RT - Relazioni. Adeguamento Ex-Compattatore - Relazione geotecnica

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1 Elaborato Livello Tipo / S tipo RT - Relazioni ETQ Sistema / Edificio / Argomento EMR - Edificio immagazzinamento rifiuti solidi radioattivi Rev. Data 29/11/2013 Centrale / Impianto: GR - Sito di Garigliano Titolo Elaborato: Adeguamento Ex-Compattatore - Relazione geotecnica Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 1 di 27 DWMD/ING Di Ronza S. DWMD/ING Barbella G. DWMD/ING Palumbo P. Incaricato Collaborazioni Verifica DWMD/ING Barbella G. Approvazione / Benestare DWMD/ING Del Lucchese M. Autorizzazione all uso PROPRIETA STATO LIVELLO DI CLASSIFICAZIONE Del Lucchese M. Autorizzato Aziendale

2 INDICE 1 PREMESSA E SCOPO DEL DOCUMENTO RIFERIMENTI Normative Altri documenti di riferimento... 2 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 2 di 27 3 DESCRIZIONE DELL OPERA E DEL SITO Descrizione della struttura Descrizione del sito Caratteristiche terreno di fondazione ex compattatore Pericolosità di sito VALUTAZIONE CAPACITÀ PORTANTE Calcolo capacità portante platea di fondazione Valutazione fattori capacità portante e coefficienti correttivi Analisi in termini di tensioni efficaci (condizioni drenate) Analisi in termini di tensioni totali (condizioni non drenate) Calcolo capacità portante sismica Calcolo capacità portante pali di fondazione Valutazione capacità portante in condizioni drenate Valutazione capacità portante in condizioni non drenate AZIONI SOLLECITANTI E VERIFICHE Verifiche allo stato limite ultimo Verifica capacità portante platea di fondazione Verifica a scorrimento platea di fondazione Verifica capacità portante pali di fondazione Verifica capacità portante sismica Verifiche allo stato limite di esercizio (SLE) CONCLUSIONI ICO Documento Definitivo -- Aziendale 1/26

3 1 PREMESSA E SCOPO DEL DOCUMENTO La presente relazione geotecnica è relativa alle opere di fondazione del deposito da realizzarsi a seguito della demolizione dell edificio Compattatore della centrale del Garigliano. L edificio esistente ha una pianta rettangolare ed un unico piano fuori terra, le fondazioni sono costituite da plinti su pali. A seguito della demolizione dell edificio, la nuova fondazione sarà costituita da una platea di fondazione dello spessore di 60 cm che insiste sui pali di fondazione esistenti. Per il dimensionamento e la verifica degli elementi si fa riferimento al documento [12]. 2 RIFERIMENTI Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 3 di Normative [1] CIRCOLARE N Nuova Circolare delle Norme Tecniche per le Costruzioni, G.U. n 47 del , Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Roma [2] NTC 28. Nuove norme tecniche per le costruzioni, (D.M ) G.U. n 29 del , Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Roma [3] CNR-DT 207/28. Istruzioni per la valutazione delle azioni e degli effetti del vento sulle costruzioni, Consiglio Nazionale di Ricerca, Roma [4] UNI EN :25. Progettazione delle strutture in calcestruzzo Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici, UNI Ente Nazionale Italiano di Unificazione, Milano [5] UNI EN :25. Progettazione delle strutture per la resistenza sismica Parte 5: Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici, UNI Ente Nazionale di Unificazione, Milano 2.2 Altri documenti di riferimento [6] GE I 024. Criteri di progetto delle opere civili: azione sismica [7] GR AD 5. Adeguamento Ex-Compattatore Piano e programma di progettazione [8] GR AD 6. Adeguamento Ex-Compattatore Guida di progetto [9] GR AD 7. Adeguamento Ex-Compattatore Piano di caricamento [10] GR AD 015. Adeguamento Ex-Compattatore Relazione sui materiali [11] GR AD 016. Adeguamento Ex-Compattatore Relazione geologica [12] GR AD 017. Adeguamento Ex-Compattatore Relazione di calcolo [13] GR AD 019. Adeguamento Ex-Compattatore Ante Operam pianta a uota 0.m copertura e sezioni [14] GR AD 020. Adeguamento Ex-Compattatore Ante Operam prospetti [15] GR AD 021. Adeguamento Ex-Compattatore Ante Operam stato di fatto fondazioni ICO Documento Definitivo -- Aziendale 2/26

