RELAZIONE GEOTECNICA

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2 RELAZIONE GEOTECNICA 1. - Premessa Lungo in riva destra del Torrente Zambra di Montemagno che costeggia la strada che porta alla località San Lorenzo in Comune di Calci (PI), è in atto da tempo un fenomeno di distacco del terreno di sponda con crollo dei materiali nell alveo e franamento della scarpata; negli ultimi anni l area di dissesto sulla sponda si è ampliato andando ormai a lambire con la sommità della nicchia di distacco il bordo della sede viaria. L alveo del torrente Zambra, nella zona in cui costeggia a breve distanza per alcune decine di metri la strada, è profondamente incassato con sponde ripide che specialmente in riva destra raggiungono altezze di oltre 14 m. Il progetto di stabilizzazione locale del pendio prevede la realizzazione di una paratia di pali di c.a. trivellati di grande diametro lungo il bordo di valle della strada, tirantata in sommità, in grado di sostenere tutte le spinte del pendio a monte grazie alla loro resistenza a flessione sull intera altezza tra la trave di coronamento e la sezione di incastro alla base. L intervento previsto mette definitivamente in sicurezza la stabilità del pendio a monte della palificata e la sede stradale ma lascia nella situazione di fatto il terreno compreso tra la superficie della sponda destra del torrente e la palificata che dovrà essere anch esso stabilizzato con opere di rivestimento anti erosione e di rinverdimento. Gli aspetti geotecnici che interessano la progettazione strutturale sono pertanto molteplici: - la caratterizzazione del terreno; - la valutazione della resistenza dell ancoraggio dei tiranti inclinati a 45 ; - la valutazione della portata dei pali 1000 come fondazione della paratia; - la verifica della stabilità del pendio a seguito dell esecuzione delle opere.

3 2. Caratterizzazione del terreno A seguito del manifestarsi del fenomeno franoso nell inverno , è stata effettuata, nell ambito della fase di progetto definitivo, un indagine geognostica i cui risultati finali sono contenuti nella Relazione Geologica redatta dal Dott. Roberto Balatri di San Giuliano Terme (PI), datata Agosto Le indagini, effettuate durante la campagna geognostica, hanno riguardato: - due prove penetrometriche DPSH eseguite dal piano stradale che si sino purtroppo arrestate alla profondità di appena 2,4 m per rifiuto; - una tomografia sismica a rifrazione sull asse della frana ortogonale al pendio; - una stesa sismica MASW per la per la determinazione della Vs30. Nell ambito del presente progetto esecutivo e su richiesta dell Autorità di Bacino dell Arno è stato effettuato un ulteriore sondaggio a carotaggio continuo fino alla profondità di 30 m, sia per una migliore caratterizzazione sismica del sottosuolo sia per una verifica diretta (con prove SPT in foro) delle caratteristiche degli strati attraversati, i cui risultati sono contenuti nell aggiornamento della Relazione Geologico-Geotecnica calibrata sulla soluzione strutturale di progetto. In base ai risultati delle indagini ed alla caratterizzazione delle rocce, correlate alla velocita di propagazione delle onde P, il sottosuolo in sito è costituito sostanzialmente dai seguenti strati: - uno strato superficiale di deposito detritico delle alluvioni terrazzate poco addensate costituito da ciottoli in matrice limosa con spessore massimo di 7-8 m; - uno strato di deposito detritico di conoide più addensato con spessore di 6-7 m; - uno substrato di rocce quarzitiche fessurate ed alterate; 3. Valutazione della portata dei tiranti (micropali 250 Tub-Fix) In base alle stratigrafie ed alle caratteristiche meccaniche desumibili dalla Relazione Geologica, si progetta un tirante della lunghezza totale di 20 m, del diametro nominale reso di 250 mm, dotato di un bulbo di diametro massimo circa 300 mm nei 10 metri terminali, che vanno ad inserirsi nel substrato delle rocce fessurate ed alterate sopra descritto, ottenuto mediante iniezioni ripetute ad alta pressione attraverso apposite valvole predisposte nell anima metallica di armatura, costituita da un tubo 139,7/12,5 mm. Tale tipologia di palo (TUB-FIX) appartiene alla categoria IRS. 2

