VARIANTE ALLA S.R. 436 FRANCESCA TRA LA LOCALITA' PAZZERA E LA S.P. 26 CAMPORCIONI IN LOCALITA' BISCOLLA 1 LOTTO IN COMUNE DI MONSUMMANO TERME

Transcript

1 P.zza S. Leone Pistoia - Tel Servizio Viabilità e Infrastrutture VARIANTE ALLA S.R. 436 FRANCESCA TRA LA LOCALITA' PAZZERA E LA S.P. 26 CAMPORCIONI IN LOCALITA' BISCOLLA 1 LOTTO IN COMUNE DI MONSUMMANO TERME PROGETTO DEFINITIVO PROG. 04S001A0 PROVINCIA DI PISTOIA RELAZIONE GEOTECNICA N 17GT nome file:17gt.pdf PROGETTISTI: STAFF PROGETTAZIONE: Ing. Alessandro SILVIETTI... Geol. Andrea BARTOLINI Arch. Michela MOCHI... Geom. Giacomo BALLERI Geom. Veronica PETRI IL RESPONSABILE DEL PROCEDIMENTO: Ing. Paolo MAZZONI... DOCUMENTO REDATTO DA:... D.R.E.AM. Italia S.c.r.l. Dott. Geol. Andrea BIZZARRI (Responsabile) Dott. Geol. Roberto GIANNINI Dott. Geol. Italo NESTI Dott. Geol. Paolo TOGNELLI 0 Febbraio 2004 Emissione Revisione Data Oggetto Geom. Omero PETRUCCI Dis. Ligia Pilar MONTALVO

2 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 44

3 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Sommario 1. Premessa Campagna geognostica Sondaggi a carotaggio continuo Prove penetrometriche statiche CPT Caratterizzazione stratigrafico geotecnica del sottosuolo Stima dei cedimenti indotti dalle opere in progetto Considerazioni sui cedimenti Stima dei cedimenti nel tempo per rilevati di altezza = 3 m (Fosso CANDALLA) Stima dei cedimenti nel tempo per rilevati di altezza = 7 m (Torrente NIEVOLE) Analisi dei risultati e Interventi per la riduzione dei tempi di consolidazione Considerazioni sulla portanza dei terreni di fondazione Fondazioni profonde (Fosso Candalla) Conclusioni...25 Allegato 1 Schede caratterizzative dell assetto stratigrafico-geotecnico relative agli scatolari, individuazione della capacità portante e dei cedimenti del terreno di imposta...26 Allegato 2 - Interpretazione delle prove penetrometriche statiche...44 D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 2

4 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme 1. Premessa Su incarico ricevuto dalla Provincia di Pistoia (Servizio Viabilità ed Infrastrutture) la presente relazione illustra considerazioni di carattere geotecnico e sulle indagini geognostiche di supporto al progetto definitivo di tratto in variante alla S.R. 436 "Francesca" fra la località: Pazzera e il Torrente Nievole (v. ubicazione in tavola 10GL). I dati relativi all'inquadramento geologico e alle caratteristiche del terreno si sono ottenuti mediante un sopralluogo eseguito sul luogo di previsto intervento, dalla conoscenza del sito, ricavata in occasione di precedenti lavori in aree limitrofe, e dalla consultazione di materiale bibliografico. Si rimanda alla specifica Relazione Geologica (elaborato 09GL) per i dettagli di quanto emerso relativamente all assetto territoriale ed alle problematiche che verranno incontrate dall opera in rapporto alle condizioni di rischio idraulico e al rapporto tra quanto progettato ed il territorio. Per ricavare indicazioni di carattere stratigrafico e geotecnico, di necessario ausilio alla progettazione, si è impostata un'indagine geognostica costituita da: 7 Sondaggi a carotaggio continuo, con prelievo di 36 campioni indisturbati analizzati in laboratorio; 31 Prove penetrometriche statiche (CPT); Posa in opera, in tutte le verticali d'ispezione, di tubi piezometrici. Scopo del lavoro è quello di inquadrare correttamente l'area da un punto di vista della costituzione stratigrafica e geotecnica dei terreni coinvolti dalle opere in progetto, in accordo con le disposizioni di legge vigenti, con particolare riguardo al D.M e relativa Circolare Applicativa. D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 3

