Prescrizioni delle NTC (2008)

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1 La progettazione di fondazioni di edifici in terreni ad alta instabilità Prescrizioni delle NTC (2008) Stefano Aversa Università degli studi di Napoli Parthenope Associazione Geotecnica Italiana Bologna 24 ottobre 2014

2 Indice Il Modello Geotecnico di sottosuolo Inquadramento del tema Prescrizioni normative in campo statico Prescrizioni normative in campo sismico

3 Presentazione di alcuni paragrafi delle NTC (2008) + Esegesi degli stessi

4 6.1.2 PRESCRIZIONI GENERALI Le scelte progettuali devono tener conto delle prestazioni attese delle opere, dei caratteri geologici del sito e delle condizioni ambientali. I risultati dello studio rivolto alla caratterizzazione e modellazione geologica, di cui al devono essere esposti in una specifica relazione geologica. Le analisi di progetto devono essere basate su modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e prove che il progettista deve definire in base alle scelte tipologiche dell opera o dell intervento e alle previste modalità esecutive. Le scelte progettuali, il programma e i risultati delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica, di cui al 6.2.2, unitamente ai calcoli per il dimensionamento geotecnico delle opere e alla descrizione delle fasi e modalità costruttive, devono essere illustrati in una specifica relazione geotecnica.

5 6.1.2 PRESCRIZIONI GENERALI Si richiede di: tener conto dei caratteri geologici del sito effettuare uno studio geologico ad hoc, riportando i risultati in una specifica relazione geologica effettuare le analisi di progetto utilizzando modelli geotecnici basati su indagini definite dal progettista riportare scelte progettuali, indagini e calcoli geotecnici nella relazione geotecnica Non esiste la relazione geologico-tecnica! Non esiste neanche più la relazione sulle fondazioni!

6 6.2 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO Il progetto delle opere e dei sistemi geotecnici deve articolarsi nelle seguenti fasi: 1. caratterizzazione e modellazione geologica del sito; 2. scelta del tipo di opera o d intervento e programmazione delle indagini geotecniche; 3. caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce e definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo; 4. descrizione delle fasi e delle modalità costruttive; 5. verifiche della sicurezza e delle prestazioni; 6. piani di controllo e monitoraggio. Si fissa una sequenza logica e cronologica! A tutela delle competenze e delle professionalità del consulente geologo e del progettista

7 . Prescrizioni delle NTC (2008) CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOLOGICA DEL SITO La caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella ricostruzione dei caratteri litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfologici e, più in generale, di pericolosità geologica del territorio. In funzione del tipo di opera o di intervento e della complessità del contesto geologico, specifiche indagini saranno finalizzate alla documentata ricostruzione del modello geologico. Esso deve essere sviluppato in modo da costituire utile elemento di riferimento per il progettista per inquadrare i problemi geotecnici e per definire il programma delle indagini geotecniche. Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati in una relazione geologica

8 . Prescrizioni delle NTC (2008) CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOLOGICA DEL SITO Finalità della modellazione geologica Possibilità di eseguire specifiche indagini Metodi e risultati in Relazione Geologica Il Modello Geologico deve essere di riferimento al progettista per la definizione del programma delle indagini geotecniche Ruolo degli studi geologici Chiara differenziazione tra indagini geologiche e indagini geotecniche

9 6.2.2 INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA Le indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o di intervento e devono riguardare il volume significativo di cui al 3.2.2, e devono permettere la definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo necessari alla progettazione.. Per modello geotecnico si intende uno schema rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all analisi quantitativa di uno specifico problema geotecnico. Le indagini geotecniche devono tenere conto dei manufatti e delle modalità costruttive per la definizione dei Modelli Geotecnici di Sottosuolo Definizione del Modello Geotecnico di Sottosuolo

10 6.2.2 INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA. Per modello geotecnico si intende uno schema rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all analisi quantitativa di uno specifico problema geotecnico. È Prescrizioni delle NTC (2008) la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica. Definizione del Modello Geotecnico di Sottosuolo Responsabilità culturale, tecnica e giuridica

