli e trovanti) Angolo di resistenza taglio Coesione non drenata cu kg/cm 2 Indice di compressibilità Kg/cm Area piano campagna originario (rel. S.E.P.I. 1983) Unità geotecnica Angolo di resistenza taglio Coesione non drenata cu kg/cm 2 Indice di compressibilità Kg/cm 2 F da m 0 a m 1 (limi e limi sabbiosi) , E da m 1 a m 11,7 (ghiaie sabbiose con ciottoli e trovanti)

10 6. ATTIVITA SISMICA Secondo l OPCM n del 28 aprile 2006, la zona oggetto di studio presenta un valore dell accelerazione sismica compreso tra 0,05g e 0,075g (valori riferiti ad una probabilità di superamento del 10 % in 50 anni mappa 50 percentile, Tempo di ritorno 475 anni). Più in dettaglio il calcolo eseguito con il programma Spettri di risposta ver del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici individua la pericolosità sismica del sito di intervento con un valore a g riferito a suoli rigidi caratterizzati da v s30 > 800 m/s pari a 0,071g. Per la definizione dell accelerazione massima attesa al sito, essendo a max = S S x S T x a g è necessario determinare i parametri S T (coefficiente di amplificazione topografica) ed S S (coefficiente di amplificazione stratigrafica). Nel primo caso, la categoria topografica da applicare per la stima dell a max del sito, essendo l area caratterizzata da condizioni morf ologiche di pianura, risulta essere la T1 (superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i 15 ) e quindi il coefficiente di amplificazione topografica S T viene assunto pari ad 1. Nel secondo caso è necessario determinare, sempre ai sensi, dell OPCM n la categoria relativa al profilo stratigrafico del suolo; in questo caso, in base alle prove SPT eseguite nell area oggetto di studio, è possibile attribuire al profilo stratigrafico del suolo di fondazione, sempre ai sensi dell OPCM n la categoria C (Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fine mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori v s30 compresi tra 180 m/sec e 360 m/sec (ovvero 15<N SPT,30 <50 nei terreni a grana grossa e 70<c u30 <250 kpa nei terreni a grana fina) Tabella 3.2.II al paragrafo delle NTC. Alla categoria C viene così attribuito un coefficiente di amplificazione stratigrafica S S pari a 1,5. Si ottiene quindi un accelerazione massima attesa al sito a max = S S x S T x a g = 1,5 x 1 x 0,071g = 0,106g con tempi di ritorno di 475 anni. Tale accelerazione non è in grado di provocare la liquefazione dei terreni in falda, presenti nel sottosuolo. 7. VERIFICHE GEOTECNICHE In linea generale, il dimensionamento delle fondazioni deve consentire la possibilità di disporre di un adeguato coefficiente di sicurezza alla rottura del terreno e soprattutto i cedimenti dovuti alla compressibilità del sottosuolo non devono provocare danni alla costruenda opera e a quelle limitrofe. Di seguito verrà esaminata la capacità portante delle fondazioni delle tettoie, del muro di sostegno e della platea silos. 9

11 7.1. CALCOLO A ROTTURA Secondo le indicazioni contenute nelle Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008, per la verifica degli SLU di fondazioni dirette si segue l approccio: Approccio 1 Combinazione 2 (A2+M2+R2) per cui: il coefficiente parziale γ M (correttivo dei parametri geotecnici) viene desunto dalla seguente tabella: PARAMETRO GRANDEZZA ALLA QUALE APPLICARE IL COEFFICIENTE PARZIALE COEFFICIENTE (M1) (M2) PARZIALE γ M Tangente dell angolo di resistenza al taglio tan φ k γ φ 1,0 1,25 Coesione efficace c k γ c 1,0 1,25 Resistenza non drenata c uk γ cu 1,0 1,4 Peso dell unità di volume Γ γ γ 1,0 1,0 Il coefficiente correttivo delle resistenze γ R è pari ad 1,8 (R2). Per la verifica di stabilità delle fondazioni si considera l espressione di Brinch-Hanson (1970): qlim = B ( 1 γb N γ s γ i γ b γ g γ + c N c s c d c i c b c g c + q N q s q d q i q b q g q ) B 2 nella quale: B = larghezza della fondazione B = larghezza ridotta della fondazione = B 2e con e = eccentricità N γ, N c, N q = fattori di capacità portante, dipendenti dall angolo di resistenza al taglio s γ, s c, s q = fattori di forma della fondazione i γ, i c, i q = fattori correttivi che tengono conto dell inclinazione del carico b γ, b c, b q = fattori correttivi che tengono conto dell inclinazione della base della fondazione g γ, g c, g q = fattori correttivi che tengono conto dell inclinazione del piano campagna d c, d q = fattori dipendenti dalla profondità del piano di posa FONDAZIONI TETTOIA 1 Unità geotecnica D Profondità d incastro = m 0,8 Dimensione della fondazione = m 1 x 3 x 0,6 Eccentricità = 0,62 Carico: t = 12,154 Qlim = (3 2 x 0,62) (0,5 x 1,9 x 1,76 x 12) + 1,9 x 0,8 x 16 = 36,15 t/mq 3 Qlim = (0,5 x 1,9 x 1 x 12) + 1,9 x 0,8 x 16 = 35,72 t/mq 10

