_H_ RELAZIONE GEOTECNICA COMUNE DI SANT'AGOSTINO SANT'AGOSTINO (FE) Progetto Definitivo-Esecutivo

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1 COMUNE DI SANT'AGOSTINO PROGETTISTI: SANT'AGOSTINO (FE) Ripristino con miglioramento sismico dell'ex Scuola Media 'Dante Alighieri' STUDIO TECNICO GRUPPO MARCHE Contrada Potenza, Macerata P.Iva Tel azienda certificata ISO 9001:2008 Progetto Definitivo-Esecutivo RELAZIONE GEOTECNICA Repertorio/Posizione Data Verificato da Scala _H_ 2761/01 Agosto 2016 AC N. Descrizione Data Prima Emissione 08/08/2016

2 COMUNE DI SANT'AGOSTINO PROVINCIA DI FERRARA RIPRISTINO CON MIGLIORAMENTO SISMICO DELL'EX SCUOLA MEDIA DANTE ALIGHIERI DA DESTINARE A NUOVA SEDE DEL MUNICIPIO PROGETTO DEFINITIVO-ESECUTIVO RELAZIONE GEOTECNICA Pag. 1 di 26

3 SOMMARIO DESCRITTIVA DELLE OPERE E DEGLI INTERVENTI... 3 DESCRIZIONE DEL PROGRAMMA DELLE INDAGINI E DELLE PROVE GEOTECNICHE... 4 GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA DEI TERRENI... 4 CARATTERIZZAZIONE FISICA E MECCANICA DEI TERRENI E DEFINIZIONE DEI VALORI CARATTERISTICI DEI PARAMETRI GEOTECNICI... 4 VERIFICHE DELLA SICUREZZA E DELLE PRESTAZIONI: IDENTIFICAZIONE DEI RELATIVI STATI LIMITE... 8 CRITERI DI VERIFICA NEI CONFRONTI DEGLI STATI LIMITE ULTIMI (SLU; SLV)... 8 FONDAZIONI DEGLI EDIFICI DI NUOVA REALIZZAZIONE VERIFICA SULLE FONDAZIONI DEL NUOVO EDIFICIO EDIBITO AD ARCHIVIO:...14 VERIFICA SULLE FONDAZIONI DELLA TORRE:...18 VERIFICA SULLE FONDAZIONI DEL CORPO PRINCIPALE:...24 Pag. 2 di 26

4 Descrittiva delle opere e degli interventi La presente relazione riporta i risultati della progettazione geotecnica svolta a corredo del progetto esecutivo relativo all'adeguamento Sismico dell'ex scuola media Dante Alighieri da destinare a Nuova Sede del Municipio. Per la descrizione dei diversi corpi strutturali si rimanda alla Relazione tecnica delle strutture e agli elaborati progettuali. Pag. 3 di 26

5 Descrizione del programma delle indagini e delle prove geotecniche Geologia e geomorfologia dei terreni La relazione geologica di riferimento è quella redatta dal dott. Enrico Taddei il Per la caratterizzazione geologica dei terreni e la geomorfologia si rimanda alla relazione geologica allegata. Caratterizzazione fisica e meccanica dei terreni e definizione dei valori caratteristici dei parametri geotecnici Caratteristiche ge tec iche Si riporta uno stralcio dalla relazione geologica allegata per le caratteristiche geomeccaniche delle terre: "L analisi delle prove penetrometriche consente la ricostruzione del modello geologico e geotecnico del substrato, infatti permette di suddividere il terreno attraversato in intervalli a comportamento omogeneo per quanto riguarda la resistenza meccanica. Si può pertanto individuare la seguente suddivisione; per ogni intervallo vengono forniti i parametri geotecnici che in base a revisione attuale corrispondono a quelli caratteristici ai sensi del DM del " Pag. 4 di 26

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8 Per quanto riguarda il dimensionamento delle strutture di fondazione e la verifica di sicurezza del complesso fondazione-terreno, le sollecitazioni sono state calcolate in accordo al del DM , adottando un secondo modello di calcolo ausiliario in cui è stato considerato un fattore di struttura ridotto di 1,1 volte (per CD B ) così da ottenere azioni amplificate di 1,1. Se tali azioni fossero maggiori di quelle resistenti, tale scelta sarebbe dalla parte della sicurezza. Pag. 7 di 26