5 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme 2. Campagna geognostica L indagine geognostica si è articolata attraverso l esecuzione di n 7 sondaggi a carotaggio continuo, 31 prove penetrometriche statiche CPT ed analisi geotecniche di laboratorio su n 36 campioni indisturbati. La loro ubicazione, in rapporto al tracciato viario in progetto è rappresentata nell elaborato 10 GL; i risultati conseguiti sono compendiati negli elaborati 14GL, 15GL e 16GL distinti tra i sondaggi a carotaggio continuo, le prove penetrometriche e le analisi di laboratorio geotecnico Sondaggi a carotaggio continuo I sondaggi sono stati eseguiti con sonda idraulica cingolata, dotata di un sistema di bilanciamento della spinta, in maniera tale da avere sempre la stessa pressione sulla tasta del carotiere. Si è utilizzato un carotiere semplice del diametro di 101 mm. e tubi di rivestimento del diametro di 127 mm. I tubi di rivestimento servono sia per impedire il franamento del foro, sia per mantenere un battente costante dell acqua di perforazione. Durante le fasi di carotaggio, le carote sono state messe in apposite cassette catalogatrici che hanno permesso la ricostruzione stratigrafica del sottosuolo, riportata in colonne stratigrafiche che costituiscono parte integrante dell eleborato 14 GL.I campioni di terreno indisturbati sono stati prelevati con campionatore a pareti sottili tipo SCHELBY e sottoposti ad analisi geotecniche di laboratorio; queste sono consistite nella determinazione di parametri indice (granulometria, limiti di consistenza di Atterberg, umidità naturale e peso di volume), in prove di taglio diretto di tipo Consolidato Drenato (C.D.) con scatola di Casagrande ed in prove di compressione laterale impedita edometriche. I risultati conseguiti sono compendiati con tutti i dati e schemi di dettaglio delle prove eseguite nell elaborato 16GL Prove penetrometriche statiche CPT La prova penetrometrica, di tipo statico C.P.T. (cone penetration test, inclusa negli STANDARD ASTM D e aggiornamento D ) è stata eseguita utilizzando un penetrometro statico da 20 ton. con punta meccanica tipo Begemann. Tale punta è dotata di un manicotto (friction jacket) per la misura dell'attrito laterale. L'avanzamento della punta avviene in tre fasi distinte che vengono ripetute ogni 20 cm. di approfondimento e così schematizzabili : 1 - scende solo la punta spinta dalle aste interne; 2 - scende la punta ed il manicotto spinti dalle astine interne; 3 - scende tutta la batteria fino a quando la punta ed il manicotto tornano in battuta sull'involucro esterno delle aste e raggiungono la nuova quota di inizio misura. Nella fase (1) viene misurata la resistenza alla punta qc, cioè la pressione di rottura del terreno a quella determinata profondità, ottenuta dividendo la forza di spinta per l'area della punta; D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 4

6 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme nella fase (2) si misura la resistenza laterale fs, cioè l'attrito manicotto/terreno, ottenuta dividendo la spinta esercitata, depurata del valore misurato in (1), per l'area della superficie laterale del manicotto; nella fase (3) la punta viene riportata nelle condizioni iniziali. L interpretazione litologica delle varie provee e la parametrizzazione interpretativa dai dati penetrometrici delle caratteristiche geotecniche del terreno indagato, di cui le schede dell allegato 2 è stata ottenuta applicando le seguenti relazioni: Iinterpretazione litologica (Smertmann) Questo tipo di classificazione appare sulla destra della finestra del documento subito dopo aver concluso la fase di input nella finestra Rapporto Rp/Rl ed ha unicamente uno scopo orientativo per facilitare l'operazione di discretizzazione degli strati. Si basa, come è noto, sul solo rapporto Rp/Rl [1] definendo le seguenti principali categorie litologiche: Rp/Rl <= 15 Torbe ed Argille organiche 15< Rp/Rl <= 30 Limi ed Argille 30< Rp/Rl <= 60 Limi Sabbiosi e Sabbie Limose 60> Rp/Rl Sabbie e Sabbie con ghiaie. Peso specifico naturale ed efficace Il peso specifico indicativo per gli strati viene definito partendo dal valore di Rp medio ed applicando relazioni ottenute sperimentalmente sui litotipi della pianura veneta e pubblicate in [5]. Noto il peso specifico del terreno naturale (γ t ) per il terreno sotto falda viene applicata [2] la seguente relazione cautelativa: γ t = γ t -1 in quanto per la maggior parte delle problematiche geotecniche correlate al parametro si opta, normalmente, per tale tipo di relazione che considera il peso specifico di saturazione. Pressione litostatica efficace D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 5

7 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Il calcolo della Pressione Litostatica Efficace σ v) viene effettuato in modo automatico applicando la seguente relazione: Coesione non drenata σ v = Σ γ it *h i,m Σ γ it *h i,m Per collegare il valore di Rp a quello della Coesione non drenata si è impiegata la seguente relazione: Argille Cu=Rp/20 kg/cmq Limi Cu=Rp/20 kg/cmq In ogni caso si calcola per i terreni la coesione non drenata apparente cioè la resistenza al taglio dei terreni, a comportamento coerente, in situ, nell' ipotesi di ϕ = 0 [3] [2]. Angolo di attrito Per la determinazione dell'angolo di attrito delle Sabbie partendo dal valore di Rp e σ v, si è impiegata una metodologia proposta da Durgunoglu e Mitchell (1975) [4]. Densità relativa Per la determinazione della Densità Relativa delle sabbie partendo dal valore di Rp e σ v impiegato un grafico proposto da Jamiolkowski (1983) [4] Modulo di reazione orizzontale Il Modulo di reazione orizzontale risulta necessario per il calcolo dei pali soggetti ad azioni orizzontali. Tale modulo viene ricavato secondo la seguente relazione: Kh = Ch * Rp / Ck; Dove Ch varia fra 0,1 e 0,3 (mediamente 0,2) e Ck dipende dal tipo di terreno e varia fra 1 e 4. Coefficiente di compressibilità di volume Per la determinazione di Mv è stata impiegata la relazione derivata dalle correlazioni di Buisman e riprese dal D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 6