12 Q = 35,72 : 1,8 = 19,84 t/mq x 1,76 mq = 34,91 t > 12,15 t FONDAZIONI TETTOIA 2 Unità geotecnica D Profondità d incastro = m 0,8 Dimensione della fondazione = m 1 x 2,4 x 0,6 Eccentricità = 0,16 Carico: t = 9,642 Qlim = (2,4 2 x 0,16) (0,5 x 1,9 x 2,08 x 12) + 1,9 x 0,8 x 16 = 44,87 t/mq 2,4 Qlim = (0,5 x 1,9 x 1 x 12) + 1,9 x 0,8 x 16 = 35,72 t/mq Q = 35,72 : 1,8 = 19,84 t/mq x 2,08 mq = 41,26 t > 9,64 t FONDAZIONI MURO Unità geotecnica D Profondità d incastro = m 0,8 B = m 2 H = m 0,5 Eccentricità = 0,13 Inclinazione del carico = 25,2 Qlim = (2 2 x 0,13) (0,5 x 1,9 x 1,74 x 12 x 0,06) + 1,9 x 0,8 x 16 x 0,5 = 2 13,19 t/mq Q = 13,19 : 1 = 13,19 t/mq I muri impostati in prossimità del piano campagna originario richiedono la realizzazione, in fase esecutiva, di scavi geognostici e nel caso si rinvenissero orizzonti appartenenti all unità geotecnica F (limi) questi andranno sostituiti con ghiaie e sabbie. FONDAZIONE PLATEA SILOS Si omette il calcolo a rottura in quanto, data la notevole larghezza delle fondazioni (maggiori ai 12 m) e la natura del sottosuolo (unità A, B e C), la stabilità è determinata dai cedimenti ammissibili CEDIMENTI Per quanto riguarda i cedimenti della fondazione a platea dei silos si segue l espressione di Burland e Burbidge (1983) 11

13 S = f s f h f t [σ vo B 0,7 I c /3 + (q -σ vo )B 0, 7 I c ] nella quale: S = cedimento espresso in mm q = pressione efficace lorda espressa in kpa σ vo = tensione verticale efficace agente alla quota di imposta della fondazione, espressa in kpa B = larghezza della fondazione espressa in m I c = indice di compressibilità f s f h f t =fattori correttivi che tengono conto rispettivamente della forma, dello spessore dello strato compressibile e della componente viscosa dei cedimenti. FONDAZIONE PLATEA SILOS: Unità geotecniche A, B, C Si considera NSPT medio = 40 Profondità d incastro = m 0,8 Dimensione della fondazione = m 12,4 x 12,4 x 0,7 Eccentricità = 0,12 m Carico: t = 850 [15,2 x 5,82 x 0, ,3 x 5,82 x 0,0098] = 3,44 mm Dopo 30 anni tale cedimento diventa: 1,5 x 3,44 = 5,33 mm Considerando la naturale variabilità del terreno si ritiene che il cedimento differenziale possa essere quantificato nel 50 % di quello assoluto e quindi pari a circa 2,5 mm. 8. RACCOMANDAZIONI In fase esecutiva, oltre alla realizzazione di altri 2 sondaggi con prove di permeabilità Lefranc, è necessaria la supervisione di un Geologo per la realizzazione di tutto ciò che ha valenza geologica nell opera in esame, con lo scopo di verificare il modello geologico-geotecnico locale ed adottare, qualora necessario, le opportune modifiche alle modalità esecutive delle opere. 12

14 APPENDICE 13

15 Estratto planimetrico con ubicazione sondaggi S1 - S1/90 14

16 S1/90 S1

17 Stratigrafia sondaggio S1 15

18

19 Stratigrafia sondaggio S1/90 16

20