2.1 Inquadramento geologico generale Inquadramento geologico locale... 8

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3 INDICE 1 PREMESSA INQUADRAMENTO GEOLOGICO GEOMORFOLOGICO Inquadramento geologico generale Inquadramento geologico locale CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA Risultati delle prove penetrometriche dinamiche Parametri geotecnici del terreno VERIFICA DELLA CAPACITÀ PORTANTE DEL TERRENO DI FONDAZIONE STIMA DEI CEDIMENTI CONCLUSIONI BIBLIOGRAFIA FIGURE Figura 1 Individuazione dell area indagata sulla Carta Tecnica Regionale 3 Figura 2 Estratto della Carta di Sintesi della Pericolosità Geomorfologia - Piano Regolatore del Comune di Settimo Torinese (TO) con l area di studio in evidenza 4 Figura 3 Estratto della legenda della Carta di Sintesi della Pericolosità geologica 5 Figura 4 Estratto della carta geologica d Italia, Foglio 56 - Torino 7 Figura 5 Ubicazione delle prove penetrometriche 9 Figura 6 Risultati della prova penetrometrica P1 12 Figura 7 Risultati della prova penetrometrica P2 16 Aprile 2009 Pagina 2

4 1 Premessa La presente relazione geologico tecnica è stata redatta a supporto del progetto esecutivo relativo alla realizzazione di una sala concerti e alla trasformazione dello spazio scenico dell Auditorium sito presso La Casa della Musica nel comune di Settimo torinese (TO) (Figura 1). Il progetto prevede la realizzazione di un fabbricato composto da due volumi di altezze diverse posizionato all interno del cortile dell edificio principale esistente: il volume principale (sala) presenta pianta ellissoidale e altezza di circa 6 metri, il volume secondario (palco e spazi accessori), dell altezza di circa 5 metri, sarà ricavato nello spazio di un quadrante tra il volume principale e l edificio esistente. Le fondazioni saranno formate da una trave continua a formare un anello chiuso della larghezza di circa 120 cm poggiata a circa 1,2 metri di profondità. Per i dettagli del progetto si rimanda agli elaborati redatti dallo studio dell architetto Carmelo Grasso. Lo studio è stato realizzato ai sensi del D.M. del 11/03/1988. Figura 1 Individuazione dell area indagata sulla Carta Tecnica Regionale La consultazione del PRGC vigente e della Relazione Geologica e Geotecnica redatta dall Ing. G. Massone per il progetto della Casa della Musica, presentata in data 31/07/1996, hanno permesso di individuare l assetto stratigrafico dell area esaminata. Aprile 2009 Pagina 3

5 Il contesto locale in corrispondenza della futura sala concerti è stato anche indagato, nell ambito dello studio condotto dall Ing. Massone, mediante la realizzazione di due prove penetrometriche dinamiche con penetrometro leggero (DL-30), i cui risultati sono stati utilizzati per la caratterizzazione dei terreni di fondazione e, successivamente, per il calcolo della portata ammissibile dei terreni stessi, nonché per una analisi dei cedimenti associati al carico. Secondo la Nuova classificazione sismica (OPCM 3274 del 20 marzo 2003) il Comune di Settimo Torinese (TO) ricade nella 4 zona sismica; non vi è obbligo di progettazione antisismica. L area oggetto dell intervento di edificazione, secondo gli elaborati del PRG del comune di Settimo Torinese, ricade in classe IIIb2 di pericolosità geomorfologia (Figura 2-3), ovvero in un area potenzialmente soggetta ad allagamento connesso alla rete idrografica superficiale (naturale e artificiale) e a quella fognaria o area con problemi di superficialità della falda idrica. L area in oggetto di studio risulta classificata, negli elaborati del PRGC come destinazione d uso, area K3 ovvero destinata ad attrezzature pubbliche d interesse comune. IIb I IIIb2 III I IIb Figura 2 Estratto della Carta di Sintesi della Pericolosità Geomorfologia - Piano Regolatore del Comune di Settimo Torinese (TO) con l area di studio in evidenza Aprile 2009 Pagina 4