8 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Sanglerat ed altri che collega il parametro al valore qc della resistenza alla punta del penetrometro statico: Calcolo della permeabilità Mv = 1/(alfa * Rp) [kcm2/kg] Per il l calcolo della permeabilità la formula utilizzata è: Dove: Campo di validità: Riferimenti bibliografici qc = Resistenza di punta; Kp = 10-(165/Fr * qc /(Fr3,5)) Fr = Resistenza di punta/resistenza laterale; Argille: 10 E-8 cm/sec; Sabbie: 10 E-3 cm/sec; [1] De Simone: FONDAZIONI - Liguori Editore (Napoli) [2] Cestelli-Guidi: Geoteonica e Tecnica delle Fondazioni 1 Hoepli (Milano) [3] Righi: Corso di Geotecnica - Istituto di Strade Università di Bologna [4] Gambini: Manuale dei piloti - SCAC ( Milano) [5] Corso di Perfezionamento in geotecnica A.A Università di Padova [6] Righi-Piacentini: Valutazione delle compressibilità dei Terreni in base ai risultati della prova Penetrometrica Statica - Ingegneri Architetti e Costruttori di Bologna n 488 [7] Buisman: Grondmechanica - Bandoeng 1941 [8] Sanglerat ed altri - Le pènetromètre statique et la compressibilitè des sols A.I.T.B.T.P. n 298 Paris Caratterizzazione stratigrafico geotecnica del sottosuolo Il tracciato è stato indagato con prove geognostiche costitute da sondaggi, analisi di laboratorio, e prove penetrometriche statiche. Le prove sono state ubicate lungo l intero tracciato con particolare D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 7

9 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme riguardo per le opere ingegneristiche di maggiore impegno (ponti e rilevati). Dall interpretazione delle indagini è stato ricostruito il sottosuolo negli areali in cui il nuovo asse viario attraversa i corsi di acqua principali ed in particolare: Rio Pazzera e Rio Bronzuoli - Rio Vecchio e Rio Pietraie - Fosso Candalla e Torrente Nievole - Elaborato 11GL Elaborato 12GL Elaborato 13GL Sulla base della parametrizzazione geotecnica del sottosuolo e della correlazione tra le verticali geognostiche eseguite, si sono sviluppati calcoli e considerazioni nei riguardi: dei cedimenti assoluti sia dell area di stretta competenza delle opere sia della zona posta nell intorno e potenzialmente perturbata dagli incrementi di carico dovuti alla presenza dei manufatti in progetto; del periodo di tempo necessario alla dissipazione del cedimento stimato; della portanza delle opere di fondazione superficiali (scatolari) e profonde (fondazioni ponte fosso Candalla); 4. Stima dei cedimenti indotti dalle opere in progetto Il calcolo dei cedimenti è stato effettuato con l approccio edometrico che consente di valutare un cedimento di consolidazione di tipo monodimensionale, prodotto dalle tensioni indotte da un carico applicato in condizioni di espansione laterale impedita. Pertanto la stima effettuata con questo metodo va considerata come empirica, piuttosto che teorica. Tuttavia la semplicità d uso e la facilità di controllare l influenza dei vari parametri che intervengono nel calcolo, ne fanno un metodo molto diffuso. Il procedimento numerico è stato applicato ai rilevati posti in corrispondenza degli attraversamenti principali impostando il calcolo per altezze del manufatto in terra variabili da 7, 5 e 3 m e valutando il comportamento flessibile dell interfaccia tra il corpo del rilevato ed il piano di imposta del terreno. Il calcolo, inoltre, è stato sviluppato non solo nell area di stretta competenza del manufatto in terra ma anche in un area posta d intorno al fine di valutare l influenza che può indurre la presenza dell opera in progetto con i manufatti esistenti. Tale analisi risulta particolarmente indicativa in prossimità dell attraversamento sul Torrente Nievole dove i cedimenti appaiono d entità non trascurabile per un largo intorno alla zona caricata dal rilevato (v. tavola 24GT). Il risultato della stima dei cedimenti viene riportato all interno delle tavole 19GT, 20GT, 21GT 22GT, 23GT e 24GT. Il calcolo del carico sul piano di fondazione e dei relativi cedimenti indotti nel sottosuolo a seguito delle realizzazioni, è stato valutato anche per i vari scatolari in progetto e sono riportati all interno di apposite schede poste in allegato 1. D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 8

10 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme 4.1. Considerazioni sui cedimenti La stima dei cedimenti, per i rilevati stradali, appare viziata da un incognita molto importante che riguarda le modalità e i tempi di realizzazione del manufatto. I calcoli sono, infatti, applicati ad un sistema terreno struttura (rilevato) come se quest ultimo fosse realizzato in un tempo istantaneo. Nella realtà la realizzazione delle opere in terra avviene attraverso varie fasi delle quali le più importanti appaiono: l asportazione di una porzione superficiale di terreno (bonifica del piano di fondazione); la disposizione di strati di terreno, con indici di umidità prossimi all ottimo di Proctor, da compattare mediante numerosi passaggi operati da apposite, pesanti macchine vibranti. Il terreno di fondazione, quindi, inizia a consolidarsi immediatamente dopo l inizio dei lavori ed una porzione del cedimento stimato si sviluppa prima ancora che l opera sia terminata. La valutazione di questa porzione di cedimento appare di obbiettiva,difficile quantificazione. Si può comunque ipotizzare, in via qualitativa, che i cedimenti immediati (che si sviluppano cioè in fase di cantiere) siano nell ordine del 20% del cedimento totale. I terreni, come evidenziato nelle tavole e nelle elaborazioni delle indagini geognostiche, presentano parametri geotecnici spesso scadenti. Da quanto sopra emerge la necessità di porre in opera elementi sintetici di rinforzo da porre alla base dei rilevati di maggiore altezza. Ciò consente: di migliorare la stabilità globale dell opera in rilevato; di migliorare la capacità portante della fondazione: di eliminare le tensioni di taglio dovute alla spinta laterale del rilevato (purché il tessuto scelto abbia sufficiente resistenza); di opporsi al movimento laterale della fondazione causato dal peso del rilevato contrastando il rifluimento laterale della fondazione sotto il carico verticale del rilevato. di migliorare la distribuzione dei carichi indotti dalle opere in progetto. Le zone dove utilizzare tali tessuti sono in corrispondenza delle rampe d accesso alle opere di attraversamento dei principali fossi e torrenti Stima dei cedimenti nel tempo per rilevati di altezza = 3 m (Fosso CANDALLA) DATI GENERALI ====================================================== Larghezza fondazione 13.0 m Lunghezza fondazione 13.0 m ondità piano di posa 0.5 m D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 9