11 6.2.2 INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA. Le indagini e le prove devono essere eseguite e certificate dai laboratori di cui all art.59 del DPR , n.380. I laboratori su indicati fanno parte dell elenco depositato presso il Servizio Tecnico Centrale del Ministero delle Infrastrutture. Nel caso di costruzioni o di interventi di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute dal punto di vista geotecnico, la progettazione può essere basata sull esperienza e sulle conoscenze disponibili, ferma restando la piena Prescrizioni delle NTC (2008) su ipotesi e scelte progettuali. Indagini quantitative richiedono laboratori affidabili Non sono necessarie indagini per la cuccia del cane!

12 Art : Relazione Geologica ex ante necessaria per progettista Art : Analisi basate su Modelli Geotecnici Modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e prove Indagini definite dal progettista Funzione di scelte tipologiche e di modalità esecutive Relazione Geotecnica che deve contenere anche: calcoli per il dimensionamento geotecnico delle opere descrizione delle fasi e modalità costruttive

13 Modello Geotecnico di Sottosuolo Il Modello Geotecnico di Sottosuolo è il prodotto finale di un insieme di elaborazioni che, sulla base: 1. delle caratteristiche tipologiche e prestazionali del manufatto da realizzare 2. dei risultati di specifiche indagini e prove geotecniche giunge a definire e a caratterizzare in termini fisici e meccanici un sistema strutturale il volume significativo di terreno connesso con un altro sistema strutturale, quello costituito dal manufatto. È in generale necessario individuare più di un modello geotecnico, in ragione del tipo di opera (fondazione, opera di sostegno,..) e dello stato limite considerato. (da Burghignoli, 2008)

14 Modellazione Realtà Situazione enigmatica Situazione enigmatica Situazione enigmatica Analogia Analogia Analogia Modello Modello Modello

15 Modellazione La realtà ammette (anzi, richiede) diversi modelli Questo è vero anche per il Modello Geotecnico di Sottosuolo È più opportuno parlare di Modelli Geotecnici di Sottosuolo

16 Alcuni modelli le verifiche di una Fondazione Realtà Fondazione Situazione Collasso Situazione Cedimenti Situazione Verifica enigmatica enigmatica enigmatica strutturale Analogia Analogia Con le conseguenti differenze in termini di MGS Analogia Rigido-plastico Edometrico Winkler Modello Modello Modello

17 Fondazioni di edifici in terreni ad alta instabilità Tema molto intrigante che richiede: diverse analisi diverse modellazioni e diversi MGS

18 Fondazioni di edifici in terreni ad alta instabilità Tipi di potenziale instabilità: Fondazioni su pendii (problemi di stabilità in condizioni statiche o in condizioni sismiche) Fondazioni su cavità Fondazioni su terreni liquefacibili

19 Fondazioni di edifici in terreni ad alta instabilità Ci concentreremo sul tema Fondazioni su pendii

20 Fondazioni di edifici in terreni ad alta instabilità Si devono condurre altre verifiche oltre le solite (altri MGS) Si possono adottare strategie progettuali e realizzative differenti

21 Fondazioni su pendii Verifiche date almeno dalla somma di quelle per le fondazioni in condizioni usuali e quelle per i pendii Possono anche essere più gravose per: Condizionamenti reciproci Modifica dei comportamenti ritenuti accettabili

22 Fondazioni in condizioni usuali Inutile ripetere quanto già detto dal Prof. Gottardi

23 Prescrizioni normative per le fondazioni su pendii naturali 6.4 OPERE DI FONDAZIONE CRITERI GENERALI DI PROGETTO. Nel caso di opere situate su pendii o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere verificata anche la stabilità globale del pendio in assenza e in presenza dell opera e di eventuali scavi, riporti o interventi di altra natura, necessari alla sua realizzazione.. La Norma sembra disaccoppiare le verifiche pur considerando gli effetti delle variazioni indotte dalla costruzione