6 Figura 3 Estratto della legenda della Carta di Sintesi della Pericolosità geologica Aprile 2009 Pagina 5

7 2 Inquadramento geologico geomorfologico L area oggetto di studio è un area urbana pianeggiante o lievemente depressa, posta in prossimità di un corso d acqua secondario completamente ricoperto, che scorre sul lato nord di Via Vivaldi. L area oggetto dell intervento è attualmente adibita a cortile dell adiacente Casa della Musica. 2.1 Inquadramento geologico generale Dal punto di vista geologico generale, il territorio di Settimo torinese risulta suddiviso in due porzioni dall orlo di un terrazzo morfologico allungato in direzione NE-SO, che separa i depositi più antichi a Nord dai sedimenti più recenti affioranti a Sud del terrazzo stesso. I depositi più antichi sono di tipo principalmente ghiaioso - sabbioso con paleosuolo rosso-arancio, per lo più terrazzati, di età Rissiana (fluvioglaciale e fluviale Riss). I depositi più recenti invece sono costituiti da alluvioni sabbioso-ghiaiose post-glaciali, ricoprenti in parte i depositi del fluviale-fluvioglaciale wurmiano (Alluvioni antiche); la sequenza si chiude con depositi di tipo ghiaioso con lenti sabbioso-argillose, talora debolmente terrazzati, di età olocenica (Alluvioni medio-recenti), (Figura 4). Aprile 2009 Pagina 6

8 Figura 4 Estratto della carta geologica d Italia, Foglio 56 - Torino Aprile 2009 Pagina 7

9 2.2 Inquadramento geologico locale L area di intervento ricade nei depositi pleistocenici del Fluvioglaciale e Fluviale Riss, rappresentati prevalentemente da ghiaie e ciottoli poligenici di dimensioni da medie a piccole immersi in matrice limoso-argillosa di colore da bruno a rossastro; sono inoltre presenti lenti sabbiose o sabbioso limose di potenza pluri-metrica. Trattandosi di un area fortemente urbanizzata superficialmente è presente uno strato di potenza variabile di terreno di riporto eterogeneo. Da un punto di vista idrogeologico i terreni presenti sono caratterizzati da una permeabilità da media ad alta, localmente più bassa in corrispondenza delle lenti limoso argillose. Il livello della falda risulta controllato dal regime del vicino rio interrato e si ritiene possa oscillare notevolmente ed in modo repentino in funzione degli apporti idrici. Aprile 2009 Pagina 8

10 3 Caratterizzazione geotecnica Nell ambito dello studio condotto dall Ing. Massone (1996) per il progetto dell adiacente Casa della Musica, sono state realizzate due prove con penetrometro dinamico leggero (massa battente da 30 kg; altezza caduta di 20 cm) spinte o a completo rifiuto o ad una profondità tale da ritenere nulla l azione di disturbo generata dal carico della struttura in progetto. Tali prove permettono tramite correlazioni matematiche di ricavare i principali parametri geotecnici del terreno presente, partendo dalla misura del numero di colpi necessari per affondare la punta e l asta di una lunghezza pari a 10 cm (indice N 10 o N DL030 ). Figura 5 Ubicazione delle prove penetrometriche Aprile 2009 Pagina 9