11 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Altezza di incastro 0.0 m Inclinazione piano di posa 0.0 Inclinazione pendio 0.0 Fattore di sicurezza (Fc) 3.0 Fattore di sicurezza (Fq) 3.0 Fattore di sicurezza (Fg) 3.0 Acc. massima orizzontale 0.25 Cedimento dopo T anni 3.0 ============================================================== STRATIGRAFIA TERRENO DH: Spessore dello strato; Gam: Peso unità di volume; Gams:Peso unità di volume saturo; Fi: Angolo di attrito; Ficorr: Angolo di attrito corretto secondo Terzaghi; c: Coesione; c Corr: Coesione corretta secondo Terzaghi; Ey: Modulo Elastico; Ed: Modulo Edometrico; Ni: Poisson; Cv: Coeff. consolidaz. primaria; Cs: Coeff. consolidazione secondaria; cu: Coesione non drenata DH (m) Gam (Kg/m³) Gams (Kg/m³) Fi ( ) c Corr. (Kg/cm²) cu (Kg/cm²) Ey (Kg/cm²) Ed (Kg/cm²) Cv (cmq/s) Azioni di progetto - Stato limite di danno [S.L.D.] ====================================================== Pressione normale Kg/m² ====================================================== CEDIMENTI ELASTICI ====================================================== Coefficiente di influenza I Coefficiente di influenza I Coefficiente di influenza Is 0.26 ====================================================== Cedimento al centro della fondazione mm Cedimento al bordo mm ====================================================== CEDIMENTI PER CONSOLIDAZIONE INDOTTI PER OGNI STRATO DI SOTTOSUOLO INTERESSATO DALL INCREMENTO DELLE PRESSIONI INDOTTE DALL OPERA D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 10

12 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Decorso cedimenti nel tempo Strato..1 Cedimento totale= 5.0 Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni , , , , , , , , , ,704 Decorso cedimenti nel tempo Strato..2 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni , , , , , , , , , ,333 Decorso cedimenti nel tempo Strato..3 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni , , , , , , , , , ,12 Decorso cedimenti nel tempo Strato..4 Cedimento totale= D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 11

13 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni , , , , , , , , , ,593 Decorso cedimenti nel tempo Strato..5 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo Giorni , , , , , , , , , ,232 Decorso cedimenti nel tempo Strato..6 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo Giorni , , , , , , , , , ,148 Decorso cedimenti nel tempo Strato..7 Cedimento totale= D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 12

14 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Cedimento (cm) % Ced Tempo Giorni , , , , , , , , , ,333 Cedimento edometrico TOTALE calcolato con: Metodo logaritmico di Terzaghi Z: ondità media dello strato; Dp: Incremento di tensione; Wc: Cedimento di consolidazione; Ws:Cedimento secondario (deformazioni viscose); Wt: Cedimento totale. Strato Z (m) Tensione (Kg/cm²) Dp (Kg/cm²) Metodo Wc (cm) Wt (cm) Edometrico Edometrico Edometrico Edometrico Edometrico Edometrico Edometrico Cedimento totale Wt= cm 4.3. Stima dei cedimenti nel tempo per rilevati di altezza = 7 m (Torrente NIEVOLE) DATI GENERALI ====================================================== Larghezza fondazione 13.0 m Lunghezza fondazione 13.0 m ondità piano di posa 0.5 m Altezza di incastro 0.0 m Inclinazione piano di posa 0.0 Inclinazione pendio 0.0 Fattore di sicurezza (Fc) 3.0 Fattore di sicurezza (Fq) 3.0 Fattore di sicurezza (Fg) 3.0 Acc. massima orizzontale 0.25 Cedimento dopo T anni 3.0 ============================================================== D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 13