4 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 4 di 27 [16] GR AD 038. Adeguamento Ex-Compattatore Post Operam architettonico pianta a uota 0.m e copertura [17] GR AD 040. Adeguamento Ex-Compattatore Post Operam architettonico sezioni [18] GR AD 041. Adeguamento Ex-Compattatore Post Operam dettagli costruttivi ed architettonici [19] GR AD 043. Adeguamento Ex-Compattatore Post Operam strutturale interventi in fondazione [20] GR AD 044. Adeguamento Ex-Compattatore - Post Operam strutturale pianta uota -0.05m e uota +6.10m [21] GR AD 047. Adeguamento Ex-Compattatore - Post Operam strutturale pianta e sezioni copertura [22] GR AD 050. Adeguamento Ex-Compattatore - Relazione tecnico-descrittiva opere civili [23] GR AD 070. Adeguamento Ex-Compattatore - Post Operam strutturale tipico armature, platea [24] Relazione di caratterizzazione stratigrafica e geotecnica Studio geotecnico italiano Sogin 2010 [25] GR DT 296. Relazione geotecnica di progetto per fondazioni su pali di grande diametro. SRS Servizi di Ricerche e Sviluppo [26] GR P 082 (2010). Servizio di valutazione sismica dell Edificio Turbina della Centrale del Garigliano - Relazione di caratterizzazione stratigrafica e geotecnica. Rif SGI: R01E01, Studio Geotecnico Italiano, Milano [27] VESIC A.S. (1975). Bearing capacity of shallow foundations. In: Foundations Handbook [28] BEREZANTEV V.G., KHRISTOFOROV V., GOLUBKOV V. (1961). Load bearing capacity and deformation of piled foundation, Paris [29] KISHIDA H. (1967). Ultimate bearing capacity of piles driven into loose sand. Soil and foundations [30] PAOLUCCI R., Pecker (1997). Seismic bearing capacity of shallow strip foundations on dry soil. Soil and foundations 3 DESCRIZIONE DELL OPERA E DEL SITO 3.1 Descrizione della struttura L edificio esistente è costituito da una struttura intelaiata composta da travi e pilastri in cemento armato. La superficie coperta è di 420 m 2 per una capacità di 3230 m 3. L edificio è rappresentato in Figura 1 ed in Figura 2. ICO Documento Definitivo -- Aziendale 3/26

5 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 5 di 27 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 4/26 Figura 1 - Vista esterna edificio compattatore Figura 2 Sezioni ante operam Il sistema di fondazione esistente è costituito da 21 plinti supportati da pali e collegati tramite cordoli in c.a., come è illustrato in Figura 3 ed in Figura 4. Per approfondimenti si veda [15].

6 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 6 di 27 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 5/26 Figura 3 Pianta fondazioni ante operam Figura 4 Sezione fondazioni anteoperam A seguito delle operazioni di smantellamento, verrà realizzato un nuovo deposito temporaneo che avrà la stessa volumetria del precedente edificio (Figura 5). Le principali caratteristiche strutturali del nuovo edificio sono riassunte di seguito: pareti perimetrali realizzate con setti in c.a. di spessore pari a 50cm, copertura realizzata adottando una struttura mista acciaio calcestruzzo, fondazione costituita da una platea supportata da pali (già esistenti).

7 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 7 di 27 La fondazione è costituita da: ICO Documento Definitivo -- Aziendale 6/26 Figura 5 - Pianta post operam Una platea di fondazione di dimensioni in pianta ( m) di spessore 60 cm che insiste sui pali di fondazione esistenti. Essa non è supportata in modo diretto dai pali esistenti, al contrario, uesti ultimi sono vincolati all estremità superiore da plinti in calcestruzzo armato, sui uali viene realizzata la nuova platea. Le operazioni di parziale demolizione e ripristino delle opere di fondazione sono le seguenti: demolizione dei plinti esistenti; abbassamento della uota di scavo con scoprimento dei ferri longitudinali dei pali; getto dei nuovi plinti rigidamente vincolati ai pali; ripristino del piano di posa della platea con magrone e strati di impermeabilizzazione; getto della nuova platea. I pali di fondazione sono pali tipo franki, debolmente armati, del diametro di 50 cm. Tale procedura permette di distribuire in modo efficace le reazioni verticali fornite dai pali di fondazione, evitando così problemi di punzonamento e facilitando la messa in opera dello strato di impermeabilizzazione. In Figura 6 è rappresentata la sezione post operam dell opera mentre in Figura 7 la pianta delle fondazioni a seguito degli interventi di smantellamento e realizzazione dei nuovi plinti sotto la platea di fondazione.