9 Verifiche della sicurezza e delle prestazioni: identificazione dei relativi stati limite Sulla base del modello geotecnico di riferimento sono state progettate le fondazioni dei nuovi corpi di fabbrica e sono state verificate quelle relative agli edifici esistenti. Per l individuazione dei corpi e la loro descrizione si rimanda alle relazioni di calcolo specialistiche. Il calcolo della portanza del terreno e la progettazione strutturale degli elementi sono stati condotti secondo l approccio agli Stati Limite suggerito dalle NTC Criteri di Verifica nei confronti degli Stati Limite Ultimi (SLU; SLV) Per ogni stato limite ultimo deve essere rispettata la condizione Ed Rd dove Ed è il valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione Effetto delle azioni e resistenza sono espresse in funzione delle azioni di progetto γ F Fk, dei parametri di progetto Xk /γ M e della geometria di progetto ad. L effetto delle azioni può anche essere valutato direttamente come Ed = γ EEk. Nella formulazione della resistenza Rd, compare esplicitamente un coefficiente γ R che opera direttamente sulla resistenza del sistema. La verifica della suddetta condizione deve essere effettuata impiegando diverse combinazioni di gruppi di coefficienti parziali, rispettivamente definiti per le azioni (A1 e A2), per i parametri geotecnici (M1 e M2) e per le resistenze (R1, R2 e R3). I diversi gruppi di coefficienti di sicurezza sono scelti nell ambito di due approcci progettuali distinti e alternativi. Pag. 8 di 26

10 Nel primo approccio progettuale (Approccio 1) sono previste due diverse combinazioni di gruppi di coefficienti: la prima combinazione è generalmente più severa nei confronti del dimensionamento strutturale delle opere a contatto con il terreno, mentre la seconda combinazione è generalmente più severa nei riguardi del dimensionamento geotecnico. Nel secondo approccio progettuale (Approccio 2) è prevista un unica combinazione di gruppi di coefficienti, da adottare sia nelle verifiche strutturali sia nelle verifiche geotecniche. COEFFICIENTI DA APPLICARE ALLE AZIONI (A1, A2) I valori dei coefficienti parziali delle azioni da assumere per la determinazione degli effetti nelle verifiche agli stati limite ultimi sono riportati nella tabella seguente: COEFFICIENTI DA APPLICARE AI PARAMETRI GEOTECNICI (M1, M2) Il valore di progetto della resistenza Rd può essere determinato: a) in modo analitico, con riferimento al valore caratteristico dei parametri geotecnici del terreno, diviso per il valore del coefficiente parziale γ M specificato nella successiva tabella e tenendo conto, ove necessario, dei coefficienti parziali γ R ; b) in modo analitico, con riferimento a correlazioni con i risultati di prove in sito, tenendo conto dei coefficienti parziali γr ; c) sulla base di misure dirette su prototipi, tenendo conto dei coefficienti parziali γr. Pag. 9 di 26

11 COEFFICIENTI DA APPLICARE ALLE RESISTENZE FONDAZIONI SUPERFICIALI (R1, R2, R3) Nelle verifiche di sicurezza devono essere presi in considerazione tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia a breve sia a lungo termine. Gli stati limite ultimi delle fondazioni superficiali si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali che compongono la fondazione stessa. Le verifiche devono essere effettuate almeno nei confronti dei seguenti stati limite: SLU di tipo geotecnico (GEO): - collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno - collasso per scorrimento sul piano di posa - stabilità globale SLU di tipo strutturale (STR): - raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo l Approccio 1 -Combinazione 2 (A2 + M2 +R2) tenendo conto dei seguenti coefficienti parziali per le resistenze globali: γr= 1,1 Le rimanenti verifiche devono essere effettuate seguendo almeno uno dei due approcci: Approccio 1: - Combinazione 1: (A1 + M1 + R1) - Combinazione 2: (A2 + M2 + R2) Approccio 2: - (A1 + M1 + R3) tenendo conto dei seguenti coefficienti parziali per le resistenze: Pag. 10 di 26