15 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme STRATIGRAFIA TERRENO DH: Spessore dello strato; Gam: Peso unità di volume; Gams:Peso unità di volume saturo; Fi: Angolo di attrito; Ficorr: Angolo di attrito corretto secondo Terzaghi; c: Coesione; c Corr: Coesione corretta secondo Terzaghi; Ey: Modulo Elastico; Ed: Modulo Edometrico; Ni: Poisson; Cv: Coeff. consolidaz. primaria; Cs: Coeff. consolidazione secondaria; cu: Coesione non drenata DH (m) Gam (Kg/m³) Gams (Kg/m³) Fi ( ) Fi Corr. ( ) c (Kg/c m²) c Corr. (Kg/cm² ) cu (Kg/cm² ) Ey (Kg/cm² ) Ed (Kg/cm² ) Ni Cv (cmq/s) Cs Azioni di progetto - Stato limite di danno [S.L.D.] ====================================================== Pressione normale Kg/m² ====================================================== Azioni di progetto - Stato limite ultimo [S.L.U.] ====================================================== Pressione normale Kg/m² ====================================================== CEDIMENTI ELASTICI ====================================================== Coefficiente di influenza I Coefficiente di influenza I Coefficiente di influenza Is 0.26 ====================================================== Cedimento al centro della fondazione mm Cedimento al bordo mm ====================================================== CEDIMENTI PER CONSOLIDAZIONE INDOTTI PER OGNI STRATO DI SOTTOSUOLO INTERESSATO DALL INCREMENTO DELLE PRESSIONI INDOTTE DALL OPERA Decorso cedimenti nel tempo Strato..1 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 14

16 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Decorso cedimenti nel tempo Strato..2 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni Decorso cedimenti nel tempo Strato..3 Cedimento totale= 2.33 Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni Decorso cedimenti nel tempo Strato..4 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 15

17 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Decorso cedimenti nel tempo Strato..5 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni Decorso cedimenti nel tempo Strato..6 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni Decorso cedimenti nel tempo Strato..7 Cedimento totale= 2.14 Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 16

18 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Decorso cedimenti nel tempo Strato..8 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni Decorso cedimenti nel tempo Strato..9 Cedimento totale= Cedimento (cm) % Ced Tempo giorni Cedimento edometrico TOTALE calcolato con: Metodo logaritmico di Terzaghi Z: ondità media dello strato; Dp: Incremento di tensione; Wc: Cedimento di consolidazione; Ws:Cedimento secondario (deformazioni viscose); Wt: Cedimento totale. Strato Z (m) Tensione (Kg/cm²) Dp (Kg/cm²) Metodo Wc (cm) Ws (cm) Wt (cm) Edometrico Edometrico D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 17

19 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Edometrico Edometrico Edometrico Edometrico Edometrico Edometrico Edometrico Cedimento totale Wt= cm 4.4. Analisi dei risultati e Interventi per la riduzione dei tempi di consolidazione Dalle tabelle sopra riportate (v. paragrafo 4.2 e 4.3) se ne traggono i seguenti dati di comportamento del sottosuolo a seguito dei carichi indotti dai rilevati:: Fosso Candalla: altezza rilevato: tre metri; sovraccarico sulla sede stradale: kg/mq. Tempo di consolidazione al 90 % = Giorni Tempo di consolidazione al 99 % = Giorni Torrente Nievole: altezza rilevato: sette metri; sovraccario sulla sede stradale: kg/mq. Tempo di consolidazione al 90 % = Giorni Tempo di consolidazione al 99 % = Giorni I tempi di consolidazione sopra stimati appaiono elevati rispetto sia alle fasi di cantiere ma, soprattutto, per quanto riguarda la fase d esercizio delle opere in progetto. Ciò vuol dire, in altre parole, che ad opera finita e consegnata si ha ancora una porzione non trascurabile di cedimento di consolidazione da espletare, che si traduce in lesioni, talora significative, sul manto stradale con maggiore evidenza nell area di passaggio tra zone caratterizzate da diverse rigidezze (passaggio rilevato in terra (flessibile) / trave ponte o scatolare (rigida). Occorre pertanto disporre interventi che siano mirati alla riduzione dei tempi di consolidazione entro 2 anni al massimo. In tale maniera i tempi di consolidazione vanno a coincidere con le fasi di cantiere. Il consolidamento accelerato dei terreni argillosi e limo argillosi poco consistenti, come quelli rinvenuti nell area d intervento, può essere perseguito inserendo all interno del terreno delle vie di drenaggio preferenziali al fine di strizzare, sotto il carico indotto dalle opere in rilevato, l acqua D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 18

20 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme contenuta all interno del terreno e condurla in superficie. Ciò può essere realizzato mediante dreni a nastro, colonne in sabbia, colonne in ghiaia, ecc. Si passa di seguito ad una stima indicativa della disposizione di dreni a nastro. L efficienza del sistema di drenaggio,valutata secondo la teoria di Hansbo JamiolKowski, vari al variare dell interasse di disposizione dei dreni disposti a pianta triangolare equilatera. Per le due aree in cui si hanno i maggiori spessori di rilevato e conseguenti fenomeni di cedimento, le assunzioni di calcolo relativamente ai dreni a nastro sono le seguenti: Fosso Candalla: Lunghezza drenaggi = 8 m Diametro dreno d=0,066 m Diametro equivalente zona disturbata = 1,5 ø Capacità di scarico dreno 6 mc/anno Torrente Nievole: Lunghezza drenaggi = 13 m Diametro dreno d=0,066 m Diametro equivalente zona disturbata = 1,5 ø Capacità di scarico dreno 10 mc/anno. Calcolo efficienza dreni a nastro secondo lo schema generale a quinconce (maglia triangolare equilatera) seguente: D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 19