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5 Per la determinazione della capacità portante del tirante, in favore di sicurezza, si valutano le tensioni di aderenza limite micropalo-terreno nel solo tratto di 10 m del bulbo in relazione al valore del numero di colpi N ottenuto delle prove dinamiche SPT effettuate. Detto s il coefficiente di maggiorazione del diametro nel tratto valvolato, risulta: - per le rocce fratturate s = 1,2 (D= 300 mm) In favore di sicurezza si considera N SPT = 60 alquanto minore dei valori ottenuti a rifiuto (N SPT >100). Adottando gli abachi di pag. 395 del testo Carlo Viggiani Fondazioni di pagina seguente, si determina il valore dell aderenza s nel tratto terminale. Risulta: s = 40 t/mq R up (carico limite micropalo) = 10,0x3,14x0,3x40,0 = 380 t Il carico di progetto del micropalo, considerando la combinazione A1+M1+R3 (approccio 2) con i seguenti coefficienti, risulta: (A1) γ G = 1,3-1,5 (in condizione statica) 1 (in condizione sismica) (M1) γ = 1 (R3) γ s = 1,25 (in trazione) Coefficiente di correlazione massimo in favore di sicurezza ξ = 1,7 N RD = 380/(1,25 x 1,7) = 178 t > N ED = 150 t 4. Valutazione della portata dei pali trivellati 1000 La caratterizzazione delle rocce degli strati sottostanti quello sciolto superficiale riportata nella Relazione Geologica ha determinato un valore di minimo pari a 50. Considerando quindi in favore di sicurezza la sola portata di punta, applicando la formula di Terzaghi per fondazioni circolari, con =1,10 t/mc, r= 0,5 m e t min = 5,0 m Nq( =50)= 319 N ( =50)= 720 il carico limite del palo risulta: p = tnq+0,8 bn p u = 1,10x5,0x319+1,1x0,50x720 = 2150 t/mq Il carico di progetto del palo, considerando la combinazione A1+M1+R3 (approccio 2) con i seguenti coefficienti, risulta: ξ = 1,7 R = 1,35 (portata di punta): 3

6 p d = 2150/(1,35x1,7) = 930 t/mq>> N ED = 100 t 5. Valutazione delle spinte sulla paratia In favore di sicurezza non si considera la presenza del terreno di sponda tra la paratia e l alveo del torrente. Si considera un altezza della paratia di 14 m (fino a fondo alveo) con terreno di caratteristiche uniformi pari a quelle dello strato superficiale ed inclinazione media del pendio a monte di 10. In favore di sicurezza non si considera l effetto della coesione. Le caratteristiche geotecniche del terreno, tratte dalla Relazione Geologica, sono: φ = 43 γ = 1,9 t/m 3. Spinta attiva del terreno In previsione dei lavori di regimazione delle acque superficiali e poiché la paratia risulta permeabile non si considera la spinta idrostatica dovuta alla falda. La pressione massima di spinta attiva del terreno risulta: ta = Ka.h.γ = 0,205x14,0x1,9 = 5,45 t/mq (con distribuzione triangolare sull altezza) Spinta attiva del sovraccarico La pressione uniforme di spinta attiva dovuta al sovraccarico di 2,0 t/mq risulta: ta = Ka.q = 0,189x2,0 = 0,38 t/mq (con distribuzione uniforme sull altezza) Incremento di spinta sismica Utilizzando un foglio di calcolo elettronico si determina l incremento di spinta sismica secondo EC8 con i seguenti parametri: a g = 0,138 S = 1,2 β m = 0,24 Risulta: Kh = 0,04 La pressione aggiuntiva di spinta sismica risulta: ta = Kh.h.γ = 0,04x14,0x1,9 = 1,06 t/mq (con distribuzione triangolare sull altezza) I valori delle pressioni sopra determinate saranno applicati al modello strutturale del telaio insieme ai carichi verticali, moltiplicati per i coefficienti parziali per l ottenimento delle sollecitazioni di calcolo. 4

7 6. Verifica della stabilità del pendio La verifica di stabilità globale del pendio viene condotta secondo le indicazioni del punto delle NTC 2008, secondo l Approccio 1 in combinazione 2 (A2+M2+R2), applicando i coefficienti parziali delle tabelle 6.2.I, 6.2.II e 6.8.I. La superficie di scivolamento più pericolosa è stata scelta in base alla geometria del pendio ed all andamento del tetto dello strato addensato sottostante quello superficiale suscettibile di instabilità. Le caratteristiche meccaniche del terreno sono quelle fornite dalla relazione geologica ed in particolare φ = 43 e c = 4,6 t/mq. Per la verifica, condotta con il metodo delle strisce di Fellenius, si sono considerate le seguenti situazioni più sfavorevoli: - si considera il peso del terreno saturo (γs = 2,1 t/m 3 ) per le azioni instabilizzanti mentre si considera il peso immerso (γ = 1,1 t/m 3 ) per il calcolo della resistenza per attrito - oltre all azione sismica orizzontale (Kh = 0,04) si considera l effetto del sisma verticale di alleggerimento (Kv = -0,02) Nel seguito è riportato lo schema geometrico della superfice di verifica. La verifica di stabilità risulta soddisfatta quando il rapporto tra momento resistente e momento instabilizzante e maggiore di R = 1,1 Nella tabella seguente è calcolato il bilancio di stabilità senza la paratia avendo considerato le condizioni sopra citate ed avendo ridotto l angolo di attrito a 34,4 ( = 1,25) e la coesione a 3,7 t/mq ( c = 1,25). Pertanto, l apporto stabilizzante della paratia per metro di sviluppo deve essere al minimo pari a: R (paratia) = 99,47x1,1 96,71 = 13,0 t/m Sul singolo palo, posto al passo di 2 m, lo sforzo minimo necessario alla stabilizzazione del pendio risulta: R (palo) = 13,0x2 = 26 t Applicando tale sforzo ripartito con andamento triangolare lungo il fusto del palo su un altezza di 10 m, risulta una pressione massima pari a: q stab = 26x2/10,0 = 5,0 t/m valore ampiamente inferiore a quello di calcolo della struttura di sostegno. 5

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