24 Prescrizioni normative per i pendii naturali PRESCRIZIONI GENERALI Lo studio della stabilità dei pendii naturali richiede osservazioni e rilievi di superficie, raccolta di notizie storiche sull evoluzione dello stato del pendio e su eventuali danni subiti dalle strutture o infrastrutture esistenti, la constatazione di movimenti eventualmente in atto e dei loro caratteri geometrici e cinematici, la raccolta dei dati sulle precipitazioni meteoriche, sui caratteri idrogeologici della zona e sui precedenti interventi di consolidamento. Le verifiche di sicurezza, anche in relazione alle opere da eseguire, devono essere basate su dati acquisiti con specifiche indagini geotecniche. Grande importanza alla fase di acquisizione delle informazioni: Notizie storiche Spostamenti Precipitazioni Rilievi di superficie e indagini geotecniche Si riconosce la delicatezza del problema

25 Prescrizioni normative per i pendii naturali MODELLAZIONE GEOLOGICA DEL PENDIO Lo studio geologico deve precisare l origine e la natura dei terreni e delle rocce, il loro assetto stratigrafico e tettonico-strutturale, i caratteri ed i fenomeni geomorfologici e la loro prevedibile evoluzione nel tempo, lo schema della circolazione idrica nel sottosuolo. Le tecniche di studio, i rilievi e le indagini sono commisurati all estensione dell area, alle finalità progettuali e alle peculiarità dello scenario territoriale ed ambientale in cui si opera. Importanza e finalizzazione dello studio geologico al problema Al di là di quanto scritto nelle NTC, lo studio geologico è fondamentale nei probllemi di Stabilità dei pendii naturali

26 Prescrizioni normative per i pendii naturali MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL PENDIO Sulla base dell inquadramento geomorfologico ed evolutivo del versante, devono essere programmate specifiche indagini per la caratterizzazione geotecnica dei terreni e delle rocce, finalizzate alla definizione del modello geotecnico sulla base del quale effettuare lo studio delle condizioni di stabilità nonché al progetto di eventuali interventi di stabilizzazione.. Si riconosce l importanza dello studio geomorfologico (oltre quello geologico, necessario per tutte le opere e per tutte le situazioni) per la programmazione delle indagini geotecniche Si ricorda che tale indagini devono essere opportunamente finalizzate allo studio della stabilità del pendio

27 Prescrizioni normative per i pendii naturali MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL PENDIO. Le indagini devono effettuarsi secondo i seguenti criteri: la superficie del pendio deve essere definita attraverso un rilievo plano-altimetrico in scala adeguata ed esteso ad una zona sufficientemente ampia a monte e valle del pendio stesso; lo studio geotecnico deve definire la successione stratigrafica e le caratteristiche fisicomeccaniche dei terreni e delle rocce, l entità e la distribuzione delle pressioni interstiziali nel terreno e nelle discontinuità, degli eventuali spostamenti plano-altimetrici di punti in superficie e in profondità... In considerazione della delicatezza del problema si è decisamente più dettaliati (spiegando che l indagine deve interessare anche grandezze diverse) Si ricorda che l area di indagine deve essere estesa

28 Prescrizioni normative per i pendii naturali MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL PENDIO. La scelta delle tipologie di indagine e misura, dell ubicazione del numero di verticali da esplorare, della posizione e del numero dei campioni di terreno da prelevare e sottoporre a prove di laboratorio dipende dall estensione dell area, dalla disponibilità di informazioni provenienti da precedenti indagini e dalla complessità delle condizioni idrogeologiche e stratigrafiche del sito in esame... Si ribadisce l importanza delle informazioni pregresse

29 Prescrizioni normative per i pendii naturali MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL PENDIO. Il numero minimo di verticali di indagine e misura deve essere tale da permettere una descrizione accurata della successione stratigrafica dei terreni interessati da cinematismi di collasso effettivi e potenziali e, in caso di pendii in frana, deve consentire di accertare forma e posizione della superficie o delle superfici di scorrimento esistenti e definire i caratteri cinematici della frana. La profondità e l estensione delle indagini devono essere fissate in relazione alle caratteristiche geometriche del pendio, ai risultati dei rilievi di superficie nonché alla più probabile posizione della eventuale superficie di scorrimento.. Si chiarisce che le indagini devono tenere conto del problema in esame e delle finalità