21 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme 2m Dispozizione dei dreni a maglia triangolare equilatera 2m 2m 2m 2m 2m Tabella di calcolo Fosso Candalla Fosso Candalla Sond.3 H rilevato 3m Ch=4*Cv 80% 90% 99% i= i=1, i=1, i= Tabella di calcolo Torrente Nievole Sondaggio 7 = Sonda Destra Sondaggio 6 Sponda Sinistra Sond.7 h rilevato 4,5 m Ch=4*Cv Torrente Nievole h rilevato 7,0 m Ch=4*Cv 80% 90% 99% 80% 90% 99% i= i=1, i=1, i= Sond 6 h rilevato 4,5 m h rilevato 7,0 m D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 20

22 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Ch=4*Cv Ch=4*Cv 80% 90% 99% 80% 90% 99% i= i=1, i=1, i= Legenda i=interasse dreni 80%=Percentuale di cedimento 160 =tempo in giorni Il sistema di velocizzazione del processo di consolidamento può essere realizzato anche mediante colonne in sabbia mantenendo sostanzialmente simili i tempi di consolidamento. Occorre, però, far notare alcune difficoltà operative che producono azioni di disturbo nel terreno quali: effetto di spalmatura dei terreni argillosi sulla parete del foro che crea una barriera con coefficiente di permeabilità orizzontale inferiore a quella del terreno circostante; perdita di efficienza a causa possibili intasamenti dello scheletro del dreno realizzati in fase di costruzione Tali disturbi possono modificare, fino al dimezzamento, l efficienza del sistema drenante. 5. Considerazioni sulla portanza dei terreni di fondazione Per una valutazione della portanza dei terreni di fondazione per opere rigide di fondazione, quali gli scatolari di sovrappasso dei corsi di acqua di cui alle schede dell allegato1, i calcoli sono stati eseguiti con la seguente formula generale di Terzaghi: Fondazioni a trave rovescia Qamm = 1/Fs * ( Cu * N c * Sc *Cc+ γ * D * Sq *N q *Cq+ 0,5 * B * γ * N γ * S γ *C γ ) dove : Fs = coefficiente di sicurezza posto pari a 3; Cu = coesione non drenata D = profondità del piano di calpestio inferiore dal piano di fondazione (D = 0,80 m al di sotto del piano costituito dall alveo); D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 21

23 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme B = lato minore della fondazione; N c - N q - N γ = Fattori adimensionali di capacità portante (Vesic 1970) dipendenti dall'angolo d'attrito interno naturale del terreno; S c - S q - S γ = Fattori correttivi di forma (Vesic 1970); C c - C q - C γ = Fattori correttivi di Compressibilità (Vesic 1973). I calcoli di capacità portante delle opere di fondazione degli scatolari sono riportati nelle schede in allegato 1 6. Fondazioni profonde (Fosso Candalla) In questo primo lotto non vi sono opere ingegneristiche di particolare impegno e tutti gli attraversamenti saranno realizzati mediante la costruzione di scatolari. L unica eccezione è rappresentata dall attraversamento del Candalla per il quale è previsto la realizzazione di un ponte con spalle e pila centrale (v. tavole di progetto) Si è, quindi prodotto un calcolo di portanza per fondazioni profonde al fine di trasferire il carico indotto dalle strutture in progetto a livelli di terreno più consistenti/addensati. Il carico limite verticale è stato calcolato con le formule statiche, che esprimono il medesimo in funzione della geometria del palo, delle caratteristiche del terreno e dell'interfaccia palo-terreno. A riguardo, poiché la realizzazione di un palo, sia esso infisso o trivellato, modifica sempre le caratteristiche del terreno nell intorno dello stesso, si propone di assumere un angolo di resistenza a taglio pari a: 3 φ ' = φ nei pali infissi φ ' = φ 3 nei pali trivellati Ai fini del calcolo, il carico limite Q lim viene convenzionalmente suddiviso in due aliquote, la resistenza alla punta Q p e la resistenza laterale Q l. Attrito negativo Quando un palo viene infisso o passa attraverso uno strato di materiale compressibile prima che si sia esaurito il processo di consolidazione, il terreno si muoverà rispetto al palo facendo insorgere sforzi attritivi tra palo e terreno che inducono al cosiddetto fenomeno dell attrito negativo. L effetto dell attrito negativo è quello di aumentare il carico assiale sul palo, con conseguente aumento del cedimento, dovuto all accorciamento elastico del palo stesso per effetto dell aumento di carico. La D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 22