12 FONDAZIONE SU PALI (R1,R2,R3) Nelle verifiche di sicurezza devono essere presi in considerazione tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia a breve sia a lungo termine. Gli stati limite ultimi delle fondazioni su pali si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali che compongono la fondazione stessa. Nel caso di fondazioni posizionate su o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere effettuata la verifica con riferimento alle condizioni di stabilità globale del pendio includendo nelle verifiche le azioni trasmesse dalle fondazioni. Le verifiche delle fondazioni su pali devono essere effettuate con riferimento almeno ai seguenti stati limite, quando pertinenti: SLU di tipo geotecnico (GEO) - collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi assiali; - collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi trasversali; - collasso per carico limite di sfilamento nei riguardi dei carichi assiali di trazione; - stabilità globale; SLU di tipo strutturale (STR) - raggiungimento della resistenza dei pali; - raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali, accertando che la condizione (6.2.1) sia soddisfatta per ogni stato limite considerato. La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo l Approccio 1 - Combinazione 2: (A2+M2+R2) tenendo conto dei coefficienti parziali riportati nelle Tabelle 6.2.I e 6.2.II per le azioni e i parametri geotecnici, e nella Tabella 6.8.I per le resistenze globali. Le rimanenti verifiche devono essere effettuate, tenendo conto dei valori dei coefficienti parziali riportati nelle Tab. 6.2.I, 6.2.II e 6.4.II, seguendo almeno uno dei due approcci: Approccio 1: - Combinazione 1: (A1+M1+R1) - Combinazione 2: (A2+M2+R2) Approccio 2: (A1+M1+R3) Nelle verifiche effettuate con l approccio 2 che siano finalizzate al dimensionamento strutturale il coefficiente γr non deve essere portato in conto. Pag. 11 di 26

13 Il valore di progetto Rd della resistenza si ottiene a partire dal valore caratteristico Rk applicando i coefficienti parziali γr della Tab. 6.4.II. Quando la resistenza caratteristica Rk è dedotta da metodi di calcolo analitici, essa è calcolata a partire dai valori caratteristici dei parametri geotecnici, oppure con l impiego di relazioni empiriche che utilizzino direttamente i risultati di prove in sito (prove penetrometriche, pressiometriche, ecc.). In questo caso il valore caratteristico della resistenza Rc,k (o Rt,k) è dato dal minore dei valori ottenuti applicando alle resistenze calcolate Rc,cal (Rt,cal) i fattori di correlazione ξ riportati nella Tab. 6.4.IV, in funzione del numero n di verticali di indagine: Nell ambito dello stesso sistema di fondazione, il numero di verticali d indagine da considerare per la scelta dei coefficienti deve corrispondere al numero di verticali lungo le quali la singola indagine (sondaggio con prelievo di campioni indisturbati, prove penetrometriche, ecc.) sia stata spinta ad una profondità superiore alla lunghezza dei pali, in grado di consentire una completa identificazione del modello geotecnico di sottosuolo. Le verifiche delle fondazioni su pali devono essere effettuate seguendo almeno uno dei due approcci: Pag. 12 di 26

14 Fondazioni degli edifici di nuova realizzazione L analisi del sistema terreno-fondazione segue le indicazioni dei capitoli 6 e 7.11 del DM ; in particolare, la norma consente di eseguire la verifica secondo uno dei due approcci indicati al punto In questa sede si utilizzerà l Approccio 1 che prevede di impiegare le combinazioni: 1) Combinazione 1: A1 + M1 + R1 2) Combinazione 2: A2 + M2 + R2 con la simbologia conforme a quanto esposto nella suddetta normativa tecnica. Di seguito si riportano le verifiche per la combinazione dinamica e quella statica, individuando, nelle figure allegate, le massime sollecitazioni agenti sul terreno. CONDIZIONE STATICA: La verifica in condizioni statiche viene condotta secondo l Approccio 1 costituito dalle seguenti combinazioni: 1) Combinazione 1: A1 + M1 + R1 2) Combinazione 2: A2 + M2 + R2 CONDIZIONE DINAMICA: Il punto del DM prescrive che nell analisi della fondazione in condizione sismica le azioni sollecitanti da assumere siano quelle minime tra: 1) la forza assiale negli elementi strutturali verticali associata al concomitante valore resistente del momento flettente e del taglio; 2) le sollecitazioni provenienti dalla sovrastruttura amplificate di un coefficiente γrd pari a 1,1 in CD B ; 3) le sollecitazioni derivanti da un analisi elastica della struttura in elevazione eseguita con un fattore di struttura q pari a 1. Pag. 13 di 26

15 Verifica sulle fondazioni del nuovo edificio edibito ad Archivio: La fondazione del nuovo edificio edibito ad Archivio è una fondazione superficiale di tipo a trave rovescia. E' stato scelto di effettuare il piano di imposta della fondazione a circa 2,30m dall'attuale piano campagna in modo da posizionare la nuova fondazione sulla stessa quota delle fondazioni esistenti. Pag. 14 di 26

16 Analisi delle tensioni sul terreno:inviluppo SLU-SLV: Pag. 15 di 26

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18 Essendo Qlim (calcolato con i coefficienti M1)=3.90kg/cm2 avremo: Rd = R Y R = ( R3) = 1.70kgcm 2 Per ogni combinazione di carico statica e sismica è rispettata la disuguaglianza Ed<Rd. Pag. 17 di 26