8 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 8 di 27 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 7/26 Figura 6 - Sezione trasversale post operam

9 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 9 di 27 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 8/26 Figura 7 Pianta fondazioni post operam Come si nota dalla Figura 7, rispetto alla soluzione originaria; i nuovi plinti hanno forma uadrata. Gli elementi di collegamento, che nella versione esistente sono rappresentati da travi in cemento armato, in uella post operam sono costituiti dalla platea di fondazione dello spessore di 60 cm. Per approfondimenti si veda [19], [20], [23]. 3.2 Descrizione del sito L impianto sorge nel comune di Sessa Aurunca, in provincia di Caserta, in un'ansa del fiume Garigliano (Figura 8). Il fiume, in uesto tratto, segna il confine fra le province di Caserta e di Latina e, dopo un percorso di circa 10 km, sfocia in mare con un estuario. Il terreno circostante l impianto è di proprietà della Sogin e si estende su un'area di circa 120 ettari. Il tratto terminale della pianura alluvionale del fiume Garigliano è delimitato a Nord-Ovest dai monti Aurunci orientali, costituiti da carbonati e sedimenti terrigeni meso-cenozoici, a Nord-Est dall edificio vulcanico uaternario di Roccamonfina, a Sud-Est dalla dorsale del Monte Massico (carbonati mesozoici) e a Sud-Ovest dalla linea di costa tirrenica. Il piano campagna originario della centrale era a circa + 6, 7 metri s.l.m.; l innalzamento della uota piazzale mediante rilevato (spessore circa 3 metri) è dovuto all esigenza di porre la centrale al riparo dall esondazione del fiume.

10 Fiume Garigliano Monti Aurunci Mare Tirreno Roccamonfina Sito Monte Massico Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 10 di 27 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 9/26 Figura 8 Inuadramento centrale nucleare del Garigliano Al fine di caratterizzare dal punto di vista fisico-meccanico uella parte di sottosuolo che influenza il comportamento dell opera occorre considerare vari elementi: Costituzione del sottosuolo; Geometria stratificazioni; Presenza e regime acue sotterranee; Proprietà fisico-meccaniche dei terreni; Stati tensionali etc. 3.3 Caratteristiche terreno di fondazione ex compattatore Le caratteristiche del terreno di fondazione dell opera in esame sono ricavate da uanto indicato in [riferimento relazione geologica GR AD 016 e relazione di modellazione sismica GR AD 135], a cui si rimanda per ulteriori dettagli. Di seguito si riporta la stratigrafia di riferimento adottata nel presente documento. Strato Tipo Descrizione da 0 a 5 m R Rilevato ENEL limo-sabbioso, poco o mediamente addensato, con isolati livelli più ghiaiosi in particolare alla base del rilevato

11 da 5 a 10 m LS Limo sabbioso con presenza di pomici millimetriche grigiastre e livelli decimetrici sabbiosolimosi, di aspetto compatto, con colore marrone, resistenza penetrometrica CPT media pari a 3MPa da 10 a 20 m SL Sabbia grossolana eterogenea, mediamente addensata, di colore grigio da 20 a 25 m LS Limo sabbioso argilloso, colore grigiastro, di aspetto compatto, con alternanza di livelli a prevalente componente sabbiosa e livelli a prevalente componente argillosa e con frammenti carboniosi da 25 a 35 m S Sabbia limosa grigiastra mediamente addensata, resistenza penetrometrica CPT da 10 a 20 MPa da 35 a 45 m S Si assume la presenza di sabbia eterogenea mediamente addensata, con caratteristiche migliori rispetto allo strato superiore Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 11 di 27 Per approfondimenti si veda [11]. ICO Documento Definitivo -- Aziendale 10/26 Tabella 1 Strati terreno Si assume il livello della falda ad 8 metri dal piano campagna. Figura 9 Profilo geotecnico di riferimento

12 Strato Tipo G0 [MPa] ϒ [kn/m 3 ] Φ [ ] E [MPa] Dr [%] cu [kpa] 0 5 metri R metri LS metri SL metri LS metri S metri S Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 12 di Pericolosità di sito ICO Documento Definitivo -- Aziendale 11/26 Tabella 2 Caratterizzazione geotecnica Il terreno interessato dalle opere in progetto, dal punto di vista della velocità media delle onde sismiche di taglio nei primi 30 metri (Vs,30), è classificabile ai sensi della normativa vigente in categoria C: Depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate, o di argille di media consistenza, con spessori variabili da diverse decine fino a centinaia di metri, caratterizzati da valori di Vs,30 compresi tra 180 e 360 m/s. Per la valutazione degli spettri di risposta si fa riferimento al del documento [12]. Si riportano in breve i risultati: T R [anni] a g [g] F 0 T C * [s] Tabella 3 - Valori di ag,f0, TC*