24 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme forza che nasce per effetto dell attrito negativo è stimata pari alla componente attritiva della resistenza laterale (vedi Resistenza del fusto) lungo la superficie laterale a contatto con lo strato in cui si genera tale fenomeno, ma di verso opposto all attrito positivo. La risultante così determinata non viene detratta dal carico limite, ma da quello di esercizio. Fattore di correzione in condizioni sismiche. (Criterio di Vesic) Secondo questo autore per tenere conto del fenomeno della dilatanza nel calcolo della capacità portante è sufficiente diminuire di 2 l angolo d attrito degli strati di fondazione. Il limite di questo suggerimento è nel fatto che non tiene conto dell intensità della sollecitazione sismica (espressa attraverso il parametro dell accelerazione sismica orizzontale massima). Questo criterio pare però trovare conferma nelle osservazioni fatte in occasione di diversi eventi sismici. Cedimenti Il cedimento verticale è stato calcolato con il metodo di Davis-Poulos, secondo il quale il palo viene considerato rigido (indeformabile) immerso in un mezzo elastico, semispazio o strato di spessore finito. Si ipotizza che l'interazione palo-terreno sia costante a tratti lungo n superfici cilindriche in cui viene suddivisa la superficie laterale del palo. Carico limite orizzontale Il carico limite orizzontale è stato calcolato secondo la teoria sviluppata da Broms il quale assume che il comportamento dell'interfaccia palo-terreno sia di tipo rigido perfettamente plastico, e cioè che la resistenza del terreno si mobiliti interamente per un qualsiasi valore non nullo dello spostamento a rimanga costante al crescere dello spostamento stesso. Dati generali inerenti soluzioni.fondali con pali di diametro 0,80 o 1,00 m e lunghezza o 12,00 m tra cui scegliere la soluzione ottimale in funzione del carico di sollecitazione. Descrizione PALO Diametro punta ,0 m Lunghezza m Tipo Trivellato Sporgenza dal terreno 0.50 m Accellerazione sismica 0.25 Coeff. Poisson strato punta palo (max 0.5) 0.50 Fattori di sicurezza Fattore di sicurezza instabilità 5.00 Fattore di sicurezza carico limite laterale 2.50 Fattore di sicurezza carico limite punta 2.50 Caratteristiche dei materiali Peso Specifico Modulo elastico kg/m³ kg/cmq² Stratigrafia D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 23

25 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Nr.: Numero dello strato. Hs: Spessore dello strato. Fi: Angolo di attrito. c: Coesione Alfa: Coefficiente di adesione dell'attrito laterale lungo il fusto.. Nr. Hs Peso unità di Volume (kg/m³) Peso Unità di volume Saturo (kg/m³) c (kg/cmq²) Fi ( ) Attrito negativo Alfa Modulo elastico (kg/cmq²) No No No No No No D (m) L (m) Nq Nc Fi/C strato punta Palo ( )/(kg/cmq²) Carico limite Peso palo (kg) Carico limite punta (kg) Carico limite laterale (kg) / / / / Carico limite (kg) Carico amm. punta (kg) Carico amm. laterale (kg) Carico totale amm. (kg) Cedim. max (cm) D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 24

26 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme 7. Conclusioni La presente relazione geotecnica ha per oggetto valutazioni a carattere geotecnico a supporto del progetto definitivo di tratto in variante alla S.R. 436 "Francesca" fra la località: Pazzera, ed il Torrente Nievole. Le indagini geognostiche, previste all'interno del presente elaborato hanno lo scopo di fornire una accurata ricostruzione stratigrafica, litologica, geotecnica ed idrogeologica dei terreni coinvolti dalle opere in progetto. Le informazione raccolte sono state elaborate fornendo misure quantitative circa i cedimenti assoluti e nel tempo e la portanza di scatolari e pali per le fondazioni delle spalle delle opere di attraversamento dei principali Fossi e Torrenti. Pistoia Febbraio 2004 Il Geologo: Dott. Andrea Bizzarri (Responsabile) Dott. Geol. Roberto Gianninni Dott. Geol. Italo Nesti Dott. Geol. Paolo Tognelli D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 25

27 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Allegato 1 Schede caratterizzative dell assetto stratigraficogeotecnico relative agli scatolari, individuazione della capacità portante e dei cedimenti del terreno di imposta D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 26

28 Provincia di Pistoia Variante alla S.R. 436 Francesca tra l località Pazzera e la S.P. 26 Camporcioni in località Biscolla 1 Lotto in Comune di Monsummano Terme Allegato 2 - Interpretazione delle prove penetrometriche statiche D.R.E.AM. Italia s.c.r.l GT02relazione.doc Pagina n 44

29 Denominazione Descrizione CPT di Riferimento Rio Vecchio Scatolare 6,50 Luce 2,90 Altezza impalcato 0, ,30 Larghezza Scatolare Fondazione 0, ,00 Lunghezza Muri laterali 0,40 5, Sovraccarico 0, , kg/mq CP T Calcolo di capacità Portante eseguito con la formula generale di Terzaghi - Rio Vecchio Fondazione Rettangolare Caratteristiche del del terreno γ 1,85 t/m3 Peso di volume naturale del terreno γ1 1,85 t/m3 Peso di volume del terreno (sopra fond.) ϕ - Angolo d'attrito naturale del terreno cu 7,61 t/m2 Coesione non drenata E - t/m2 Modulo di Young M 138 t/m2 Modulo edometrico ν 0,50 Coefficiente di Poisson Pf 2,40 m ondità della falda da piano campagna Caratteristiche della fondazione Df 0,80 m ondità del piano di posa Df' 0,80 m ondità di posa dal piano escavato L 13,00 m Lunghezza B 6,50 m Larghezza Fattori di Capacità Portante Nc 5,14 Nq 1,00 Nγ - Indice di rigidezza Ir Indice di rigidezza critico Ircri 10,8 Tipo di rottura del terreno Generale 1,10 Sc Fattori correttivi di forma 1,00 Sq 0,80 Sg 1,00 Cc Fattori correttivi di compressibilità 1,00 Cq 1,00 Cγ Contributi relativi ai tre termini Cnc 42,92 3 Coefficiente di sicurezza (Fs) della relazione generale di Cnq 1,48 Terzaghi Cnγ - Calcolo Carico sul Piano di fondazione 14,80 t/m2 148,00 kpa 1,48 kg/cm2 148,00 kn/m2 CPT 16 1 CPT 17 2 Stima dei cedimenti (cedimento espresso in centimetri) 1 (0.57) 2 (0.52)