30 Prescrizioni normative per i pendii naturali MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL PENDIO. Tutti gli elementi raccolti devono permettere la definizione di un modello geotecnico di sottosuolo (vedi 6.2.2) che tenga conto della complessità della situazione stratigrafica e geotecnica, della presenza di discontinuità e dell evidenza di movimenti pregressi e al quale fare riferimento per le verifiche di stabilità e per il progetto degli eventuali interventi di stabilizzazione... Si ribadisce che la Modellazione Geotecnica deve tenere conto del problema in esame e delle finalità

31 Prescrizioni normative per i pendii naturali Alcuni aspetti salienti in sintesi: Ricostruzione Geologica e Geomorfologica Ricostruzione del regime delle pressioni interstiziali Ricostruzione dei cinematismi e delle superfici di scorrimento Finalizzazione delle indagini geotecniche Estensione delle indagini geotecniche

32 Prescrizioni normative per i pendii naturali VERIFICHE DI SICUREZZA Le verifiche di sicurezza devono essere effettuate con metodi che tengano conto della forma e posizione della superficie di scorrimento, dell assetto strutturale, dei parametri geotecnici e del regime delle pressioni interstiziali.... Quando sussistano condizioni tali da non consentire una agevole valutazione delle pressioni interstiziali, le verifiche di sicurezza devono essere eseguite assumendo le condizioni più sfavorevoli che ragionevolmente si possono prevedere... Si deve tenere conto di quanto scaturito dalle indagini nella modellazione del corpo di terreno oggetto di studio, anche con approcci cautelativi (almeno sulle pressioni interstiziali)

33 Prescrizioni normative per i pendii naturali VERIFICHE DI SICUREZZA... Il grado di sicurezza ritenuto accettabile dal progettista deve essere giustificato sulla base del livello di conoscenze raggiunto, dell affidabilità dei dati disponibili e del modello di calcolo adottato in relazione alla complessità geologica e geotecnica, nonché sulla base delle conseguenze di un eventuale frana... La norma non fissa coefficienti di sicurezza Lega invece il margine di sicurezza minimo a: Grado di conoscenza Conseguenze

34 Prescrizioni normative per i pendii naturali INTERVENTI DI STABILIZZAZIONE La scelta delle più idonee tipologie degli interventi di stabilizzazione deve essere effettuata solo dopo aver individuato le cause promotrici della frana e dipende, oltre che da queste, da forma e posizione della superficie di scorrimento. La valutazione dell incremento di sicurezza indotto dagli interventi di stabilizzazione lungo la superficie di scorrimento critica deve essere accompagnata da valutazioni del grado di sicurezza lungo superfici di scorrimento alternative a quella critica... Sembra banale, ma non lo è! Si devono conoscere le cause Non basta risolvere i problemi lungo la superficie esistente

35 Prescrizioni normative per i pendii naturali INTERVENTI DI STABILIZZAZIONE.. Il progetto degli interventi di stabilizzazione deve comprendere la descrizione completa dell intervento, l influenza delle modalità costruttive sulle condizioni di stabilità, il piano di monitoraggio e un significativo piano di gestione e controllo nel tempo della funzionalità e dell efficacia dei provvedimenti adottati. In ogni caso devono essere definiti l entità del miglioramento delle condizioni di sicurezza del pendio e i criteri per verificarne il raggiungimento. Importanza dei piani di monitoraggio e di manutenzione Metodi di verifica dell efficacia degli interventi

36 Prescrizioni normative per i pendii naturali CONTROLLI E MONITORAGGIO Il monitoraggio di un pendio o di una frana interessa le diverse fasi che vanno dallo studio al progetto, alla realizzazione e gestione delle opere di stabilizzazione e al controllo della loro funzionalità e durabilità. Esso è riferito principalmente agli spostamenti di punti significativi del pendio, in superficie e/o in profondità, al controllo di eventuali manufatti presenti e alla misura delle pressioni interstiziali, da effettuare con periodicità e durata tali da consentire di definirne le variazioni periodiche e stagionali. Il controllo dell efficacia degli interventi di stabilizzazione deve comprendere la definizione delle soglie di attenzione e di allarme e dei provvedimenti da assumere in caso del relativo superamento Maggiori dettagli sul monitoraggio