13 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 13 di 27 Figura 10 - Spettri di progetto componente orizzontale per l analisi sismica (smorzamento 5%), TR= 5 anni e TR = 1240 anni 4 VALUTAZIONE CAPACITÀ PORTANTE La determinazione della capacità portante (o carico limite lim) rappresenta la valutazione della pressione massima che una fondazione può trasmettere al terreno prima che uesto raggiunga la rottura. Lo studio teorico per il calcolo della capacità portante al uale si fa riferimento in uesta relazione è uello di Terzaghi (1943). Tale studio schematizza il terreno come un mezzo continuo, omogeneo e isotropo, a comportamento rigido plastico e per il uale vale il criterio di rottura di Mohr-Coulomb. 4.1 Calcolo capacità portante platea di fondazione La capacità portante di una fondazione superficiale viene valutata attraverso formule approssimate trinomie, ottenute dalla somma di tre componenti, che rappresentano rispettivamente la coesione, l'attrito interno e l effetto stabilizzante offerto dalla porzione di terreno laterale all opera di fondazione. La soluzione, per fondazione nastriforme con carico verticale centrato, è espressa nella forma: lim 1 γ B N 2 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 12/26 γ c N c N dove N, Nc,Nϒ sono uantità adimensionali, detti fattori di capacità portante, funzioni dell angolo d attrito e della forma della superficie di rottura considerata. Per i fattori N ed Nc relativi rispettivamente alla coesione e

14 al sovraccarico, esistono euazioni teoriche, mentre per il fattore N, che tiene conto dell influenza del peso del terreno esistono solo formule empiriche approssimanti. Come detto la formula del carico limite è valida solo nelle ipotesi assunte (stato di deformazione piana, rottura generale, carichi verticali centrati, piano di posa e campagna orizzontali, terreno omogeneo). Nelle applicazioni ueste limitazioni vengono rimosse moltiplicando i tre termini con opportuni coefficienti correttivi. Nel caso della fondazione in esame, il volume significativo del bulbo di pressione investe almeno tre strati di terreno [3.3]. Nel seguito si assume conservativamente come riferimento per il calcolo della capacità portante lo strato di terreno con le caratteristiche fisico-meccaniche peggiori Valutazione fattori capacità portante e coefficienti correttivi Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 14 di 27 Fattori N, Nc,Nϒ Si riporta in seguito la valutazione dei tre fattori di capacità portante relativi ai primi tre strati del terreno di fondazione: ICO Documento Definitivo -- Aziendale 13/26 [m] [ ] N c N ϒ N Strato Strato Strato Tabella 4 Fattori capacità portante I fattori di capacità portante sono stati valutati con le seguenti formulazioni: N c N 1 ctgφ ; N 2N 1 tgφ ; N e πtgφ Inclinazione piano di posa e/o della superficie del terreno tg 2 π φ 4 2 Per tener conto, nella valutazione del carico limite, dell inclinazioni del piano di posa e della superficie del terreno si valutano determinati coefficienti correttivi. Per l inclinazione del piano di posa si ha: α α γ 1 εtg ;α 2 c α 1 α N tg c.

15 dove ε rappresenta l angolo di posa della fondazione. Nel caso in esame l angolo di posa della fondazione è nullo e uindi i coefficienti sono tutti unitari. Analogamente, per l inclinazione della superficie del terreno si ha: β 1 tgω 2 cosωoβ c β 1 β ;β N tg c γ β cosω dove ω è l angolo di inclinazione della superficie del terreno di fondazione. Nel caso in esame la superficie del terreno è piana e i coefficienti sono tutti unitari. Eccentricità del carico Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 15 di 27 Per tenere conto della riduzione di capacità portante dovuta all eccentricità del carico si assume l ipotesi che la struttura di fondazione sia rigida e che il terreno di appoggio sia costituito da elementi indipendenti (incapaci di trasmettere sforzi di taglio), con comportamento elastico-perfettamente plastico non resistente a trazione. Se si ha un carico verticale eccentrico, si tiene conto di tale eccentricità considerando una fondazione di dimensioni ridotte in cui la risultante dei carichi cada nel suo baricentro. In particolare si ha una fondazione con dimensioni: ' B ' B 2e ;L L 2e ICO Documento Definitivo -- Aziendale 14/26 B L Nel caso in esame, il piano di caricamento ideato, consente di avere una situazione di carico uasi centrato, infatti l eventuale eccentricità massima è pari a: e L M N 0.1. La condizione più gravosa da prendere in considerazione è l eventualità che si carichi una porzione di deposito mentre l altra si lasci per un determinato periodo scarica. In ueste condizioni, mentre sul lato corto la risultante dei carichi è centrata, sul lato lungo l eccentricità (el) della risultante del carico è dell ordine di 3.50 metri (Figura 11). Di conseguenza si ottiene una fondazione con le seguenti dimensioni: B = B = 17. metri; L = metri.