11 3.1 Risultati delle prove penetrometriche dinamiche Di seguito verranno sintetizzati i risultati delle due prove penetrometriche realizzate nel 1996 nell area di studio (si veda anche Elaborato 5 Relazione geologica e geotecnica; Ing. G. Massone 1996 ) : Prova penetrometrica P1: tale prova è stata spinta sino a rifiuto raggiunto alla profondità di 1,9 metri. La stratigrafia locale è caratterizzata dalla presenza di un orizzonte superficiale costituito da terreno di riporto, il cui spessore è valutabile in circa 0,8 metri; sotto lo strato di riporto è presente un sottile livello di sabbie limose sciolte. La successione stratigrafica prosegue con un livello di sabbie e ghiaia fino a circa 1,5 m. A partire da 1,5 metri di profondità si osserva il passaggio ad un livello francamente ghiaioso. A termine prova è stato calato nel foro di sondaggio un freatimetro per verificare la presenza della falda, la quale per altro non è stata riscontrata. Prova penetrometrica P2: tale prova è stata arrestata alla profondità di 6 metri, superiore alla profondità di disturbo generata dal carico della struttura in progetto. La stratigrafia locale si compone di un livello superficiale di terreno di riporto dello spessore di circa 0,6 m, seguito da un livello di circa 25 cm di limi sabbiosi sciolti. La successione stratigrafica prosegue con un orizzonte costituito da prevalenti sabbie limose o limi sabbiosi con sottili intercalazioni sabbioso-ghiaiose, sino alla profondità di circa 4,2 metri. A partire da tale quota si osserva un costante aumento della frazione ghiaiosa e il passaggio prima a delle sabbie ghiaiose, sino a circa 5,5 metri di profondità, e quindi a un livello di ghiaia con sabbia compatto ed addensato. Anche in questo caso non è stata rilevata la presenza di falda nel foro di sondaggio. La presenza di una frazione a granulometria medio-grossolana (sabbie ghiaiose, ghiaie con sabbia) e di depositi fini comunque caratterizzati da una frazione sabbiosa non trascurabile (limi sabbiosi, sabbie limose), permettono di ipotizzare per i terreni presenti in situ una permeabilità da media ad alta. Di seguito vengono riportati i grafici dell andamento dell indice N 10 e il diagramma della resistenza dinamica alla punta del penetrometro secondo la formula degli olandesi: 2 M h R d = A e ( M + n P) Con: M = peso del maglio h = altezza di caduta del maglio A = sezione della punta e (infissione media per colpo) = 10/N (con N = numero colpi per approfondimento di 10 cm) P = peso delle aste n = numero di aste infisse nella prova Aprile 2009 Pagina 10

12 Il carico ammissibile è ottenuto dalla formula di De Beer, L Herminier: Q amm = R d Esso fornisce esclusivamente una indicazione di massima del valore del carico ammissibile del terreno, in quanto la formula non tiene conto della geometria della fondazione. Aprile 2009 Pagina 11

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14 Figura 6 Risultati della prova penetrometrica P1 Aprile 2009 Pagina 13