19 Verifica sulle fondazioni della Torre: In fondazione verrà effettuato un intervento di adeguamento mediante una platea da 80cm opportunamente collegata ai muri esistenti mediante un nuovo muro in c.a. interno e degli speroni che ancorano lo stesso al vecchio muro. In questo modo il peso della torre andrà a gravare anche sulla nuova platea. E' stato volutamente scelto di eliminare i micropali (presenti nel progetto preliminare) in quanto non si ritiene essere un grande vantaggio ai fini statici. Il micropalo, infatti, è notevolmente più rigido di una fondazione superficiale e tale differenza di rigidezza, nel tempo, può creare delle fessure sui muri in elevazione. Il micropalo poteva essere giustificato se in fondazione si fossero generate delle zone di trazione, cioè se l'eccentricità del peso dovuta alle forze orizzontali avesse superato il terzo medio, ma questo non avviene e la fondazione a platea risulta sempre compressa. Inviluppo Tensioni sul terreno SLU-SLV Pag. 18 di 26

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21 Tensioni sul terreno in condizioni statiche di esercizio Verifica sulla fondazione: Pag. 20 di 26

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23 Verifica sulla Portanza del Terreno: Pag. 22 di 26

24 Essendo Qlim (calcolato con i coefficienti M1)=14.70kg/cm2 avremo: Rd = R Y R 14.7 = = 6.40kgcm 2.3( R3) 2 Per ogni combinazione di carico statica e sismica è rispettata la disuguaglianza Ed<Rd. Pag. 23 di 26

25 Verifica sulle fondazioni del corpo Principale: In fondazione si interviene mediante un allargamento della base fondale realizzando due cordoli in c.a. affiancati alla vecchia fondazione e opportunamente collegati da travi gettate in opera. Le opere di consolidamento sono previste in zone ben specifiche, in corrispondenza delle aree in cui si registrano le variazioni più importanti dello stato tensionale. Più precisamente l'intervento in fondazione riguarda: 1. le fondazioni dei muri a una testa che vengono demoliti e ricostruiti a due teste; 2. il collegamento dei plinti nei pilastri esistenti con travi collegate alla fondazione esistente. In tali zone si realizzerà quindi un sistema di ripartizione dei carichi in fondazione composto da cordoli di fondazione, affiancati alla fondazione esistente, e travi di collegamento. La scelta di non estendere l intervento di consolidamento a tutta la fondazione esistente è in linea con quanto previsto al C8.A.5.11: Le informazioni ricavabili dalla storia della costruzione devono essere tenute nel dovuto conto ai fini della scelta degli interventi sulle fondazioni. È in genere possibile omettere interventi sulle strutture di fondazione, nonché le relative verifiche, qualora siano contemporaneamente presenti tutte le condizioni seguenti: x) nella costruzione non siano presenti importanti dissesti di qualsiasi natura attribuibili a cedimenti delle fondazioni e sia stato accertato che dissesti della stessa natura non si siano prodotti neppure in precedenza; y) gli interventi progettati non comportino sostanziali alterazioni dello schema strutturale del fabbricato; z) gli stessi interventi non comportino rilevanti modificazioni delle sollecitazioni trasmesse alle fondazioni; aa)siano esclusi fenomeni di ribaltamento della costruzione per effetto delle azioni sismiche. L inadeguatezza delle fondazioni è raramente la causa del danneggiamento osservato nei rilevamenti post-sisma. Comunque, nel caso in cui la fondazione poggi su terreni dalle caratteristiche geomeccaniche inadeguate al trasferimento dei carichi, o di cedimenti fondali localizzati in atto si provvederà al consolidamento delle fondazioni, attuando uno dei seguenti tipi di intervento, o una loro combinazione opportuna, o interventi equipollenti, previo rilievo delle fondazioni esistenti. Pag. 24 di 26

26 Vengono di seguito mostrate le tensioni allo SLU che le attuali fondazioni scaricano sul terreno una volta effettuati gli interventi di adeguamento sismico progettati. Per quanto riguarda la verifica geotecnica sarebbe superflua in quanto a seguito dell'intervento di adeguamento sismico vi è una diminuzione dei carichi statici permanenti strutturali di circa il 33%, avendo sostituito tutti i solai in c.a con solai misti in acciaio-calcestruzzo. Pag. 25 di 26

27 Si riporta la verifica più significativa, specificando comunque che per ogni combinazione di carico statica e sismica è rispettata la disuguaglianza Ed<Rd. Essendo Qlim (calcolato con i coefficienti M1)=6.6kg/cm2 avremo: Rd = R Y R 6.6 = = 2.80kgcm 2.3( R3) 2 Ed<Rd. Pag. 26 di 26