16 Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 16 di 27 Fattori di forma ICO Documento Definitivo -- Aziendale 15/26 Figura 11 Risultante dei carichi eccentrici Per fondazioni con forma in pianta diversa dalla striscia indefinita l analisi diviene tridimensionale e, nel caso generale, non esistono soluzioni in forma analitica chiusa. Nella pratica progettuale si applica la formula generale del carico limite, moltiplicando i tre termini con altrettanti coefficienti correttivi di forma: sc, s, sϒ. In particolare, per fondazioni rettangolari in pianta si adottano le seguenti espressioni (Vesic 1975): s B 1 tg;s L c 1 B L N N c ;s γ Per i tre strati considerati si ottengono dunue i valori riportati in Tabella 5. B L

17 [m] [ ] s c s ϒ s Strato Strato Strato Tabella 5 Fattori di forma Rottura per punzonamento Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 17 di 27 Una tipologia di rottura diversa da uella con comportamento generale è la rottura per punzonamento. Vesic (1975) ha studiato in via approssimata il fenomeno della rottura per punzonamento, suggerendo di moltiplicare il carico limite per tre coefficienti correttivi [27]. Dalla verifica effettuata risulta che la rottura avviene con comportamento generale e uindi si pongono i coefficienti correttivi pari all unità Analisi in termini di tensioni efficaci (condizioni drenate) Nell analisi di capacità portante in termini di tensioni efficaci, la resistenza del terreno è definita mediante i parametri c e. Per la valutazione corretta del carico limite occorre considerare l inclinazione del carico. Inclinazione del carico Nel caso in cui il carico agente formi un angolo δ con la normale alla fondazione, e che uindi abbia una componente verticale ICO Documento Definitivo -- Aziendale 16/26 v e ed una componente orizzontale scorrimento al contatto tra fondazione e terreno, oppure per rottura del terreno di fondazione. La resistenza allo scorrimento è data dall espressione c tg. H, Lim Nel caso in esame Si ottiene dunue: H,Lim = 250 kn. v v 465kN; H 51kN ; δ 0.11 I tre coefficienti correttivi con i uali valutare il carico limite, per terreni incoerenti sono: ξ m m1 1 tgδ ;ξ 1;ξ 1 tgδ c di conseguenza i coefficienti sono tutti pari all unità. γ. H v tgδ, la rottura può verificarsi per ; nel caso in esame l angolo di inclinazione risulta molto piccolo e

18 Si ottiene un valore del carico limite pari a: lim = 2030 kn/m 2 Il valore di carico limite ottenuto è stato determinato facendo riferimento alle proprietà dei primi tre strati (considerando uello con caratteristiche peggiori) [Tabella 2] e considerando i fattori correttivi valutati al Si rammenta inoltre la presenza della falda alla profondità di 8 metri dal piano campagna Analisi in termini di tensioni totali (condizioni non drenate) Nell analisi di capacità portante in condizioni non drenate, la resistenza del terreno è definita convenzionalmente mediante il parametro cu. (criterio di rottura di Tresca espresso nella forma τ = cu). In uesto caso i fattori di capacità portante valgono Nϒ=0; Nc=5.14; N=1. Si ottiene: Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 18 di 27 lim = kn/m 2 Il valore di carico limite ottenuto è stato determinato facendo riferimento alle proprietà del secondo strato [Tabella 2]. 4.2 Calcolo capacità portante sismica Numerose indagini di natura sperimentale e studi teorici hanno dimostrato che l azione sismica modifica la capacità portante di fondazioni superficiali con particolare riferimento ai terreni granulari. Durante un terremoto, infatti, il passaggio delle onde sismiche crea delle forze di inerzia nel terreno le uali sono euilibrate da uno stato tensionale di natura dinamica principalmente legato al taglio orizzontale, ma nello stesso tempo, in fondazione si manifestano altre forze dovute all inerzia della sovrastruttura. Sulla base di uesti studi nascono i concetti di: ICO Documento Definitivo -- Aziendale 17/26 Effetto cinematico: dovuto all inerzia del suolo nei confronti della fondazione, che tiene conto del meccanismo di rottura sulla fondazione stessa; Effetto inerziale: dovuto alle azioni sismiche che agiscono sulla sovrastruttura che trasferiscono uno sforzo di taglio sulla fondazione (Maugeri & Novità, 24). Appare uindi chiaro che le classiche formulazioni in campo statico non risultano assolutamente esaustive per uesto tipo di problema. Il problema della capacità portante in campo sismico è legato alle caratteristiche sismiche di un sito, sia in termini di eventi attesi, in funzione delle prestazioni richieste all opera, sia in termini di risposta sismica locale. In particolare, tali caratteristiche vengono espresse attraverso: Accelerazione orizzontale massima (ag) attesa al suolo per sito di riferimento rigido (privo di amplificazione);