17 Figura 7 Risultati della prova penetrometrica P2 Aprile 2009 Pagina 16

18 3.2 Parametri geotecnici del terreno Da quanto riportato nel paragrafo precedente viene messa in luce una certa eterogeneità tra i risultati delle due prove eseguite, eterogeneità determinata probabilmente da variazioni litologiche laterali, comuni in questa tipologia di terreni; non è da escludere inoltre che nella prova P1 al di sotto del livello ghiaioso sia presente l orizzonte limoso-sabbioso riscontrato nella prova P2. Per quanto riguarda la caratterizzazione geotecnica dei materiali verrà di conseguenza utilizzata principalmente la prova P2, che ha raggiunto una profondità d indagine maggiore e ha fornito dei risultati più cautelativi rispetto alla prova P1. In base ai risultati della prova è quindi possibile individuare nell area di studio le seguenti unità geotecniche: Tra 0 e 0,6 m di profondità: unità geotecnica 1 (Ug1) corrispondente al terreno di riporto; Tra 0,6 e 4,2 m di profondità: unità geotecnica 2 (Ug2) corrispondente al livello prevalentemente sabbioso-limoso con intercalazioni sabbioso-ghiaiose; Tra 4,2 e 5,5 m di profondità: unità geotecnica 3 (Ug3) corrispondente all orizzonte costituito da sabbia e ghiaia; Tra 5,5 e 6 m di profondità: unità geotecnica 4 (Ug4) corrispondente alle ghiaie a matrice sabbiosa (livello inferiore raggiunto dall indagine); Nella tabella seguente sono sintetizzati i principali parametri geotecnici dedotti dai risultati della prova penetrometrica P2. I risultati delle prove penetrometriche sono stati interpretati risalendo dal valore di N 10 al valore di N SPT e utilizzando poi le correlazioni matematiche messe a punto per questo tipo di prova. In particolare è stata utilizzata la correlazione valida per terreni prevalentemente granulari: N 10/ N SPT 1 1,25 per 15 N Una volta ottenuto il valore di N SPT, per il calcolo dell angolo di attrito interno (φ ) del terreno sono stati utilizzati i seguenti metodi diretti : Per l unità Ug2 è stato utilizzato il metodo diretto Road Bridge specification utilizzato generalmente in sabbie, sabbie fini o sabbie limose: o φ = Nspt con Nspt = n di colpi medio dello strato considerato Per le unità Ug3 e Ug4 è stato utilizzato il metodo diretto Japanese National Railway utilizzabile in litologie sabbiose medio-grosse fino a ghiaiose con profondità minime maggiori di 2 m da piano campagna: o φ = , 3 Nspt con Nspt = n di colpi medio dello strato considerato Aprile 2009 Pagina 17

19 Unità geotecnica Profondità (m) Angolo di attrito interno φ ( ) Coesione non drenata Cu (KPa) Peso di volume naturale (t/m 3 ) Ug1 0 0,6 Non classificabile geotecnicamente Non classificabile geotecnicamente Non classificabile geotecnicamente Ug2 0,6 4, ,6 Ug3 4,2 5, ,7 Ug4 > 5, ,8 Trattandosi di terreni prevalentemente sabbioso-ghiaiosi a permeabilità medio-alta, è stato considerato nullo il contributo di resistenza dato dalla coesione non drenata Cu. I valori ottenuti con tale metodologia risultano fondamentalmente in accordo con i valori ottenuti con metodologia differente dall Ing. G. Massone nella Relazione Geologica e Geotecnica prodotta per il progetto definitivo dell adiacente Casa della Musica. Aprile 2009 Pagina 18

20 4 Verifica della capacità portante del terreno di fondazione Il progetto della struttura prevede una fondazione continua chiusa ad anello dalla sezione rettangolare di 120 x 30 cm con degli allargamenti in corrispondenza delle colonne in carpenteria metallica per arrivare a dimensioni pari ad un plinto isolato 150 x 150 cm; le fondazioni della struttura saranno poste a circa 1,15 m di profondità dal piano campagna, all interno cioè dei litotipi sabbioso-limosi con intercalazioni ghiaiose (Ug2). Per una descrizione particolareggiata del progetto si rimanda agli elaborati dell Architetto C. Grasso. Inoltre, i calcoli sono stati eseguiti considerando due possibilità: nella prima la falda è ubicata a 6,5 m dal piano di campagna (p.c.), in quanto a giugno 1996, ovvero quando sono state realizzate le due prove penetrometriche, è stata segnalata l assenza di acqua nei fori P1 e P2. Nella seconda ipotesi, più cautelativa, per tener conto delle possibili oscillazioni durante i periodi di maggiori apporti idrici ed in assenza di ulteriori misure del livello piezometrico, la falda è stata è stata fatta coincidere col piano di posa delle fondazioni (1,15 m di profondità). Per il calcolo della pressione limite è stata utilizzata la relazione di Brinch-Hansen: q lim = γ D N q s q d q i q b q g q + c N c s c d c i c b c g c + 1/2 γ' B N γ s γ i γ b γ g γ dove N q, N c e N γ sono i fattori di capacità portante s q, s c, s γ sono fattori di forma della fondazione i q, i c, i γ sono fattori che tengono conto dell inclinazione del carico b q, b c, b γ sono fattori che tengono conto dell inclinazione della base della fondazione g q, g c, g γ sono fattori che tengono conto dell inclinazione del piano campagna d q, d c sono fattori dipendenti dalla profondità del piano di posa B è la larghezza del plinto in metri D è l approfondimento rispetto al piano pavimento dell'interrato (in metri) γ e γ' sono il peso di volume del terreno e il peso di volume alleggerito in caso di presenza d acqua (kn/m 3 ) Applicando un coefficiente di sicurezza pari a 3 come prescritto dalla normativa vigente (D.M. 11/03/1988), si sono ottenute le pressione ammissibili riportate nella tabella seguente; i dati riportati sono già cautelativi per tener conto delle notevoli variazioni laterali della litologia e per ridurre gli effetti di eventuali cedimenti differenziali: Aprile 2009 Pagina 19