37 Prescrizioni normative per le fondazioni su pendii naturali 6.4 OPERE DI FONDAZIONE CRITERI GENERALI DI PROGETTO. Nel caso di opere situate su pendii o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere verificata anche la stabilità globale del pendio in assenza e in presenza dell opera e di eventuali scavi, riporti o interventi di altra natura, necessari alla sua realizzazione.. La Norma sembra disaccoppiare le verifiche pur considerando gli effetti delle variazioni indotte dalla costruzione In effetti c è di più!

38 Prescrizioni normative per le fondazioni su pendii naturali FONDAZIONI SUPERFICIALI Verifiche agli stati limite ultimi (SLU).. Nel caso di fondazioni posizionate su o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere effettuata la verifica anche con riferimento alle condizioni di stabilità globale del pendio includendo nelle verifiche le azioni trasmesse dalle fondazioni... Viene ribadito anche nel paragrafo sulle fondazioni superficiali

39 Prescrizioni normative per le fondazioni su pendii naturali FONDAZIONI SU PALI Verifiche agli stati limite ultimi (SLU).. Nel caso di fondazioni posizionate su o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere effettuata la verifica con riferimento alle condizioni di stabilità globale del pendio includendo nelle verifiche le azioni trasmesse dalle fondazioni.. E in quello dedicato alle fondazioni su pali

40 Prescrizioni normative per le fondazioni su pendii naturali FONDAZIONI SUPERFICIALI e FONDAZIONI SU PALI e Verifiche agli stati limite ultimi (SLU).. La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo l Approccio 1: Combinazione 2: (A2+M2+R2) tenendo conto dei coefficienti parziali riportati nelle Tabelle 6.2.I e 6.2.II per le azioni e i parametri geotecnici e nella Tabella 6.8.I per le resistenze globali.. Questa prescrizione è già molto significativa! Si devono usare i coefficienti parziali per le scarpate e i fronti di scavo

41 Prescrizioni normative per le fondazioni su pendii naturali Dal combinato degli articoli su stabilità e fondazioni: Stabilità di volumi di terreno che interessano direttamente gli edifici o le strutture da verificare almeno con gli approcci e i coefficienti di sicurezza dei fronti di scavo e dei rilevati Per la stabilità di volumi di terreno e di roccia che non coinvolgono direttamente l opera, ma che possono interessarla con un eventuale frana, tocca al progettista definire margini di sicurezza adeguati

42 Prescrizioni normative per le fondazioni su pendii naturali Dal combinato degli articoli su stabilità e fondazioni: Necessari in ogni caso indagini su aree e volumi più ampi Progettate tenendo conto degli aspetti geologici e geomorfologici, dei cinematismi in essere o possibili, ecc. Spesso grande importanza alla ricostruzione del regime delle pressioni interstiziali e delle sue variazioni stagionali

43 Prescrizioni normative per interventi su grandi aree 6.12 FATTIBILITÀ DI OPERE SU GRANDI AREE Le presenti norme definiscono i criteri di carattere geologico e geotecnico da adottare nell elaborazione di piani urbanistici e nel progetto di insiemi di manufatti e interventi che interessano ampie superfici, quali: a) nuovi insediamenti urbani civili o industriali; INDAGINI SPECIFICHE Gli studi geologici e la caratterizzazione geotecnica devono essere estesi a tutta la zona di possibile influenza degli interventi previsti, al fine di accertare destinazioni d uso compatibile del territorio in esame. In particolare, le indagini e gli studi devono caratterizzare la zona di interesse in termini di pericolosità geologica intrinseca, per processi geodinamici interni (sismicità, vulcanismo,...) ed esterni (stabilità dei pendii, erosione, subsidenza, ) e devono consentire di individuare gli eventuali limiti imposti al progetto di insiemi di manufatti e interventi (ad esempio: modifiche del regime delle acque superficiali e sotterranee, subsidenza per emungimento di fluido dal sottosuolo ).