19 Fattore di amplificazione (S= Ss xst), che tiene conto delle caratteristiche stratigrafiche e topografiche proprie del sito di costruzione. Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 19 di 27 Dall accelerazione orizzontale massima attesa e dal fattore di amplificazione si ottengono i coefficienti sismici orizzontale e verticale, espressi come segue: ICO Documento Definitivo -- Aziendale 18/26 k a S g k 0.5 k h g ; v h I coefficienti Kh e Kv, nella maggior parte dei metodi di calcolo della capacità portante di terreni granulari in campo sismico, sono utilizzati per modificare i classici fattori di capacità portante N, Nc ed Nγ. Di seguito si fa riferimento al metodo di Paolucci e Pecker (1997) [30] per il calcolo della capacità portante sismica: Il metodo tiene conto dell inerzia del suolo, ovvero dell effetto del sisma sulla fondazione. Il calcolo si basa su una formulazione empirica che approssima i risultati di un approccio cinematico che tiene conto sia dell eccentricità del carico che del contributo dell inerzia. In definitiva il metodo consiste nel calcolo di tre coefficienti funzione di: Forza orizzontale; Eccentricità del carico; Inerzia del terreno La capacità portante della fondazione in campo sismico si ottiene moltiplicando i tre coefficienti per il valore di carico limite in campo statico. La formulazione generale risulta: v lim,d h v h v v T N e i 3 lim,s ; v e e B dove lim,s è il carico limite in condizioni statiche. Si ottiene: v h = 0.66; v e = 0.98; v i = 0.67; 1.8 ; k h vi 1 tanφ dove T è la risultante delle forze parallele al piano di posa della fondazione (Taglio), N è la risulte degli sforzi normali, B è la base della fondazione ed e l eccentricità del carico. I valori sono elencati di seguito: T = 51 kn; N = 465 kn; B = 17. metri; e = 0.10; Kh = 0.192; = 34. I valori utilizzati per il calcolo di Kh sono desunti dal del documento [12] ; si ottiene di conseguenza: lim,d = kn/m 2 per terreni incoerenti. Il problema della trattazione della capacità portante sismica per terreni coesivi, al contrario di uanto visto per i terreni granulari, manca di studi approfonditi che dimostrino una riduzione sostanziale della capacità portante in presenza di eccitazione sismica. Si fa in ogni caso presente che tutti gli studi condotti portano ad 0.35

20 affermare che il comportamento della capacità portante di fondazioni superficiali in termini di tensioni totali, non risulta influenzato dal sisma. 4.3 Calcolo capacità portante pali di fondazione Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 20 di 27 La procedura adottata per il calcolo del carico limite è basata sull analisi della rottura del complesso paloterreno, assimilando il palo ad un corpo rigido ed il terreno ad un continuo rigido plastico. Tale analisi viene svolta con metodi non dissimili da uelli adottati per lo studio del carico limite delle fondazioni dirette; per i pali tuttavia il problema al contorno si presenta più complesso (geometria assialsimmetrica invece che piana, necessità di considerare la resistenza del terreno posto lateralmente al palo, la necessità di considerare le caratteristiche dell interfaccia palo-terreno). Il carico limite di un palo Qlim viene convenzionalmente suddiviso in due aliuote, la resistenza alla punta P e la resistenza laterale S. Q Lim πd P S 4 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 19/26 2 L p πd s dz 0 dove p è la resistenza unitaria alla punta ed s la resistenza allo scorrimento all interfaccia laterale paloterreno, d il diametro ed L la lunghezza del palo Valutazione capacità portante in condizioni drenate Analogamente alle fondazioni dirette, per il calcolo della resistenza alla punta si pone: p N σ VL N c c dove σvl rappresenta la tensione litostatica verticale alla profondità L. In condizioni drenate si assume c =0 e uindi si ha: ' p N σ VL Il coefficiente N secondo Berezantzev et al. (1961) [28] risulta funzione decrescente del rapporto L/d, oltre che funzione crescente dell angolo d attrito (Figura 12). Per uanto riguarda il valore dell angolo d attrito da assumere, esso deve tener conto della densità relativa e del livello di tensione. Detto del deposito indisturbato, Kishida (1967) [29] suggerisce di assumere: φ' φ' 140 /2 per pali battuti; dunue si ottiene: φ 1 ' l angolo d attrito

21 [m] 1 [ ] [ ] L/d N Strato Strato Strato Tabella 6 Angoli d attrito con le correzioni di Kishida per pali battuti Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 21 di 27 dove N = 40; σ VL = kn/m 2 ; si ottiene uindi: plim = 9140 kn/m 2 ; Plim = 9140πd 2 /4 = 1795 kn. ICO Documento Definitivo -- Aziendale 20/26 Figura 12 Valori di N secondo Berezantzev et al. (1961) Si omette nel calcolo in modo cautelativo il contributo della resistenza laterale, uindi il valore Q lim = P lim = 1795 kn rappresenta la capacità portante di un singolo palo in condizioni drenate Valutazione capacità portante in condizioni non drenate In condizioni non drenate si assume c=cu e p σ VL N c c u φ 0 ; si ottiene uindi per la resistenza alla punta