21 STR RGT1 Tipo di fondazione Pressione ammissibile (kg/cm 2 ) Trave continua con falda a 6,5 m dal p.c. 1,2 Trave continua con falda a 1,15 m dal p.c. 1 Plinto 150x150 cm con falda a -6,5 m dal p.c. 2,2 Plinto 150x150 cm con falda a -1,15 m dal p.c. 2 Aprile 2009 Pagina 20

22 5 Stima dei cedimenti Dal momento che nell area di studio sono presenti terreni non coesivi alla quota delle fondazioni, i quali per altro presentano una discreta capacità portante, potrebbero svilupparsi prima del raggiungimento delle condizioni di equilibrio dei cedimenti, magari localizzati, che potrebbero determinare delle lesioni nella struttura, pur senza comprometterne lo stato di servizio. Per questa ragione in questo capitolo verrà effettuata una stima degli eventuali cedimenti associati al carico della struttura, carico che è stato assunto pari a 1 kg/cm 2. A questo scopo è stato fatto affidamento al metodo di Burland e Burbidge (1985) dal momento che sono disponibili dati ottenuti da prove penetometriche dinamiche. In tale metodo viene correlato un indice di compressibilità Ic al risultato N della prova penetrometrica dinamica. L'espressione del cedimento proposta dai due autori è la seguente: S 0,7 Ic 0,7 [ σ ' v0 B + ( q' ' v0) B Ic] = fs f ft σ. H 3 nella quale: q' = pressione efficace lorda; δ'vo = tensione verticale efficace alla quota d'imposta della fondazione; B = larghezza della fondazione; Ic = indice di compressibilità; fs, f H, ft = fattori correttivi che tengono conto rispettivamente della forma, dello spessore dello strato compressibile e del tempo, per la componente viscosa. L'indice di compressibilità Ic è legato al valore medio Nav di Nspt all'interno di una profondità significativa z: Ic = 1,706 1,4 NAV Per quanto riguarda i valori di Nspt da utilizzare nel calcolo del valore medio N AV va precisato che i valori vanno corretti, per sabbie con componente limosa sotto falda e Nspt>15, secondo l'indicazione di Terzaghi e Peck (1948): Nc = (Nspt -15) dove Nc è il valore coretto da usare nei calcoli. Per depositi ghiaiosi o sabbioso-ghiaiosi il valore corretto è pari a: Nc = 1.25 Nspt Aprile 2009 Pagina 21