44 Problemi di stabilità sismica del territorio

45 Effetti di sito Analisi dell amplificazione sismica Liquefazione Stabilità dei pendii e dei fronti di scavo Cavità

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47 Risposta Sismica Locale Funzione di: stratigrafia e proprietà dei terreni presenti morfologia superficiale morfologia sepolta

48 Valutazione azione sismica (NTC, 2008) Specifiche analisi di risposta sismica (I scelta) oppure Analisi semplificata della risposta sismica (II scelta) a max = S a g = S S S T a g S S = coefficiente di amplificazione stratigrafica S T = coefficiente di amplificazione topografica

49 Categorie di sottosuolo (e non di suolo!!!) Descrizione Categoria A B C D E Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi 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. Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti 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 SPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e c u,30 > 250 kpa nei terreni a grana fina). Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti 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 e 360 m/s (ovvero 15 < N SPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < c u,30 < 250 kpa nei terreni a grana fina). Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente consistenti, 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 SPT,30 < 15 nei terreni a grana grossa e c u,30 < 70 kpa nei terreni a grana fina). Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con V s > 800 m/s). Categoria S1 S2 Descrizione Depositi di terreni caratterizzati da valori di V s,30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < c u,30 < 20 kpa), 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. Depositi di terreni suscettibili alla liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi precedenti.

50 Analisi della Risposta Sismica Locale Nuova Problematica Indagini integrative finalizzate alla costruzione dei Modelli Geotecnici di Sottosuolo

51 Indagini integrative per RSL: Non sono le sole indagini geotecniche Vanno inquadrate nell ambito del piano di indagini tradizionali che è condizionato da: Tipologia strutturale Stati limite da esaminare Caratteristiche sottosuolo A maggior ragione per fondazioni su pendii

52 Valutazione della RSL su pendii in condizioni potenzialmente critiche di stabilità: Meglio con studi 2D Necessaria una buona campagna di indagini estesa su area vasta e profondità significative Condizioni topografiche Per condizioni topografiche complesse è necessario predisporre specifiche analisi di risposta sismica locale.

53 Prescrizioni normative per i pendii naturali sotto azioni sismiche Stabilità dei pendii La realizzazione di strutture o infrastrutture su versanti o in prossimità del piede o della sommità di pendii naturali richiede la preventiva verifica delle condizioni di stabilità, affinché prima, durante e dopo il sisma la resistenza del sistema sia superiore alle azioni ovvero gli spostamenti permanenti indotti dal sisma siano di entità tale da non pregiudicare le condizioni di sicurezza o di funzionalità delle strutture o infrastrutture medesime.. Importanza della valutazione della sicurezza e delle prestazioni del pendio

54 Prescrizioni normative per i pendii naturali sotto azioni sismiche Metodi di analisi L analisi delle condizioni di stabilità dei pendii in condizioni sismiche può essere eseguita mediante metodi pseudostatici, metodi degli spostamenti e metodi di analisi dinamica.... Possibilità di operare con metodi diversi: Pseudostatico Metodi degli spostamenti Metodi di analisi dinamica

55 Metodo degli spostamenti (Newmark, 1965) a incremento di a 0 a b a 0 base a 0 a c a b blocco incremento di a b =a 0 e delle forze di inerzia ma b ma b T v t 0 v 0 B C a 0 t incremento di T fino a T lim, corrispondente ad a c ma c T lim A u r a c t 0 u r t m t per a 0 > a c il blocco si muove con accelerazione a c m a c = T lim gli spostamenti relativi derivano dalla doppia integrazione di a 0 -a c

56 accelerogramma valutazione dell accelerazione critica a c = k c g (traslazione) doppia integrazione dell equazione del moto relativo a a c t v r s r t t

57 Prescrizioni normative per i pendii naturali sotto azioni sismiche Metodi di analisi. Nelle analisi, si deve tenere conto dei comportamenti di tipo fragile, che si manifestano nei terreni a grana fina sovraconsolidati e nei terreni a grana grossa addensati con una riduzione della resistenza al taglio al crescere delle deformazioni. Inoltre, si deve tener conto dei possibili incrementi di pressione interstiziale indotti in condizioni sismiche nei terreni saturi... Importanza della caratterizzazione geotecnica sotto azioni cicliche e dinamiche