22 Il valore di Nc al uale si perviene con le varie teorie è compreso fra 8 e 12 circa; tenendo anche conto dell importanza relativamente modesta della resistenza alla punta in condizioni non drenate, si pone in genere Nc=9. Si ha dunue: plim = kn/m 2 ; Plim = πd 2 /4 = kn. Per la valutazione della resistenza laterale, si assume: s αc u dove l adesione α è un aliuota della coesione non drenata cu, ed in particolare, per pali battuti, e per 25 cu 70, α cu slim = kn/m 2 ; Slim = 36.25πdL = kn. ; Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 22 di 27 Dunue Q lim = P lim + S lim = kn Q lim = kn rappresenta la capacità portante di un singolo palo in condizioni non drenate. 5 AZIONI SOLLECITANTI E VERIFICHE Le norme tecniche per le costruzioni NTC28 [2], utilizzano il metodo degli stati limite ed i coefficienti di sicurezza parziali da applicare rispettivamente alle azioni (A), alle caratteristiche dei materiali (M) e alle resistenze (R). 5.1 Verifiche allo stato limite ultimo Per le verifiche allo stato limite ultimo, al delle NTC28 [2], si descrivono due possibili approcci nei confronti degli stati limite: l approccio 1 con due combinazioni e l Approccio 2 con una sola combinazione. Ai fini della verifica della capacità portante, si fa riferimento all Approccio 2: (A1+M1+R3) ICO Documento Definitivo -- Aziendale 21/26 Tabella 7 coefficienti parziali ϒR per le verifiche agli stati limite ultimo di fondazioni superficiali Verifica capacità portante platea di fondazione Per le fondazioni superficiali i coefficienti relativi alle azioni ed ai parametri del terreno sono elencati al delle Norme tecniche per le costruzioni del 28 [2]. Si riportano in breve le tabelle:

23 Tabella 8 Coefficienti parziali per le azioni Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 23 di 27 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 22/26 Tabella 9 Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno Il carico totale trasmesso dalla struttura in elevazione vedi [12] è Q = kn/m 2 Applicando il coefficiente R3 sulle resistenze si ottiene: La verifica risulta soddisfatta. Condizioni drenate Condizioni non drenate Azione agente (Approccio 2) QRd = kn/m 2 QRd = kn/m 2 QEd = kn/m 2 Tabella 10 Verifiche capacità portante platea di fondazione Verifica a scorrimento platea di fondazione Per la verifica a scorrimento si ottiene La verifica risulta soddisfatta. Resistenza Azione agente (Approccio 2) QRd = kn QEd = 51 kn

24 5.1.3 Verifica capacità portante pali di fondazione In generale, le verifiche dovrebbero essere condotte a partire dai risultati di analisi di interazione tra il terreno e la fondazione costituita dai pali e dalla struttura di collegamento (fondazione mista a platea su pali) che porti alla determinazione dell aliuota dell azione di progetto trasferita al terreno direttamente dalla struttura di collegamento e di uella trasmessa dai pali. Nei casi in cui l interazione sia considerata non significativa o, comunue, si ometta la relativa analisi, le verifiche SLU e SLE, condotte con riferimento ai soli pali, dovranno soddisfare uanto riportato ai e delle NTC28 [2]. L approccio utilizzato per le verifiche è l Approccio 2 e i coefficienti parziali per le azioni e per le proprietà geotecniche dei terreni sono uelli riportati in Tabella 8 ed in Tabella 9; mentre i coefficienti di sicurezza da applicare alle resistenze sono riportati in Tabella 8: Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 24 di 27 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 23/26 Tabella 11 - coefficienti parziali ϒR da applicare alle resistenze caratteristiche Dunue si ottengono, applicando i coefficienti presenti nella Tabella 11, per pali infissi, i seguenti valori di resistenze di progetto dei pali di fondazione: Palo singolo Palificata (66 pali) Condizioni drenate Condizioni non drenate Condizioni drenate Condizioni non drenate QRd = 1560 kn QRd = 860 kn QRd = 1030 kn QRd = 340 kn Tabella 12 Valori carico limite pali di fondazione Le azioni da confrontare con le resistenze determinate si desumono da [12]. Il valore Il carico totale trasmesso dalla struttura in elevazione è Q = kn/m 2. Nell ipotesi che la platea di fondazione sia rigida in modo da trasferire uniformemente i carichi ai singoli pali, si ricavano due azioni (provenienti da analisi diverse) gravanti sui pali di fondazione; ai fini della verifica si considera l azione più gravosa tra le due: 1. La prima si ottiene dividendo il peso totale gravante sul terreno di fondazione per il numero totale di pali; 2. La seconda si ottiene isolando un gruppo di tre pali (al di sotto di un plinto di fondazione) e valutando il carico agente considerando l area di influenza. Dalla prima valutazione si ottiene:

25 Q Q Atot n pali 1, ed 704kN ; Per uanto riguarda la seconda procedura si individua come area maggiormente caricata l area centrale al di sotto dei rifiuti in calcestruzzo (Figura 13). L area di influenza è pari ad m 2.Si ottiene: Q * Q A n pali 2, ed infl Dove Q* è l aliuota di Q depurata del carico dovuto ai setti perimetrali (in uanto è molto verosimile che il peso dei setti venga trasmesso sui pali posti lungo il perimetro esterno. Di conseguenza si ottiene: Q2, ed 975kN Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 25 di 27 Confrontando i valori con le resistenze ottenute si ha: ICO Documento Definitivo -- Aziendale 24/26 Palo singolo Figura 13 definizione area influenza Azioni Condizioni drenate Condizioni non drenate Procedura 1 Procedura 2 QRd = 1560 kn QRd = 860 kn Q1,ed = 704 kn Q2,ed = 975 kn Tabella 13 Verifiche capacità portante pali di fondazione

26 Quindi la verifica nel caso di condizioni non drenate e per Q2,ed non risulta verificata. Al della NTC28 si legge: Nel caso in cui il soddisfacimento della condizione di verifica a carico limite sia garantito dalla sola struttura di collegamento posta a contatto con il terreno secondo uanto indicato al , ai pali può essere assegnata la sola funzione di riduzione e regolazione degli spostamenti Verifica capacità portante sismica La verifica della capacità portante sismica si effettua a partire dai risultati ottenuti al 4.2. La capacità portante sismica va confrontata con l azione gravante sulla fondazione. In particolare, per la verifica è stato utilizzato l Approccio 2 riportato nella NTC28 [2]. Resistenza Azione agente (Approccio 2) Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 26 di 27 La verifica è soddisfatta. ICO Documento Definitivo -- Aziendale 25/26 QRd = kn/m 2 QEd = kn/m Verifiche allo stato limite di esercizio (SLE) Le opere e i sistemi geotecnici devono essere verificati nei confronti degli stati limite di esercizio. Mentre la valutazione della resistenza del sistema fondazione terreno è importante per garantire che si abbia un adeguato margine di sicurezza nei riguardi di un possibile meccanismo di collasso, la valutazione della rigidezza del sistema è importante per garantire che i cedimenti sotto le azioni di esercizio siano compatibili con la statica e la funzionalità dell opera. A tale scopo si procede con una verifica dei cedimenti della struttura in esame. Si può affermare con certezza che il terreno sottostante l opera da realizzare ha esaurito i processi di consolidazione ai uali, durante gli anni, è stato sottoposto. Pertanto, per terreni che si trovano in ueste condizioni, ai fini del calcolo dei cedimenti, vanno considerati i carichi aggiuntivi (carico netto) rispetto a uelli ai uali è sottoposto. La demolizione dell edificio esistente comporterà uno scarico elastico del terreno (retta di scarico); la ricostruzione e il caricamento dell edificio nuovo invece comporterà un ricarico del terreno fino al punto antecedente la demolizione e successivi incrementi dovuti ad eventuali carichi aggiuntivi. È dunue necessario conoscere i carichi agenti durante la fase di esercizio dell edificio in esame. Le differenze sostanziali di carichi tra il vecchio ed il nuovo edificio sono rappresentati unicamente dalla diversa struttura di fondazione progettata rispetto alla uella esistente: vedi 3.1. La struttura in elevazione, la copertura e il contenuto presente nei due edifici sono dello stesso ordine di grandezza e, di conseguenza, si ritiene non influiscano sul calcolo dei cedimenti. La differenza più importante ai fini del calcolo dei pesi è la presenza di

27 una platea di fondazione dello spessore di 60 cm in luogo di un graticcio di travi in c.a. e di un solaio di spessore dell ordine dei trenta centimetri. Il carico di esercizio della nuova struttura è pari a 70 kn/m 2, mentre il carico di esercizio della struttura esistente è circa 65 kn/m 2. Si ritiene tale incremento dei carichi ininfluente ai fini del calcolo dei cedimenti e si ritiene la verifica allo stato limite di esercizio soddisfatta. 6 CONCLUSIONI La fondazione progettata per l edificio ex compattatore risponde ai reuisiti di resistenza e rigidezza dettati dalla normativa italiana e risulta essere verificata in tutte le situazioni di carico, garantendo ampi margini di sicurezza. Il sistema informatico prevede la firma elettronica pertanto l'indicazione delle strutture e dei nominativi delle persone associate certifica l'avvenuto controllo. Elaborato del 29/11/2013 Pag. 27 di 27 ICO Documento Definitivo -- Aziendale 26/26