23 Le espressioni dei fattori correttivi fs, f H ed ft sono rispettivamente: 1,25 fs = L B = H Zi L B 2 + 0,25 fh 2 ft = 1+ R3 H Zi t + R log 3 Con t = tempo in anni > 3; R 3 = costante pari a 0.3 per carichi statici e 0.7 per carichi dinamici; R = 0.2 nel caso di carichi statici e 0.8 per carichi dinamici. Utilizzando i dati di progetto ed i risultati delle prove penetrometriche dinamiche descritte in precedenza si ottiene: Fondazione Cedimento (mm) Cedimento Immediato (mm) Cedimento dopo 30 anni (mm) Trave continua S 3,4 5,1 Plinto 1,5x1,5 m S 3,97 5,96 I cedimenti valutati sia per la fondazione tipo trave continua sia per i plinti presentano lo stesso ordine di grandezza, per cui non si ritiene possano svilupparsi fenomeni di cedimento differenziale. Aprile 2009 Pagina 22

24 6 Conclusioni L analisi condotta sulle caratteristiche geologico-tecniche dell area su cui insisterà l edificio in progetto e gli approfondimenti di indagine effettuati, a partire dai dati disponibili (Relazione geologica e geotecnica redatta dall Ing. Massone), sulle caratteristiche stratigrafiche e geotecniche dei terreni di fondazione, permettono di concludere che, adottando un approccio cautelativo, la pressione ammissibile del terreno di fondazione è pari a 1,2 Kg/cm 2 nel caso in cui si ipotizzi un livello piezometrico a 6,5 metri di profondità dal piano campagna, dal momento che gli unici dati a nostra disposizione indicano l assenza di acqua almeno sino a 6 metri di profondità. È necessario tuttavia sottolineare che siamo in presenza di una falda che probabilmente è soggetta ad oscillazioni in risposta al regime delle precipitazioni, e potenzialmente potrebbe sollevarsi ed approssimarsi maggiormente alla quota del piano campagna. Il sollevamento della falda a quote più superficiali determina una conseguente riduzione della pressione ammissibile del terreno fino a valori di 1 Kg/cm 2, supponendo che la falda abbia una escursione tale da innalzarsi sino alla quota di posa delle fondazioni della struttura prevista (1,15 metri dal p.c.). I valori ottenuti per la pressione ammissibile risultano tra l altro perfettamente in accordo con i valori ottenuti, anche utilizzando metodologie differenti ( formula degli olandesi, Terzaghi ), dall Ing. Massone (1996) nello studio condotto per il Progetto Definitivo dell adiacente Casa della Musica. Per quello che riguarda la stima dei cedimenti immediati e dopo un arco di tempo di 30 anni, i valori ottenuti con il metodo di Burland e Burbidge (1985) risultano compatibili con lo stato di sollecitazione ammissibile per la struttura e con la funzionalità del manufatto. Aprile 2009 Pagina 23

25 7 Bibliografia Bonsignore, G., Bortolami, G., Elter, G., Montrasio, A., Petrucci, F., Ragni, U., Sacchi, R., Sturani, C. Zanella, E. (1969). Carta Geologica d Italia scala 1: , Foglio 56 -Torino & Note illustrative. Innocenti M., Anselmo V. (2003). Variante generale strutturale n 13 al Piano Regolatore. Carta di Sintesi della Pericolosità geologica e della idoneità all utilizzazione urbanistica. ED. Uff. Tecnico Comune Settimo Torinese. Innocenti M. (2002). Variante generale strutturale n 13 al Piano Regolatore. Carta delle caratteristiche idrogeologiche e stratigrafiche del primo sottosuolo. ED. Uff. Tecnico Comune Settimo Torinese. Massone G. (1996). Comune di Settimo Torinese Casa della Musica Progetto definitivo; Elaborato 5 : relazione Geologica e Geotecnica. ED. Uff. Tecnico Comune Settimo Torinese. Cetraro F. (2007). Ingegneria geotecnica e geologia applicata. EPC Libri s.r.l. Cestari F. (1990). Prove Geotecniche in sito. ED. GEO-GRAPH s.n.c Burland, JB, Burbidge, MC (1985). SETTLEMENT OF FOUNDATIONS ON SAND AND GRAVEL, P I CIVIL ENG PT 1,, Vol: 78, Pages: Aprile 2009 Pagina 24