58 verifica condizioni di stabilità di pendii naturali: uso dei parametri di resistenza caratteristici condizione di stato limite riferita alla s.d.s. critica margine di sicurezza valutato e motivato dal progettista in condizioni post-sismiche per a max > 0.15 g possibile riduzione di τ f utilizzare parametri di resistenza a grandi deformazioni (duttilità)

59 Prescrizioni normative per i pendii naturali sotto azioni sismiche Metodi di analisi. Nei metodi pseudostatici l azione sismica è rappresentata da un azione statica equivalente, costante nello spazio e nel tempo, proporzionale al peso W del volume di terreno potenzialmente instabile. Tale forza dipende dalle caratteristiche del moto sismico atteso nel volume di terreno potenzialmente instabile e dalla capacità di tale volume di subire spostamenti senza significative riduzioni di resistenza. L azione pseudostatica è legata alla capacità di subire spostamenti

60 Prescrizioni normative per i pendii naturali sotto azioni sismiche Metodi di analisi. Tale forza dipende dalle caratteristiche del moto sismico atteso nel volume di terreno potenzialmente instabile e dalla capacità di tale volume di subire spostamenti senza significative riduzioni di resistenza. Nelle verifiche allo stato limite ultimo, in mancanza di studi specifici, le componenti orizzontale e verticale di tale forza possono esprimersi come Fh = kh W e Fv = kv W, con kh e kv rispettivamente pari ai coefficienti sismici orizzontale e verticale:. Accelerazione ridotta rispetto a quella di picco

61 Valori dei coefficienti β s Riduzioni significative Da cosa dipendono? Sono sempre applicabili?

62 Torniamo a Newmark Per un pendio caratterizzato da coefficiente di sicurezza unitario per accelerazione orizzontale pari a a c = k h g da doppia integrazione si può calcolare lo spostamento a a c t v r s r t t

63 Calibrazione di β s K y = coefficiente sismico critico (F s =1) K y /K max = livello di esposizione del pendio alle azioni sismiche 0.4 K max Ky = Keq metodo degli spostamenti K h (t) K y < K max Spostamenti t (s) β K K y s = = max f(d,a max ) - β s valutato con il metodo degli spostamenti per un fissato d L ; - l'uso di K y nel metodo pseudo-statico corrisponderà, per F=1 ad uno spostamento d = d L ; per F > 1 si avrà d < d L

64 Accettabilità degli spostamenti I coefficienti di riduzione β s sono stati calibrati sulla base di analisi di spostamenti su schemi di pendio semplificati e accelerogrammi selezionati da una banca dati a a c t v r s r t t

65 Calibrazione di β s ammassi rocciosi d (m) E g 0.25g K y /K max K y /K max relazioni K y /K max log (d) 0.1 d (m) d = B Ky A Kmax e E g 0.05g K y /K max K y /K max

66 β s η = K y /K max β s g zona g β s d (m) rock stiff soft zona d (m) g β rock s < 0.1 g stiff soft η = K y /K max d (m) zona2 rock stiff soft zona4 rock stiff soft d (m) η = K y /K max d (m) η = K y /K max d (m) β K K y s = = d (m) max d (m) ln( d B) A

67 Coefficienti β s valori di β s Categoria di sottosuolo A B, C, D, E a g (g) β s β s 0.2 < a g (g) < a g (g) a g (g) I coefficienti di riduzione β s sono stati calibrati sulla base di analisi di spostamenti su schemi di pendio semplificati e accelerogrammi selezionati da una banca dati accettando spostamenti pari a cm

68 Che fare nel caso di spostamenti accettabili minori? Effettuare analisi degli spostamenti con almeno 5 accelerogrammi naturali opportunamente scelti da banche dati tenendo conto della sismicità attesa al sito Effettuare analisi pseudostatiche con coefficienti β s più elevati β u s (m) Si può fare riferimento al diagramma della norma per le paratie ricavato in maniera analoga

69 Grazie

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