30 Tabulati e grafici riferiti alle prove penetrometriche statiche CPT 16 CPT 16 Resistenza di punta Resistenza laterale Rapporto qc/fs A L S SG Strati Tipologia Gamma kg/m3 Gamma' Sigma'V CU kg/m3 kg/cm2 kg/cmq FI DR Mv % cm2/kg Limo argilloso poco cons Sabbia e limo Limo argil. molto compatto Limo argil. molto compatto Limo argilloso poco cons Argilla sabbiosa e limosa Limo argilloso poco cons Limo argil. molto compatto Limo argil. molto compatto Limo argil. molto compatto CPT 17 CPT 17 Resistenza di punta Resistenza laterale Strati Tipologia Gamma Gamma' Sigma'V CU FI DR Rapporto qc/fs A L S SG kg/m3 kg/m3 kg/cm2 kg/cmq % Mv cm2/kg Limo argilloso poco cons Argilla sabbiosa e limosa Limo argil. molto compatto Argilla sabbiosa e limosa Sabbia Sabbia e limo argilloso Argilla sabbiosa e limosa Limo argil. molto compatto Limo argil. molto compatto Limo argil. molto compatto Analisi di laboratorio Sondaggio 4 Camp. n. (m) Descrizione Gamma C' Cu ø' cv 1 5,50-6,00 Argilla con limo 2,160 1,28 2 7,50-8,00 Limo argillo sabb. 2,051 1,08 5,0* ,00-18,50 Argilla con limo 2,001 0,133 1, ,5* ,50-20,00 Limo argillo sabb. 2,140 0,283 26

31 Denominazione Descrizione CPT di Riferimento Rio Bronzuoli Scatolare 5,75 Luce 2,10 Altezza impalcato 0, ,55 Larghezza Scatolare Fondazione 0, ,00 Lunghezza Muri laterali 0,40 4, Sovraccarico 0, , kg/mq CPT Calcolo di capacità Portante eseguito con la formula generale di Terzaghi - Rio Bronzuoli Fondazione Rettangolare Caratteristiche del del terreno γ 1,85 t/m3 Peso di volume naturale del terreno γ1 1,85 t/m3 Peso di volume del terreno (sopra fond.) ϕ - Angolo d'attrito naturale del terreno cu 7,40 t/m2 Coesione non drenata E - t/m2 Modulo di Young M 189 t/m2 Modulo edometrico ν 0,50 Coefficiente di Poisson Pf 2,40 m ondità della falda da piano campagna Caratteristiche della fondazione Df 0,80 m ondità del piano di posa Df' 0,80 m ondità di posa dal piano escavato L 13,00 m Lunghezza B 5,75 m Larghezza Fattori di Capacità Portante Nc 5,14 Nq 1,00 Nγ - Indice di rigidezza Ir Indice di rigidezza critico Ircri 11,1 Tipo di rottura del terreno Generale 1,09 Sc Fattori correttivi di forma 1,00 Sq 0,82 Sg 1,00 Cc Fattori correttivi di compressibilità 1,00 Cq 1,00 Cγ Contributi relativi ai tre termini Cnc 41,31 3 Coefficiente di sicurezza (Fs) della relazione generale di Cnq 1,48 Terzaghi Cnγ - Calcolo Carico sul Piano di fondazione 14,26 t/m2 142,63 kpa 1,43 kg/cm2 142,63 kn/m2 CPT 18 3 CPT 19 4 Stima dei cedimenti (cedimento espresso in centimetri) 3 (0.79) 4 (0.82)

32 Tabulati e grafici riferiti alle prove penetrometriche statiche CPT 18 CPT 18 Resistenza di punta Resistenza laterale Rapporto qc/fs A L S SG Strati Tipologia Gamma kg/m3 Gamma' Sigma'V kg/m3 kg/cm2 CU kg/cmq FI DR % Mv cm2/kg Limo argilloso poco cons Limo argilloso poco cons Argilla sabbiosa e limosa Limo argilloso poco cons Limo argilloso poco cons Limo argilloso poco cons Argilla sabbiosa e limosa Sabbia FALDA Limo argil. molto compatto Limo argil. molto compatto Argilla sabbiosa e limosa CPT 19 CPT 19 Resistenza di punta Resistenza laterale Rapporto qc/fs A L S SG Analisi di laboratorio Sondaggio Strati Tipologia Gamma kg/m3 Gamma' Sigma'V kg/m3 kg/cm2 CU kg/cmq FI DR % Mv cm2/kg Limo argilloso poco cons Sabbia e limo argilloso Limo argilloso poco cons Argilla sabbiosa e limosa Sabbia e limo argilloso Limo argil. molto compatto FALDA 3.20 Limo argilloso poco cons Limo argil. molto compatto Sabbia Limo argil. molto compatto Limo argilloso poco cons Argilla sabbiosa e limosa Limo argil. molto compatto Limo argil. molto compatto Limo argil. molto compatto Argilla sabbiosa e limosa Limo argil. molto compatto Camp. n. (m) Descrizione Gamma C' Cu ø' cv 1 2,80-3,20 Sabbia e ghiaia 1,790 1 bis 2,80-3,20 Limo sabbioso 1,790 0, ,00-7,50 Limo sabbioso 2,180 1,27 3* ,00-10,50 Argilla limosa 2,270 0,244 1,11 15