REGIONE LOMBARDIA - PROVINCIA DI PAVIA

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1 REGIONE LOMBARDIA - PROVINCIA DI PAVIA PORTALBERA STRADELLA CANNETO PAVESE MONTESCANO MONTU' BECCARIA MONTECALVO VERSIGGIA SANTA MARIA DELLA VERSA GOLFERENZO RIPRISTINO SEZIONE DI DEFLUSSO MEDIANTE SVASAMENTO E CONSOLIDAMENTO SPONDE E DIFESE SPONDALI LUNGO IL TORRENTE VERSA CUP I19H CIG PROGETTO ESECUTIVO Elaborato: RELAZIONE GEOTECNICA 4 Data: 09/2012 R.T.P. composto da: Capogruppo: Mandante: Sede operativa: Via Sant'Invenzio 2, Pavia - P.IVA/C.F Tel Fax Via Vittorio Emanuele Chieri (Torino) Cod. Fisc. e Part. IVA Tel Fax Dott. Geol. Manuel Elleboro Ing. Virgilio Anselmo Ordine dei Geologi del Piemonte n. 585 Ordine degli Ingegneri di Torino n Dott. Geol. Paola Sala Ordine dei Geologi della Lombardia n. 1237

2 Sommario 1. Premessa Analisi geotecnica Verifiche di stabilità delle opere di contenimento Valutazione delle spinte Effetto del terreno Effetto del sovraccarico Verifiche di stabilità Caratteristiche geometriche e meccaniche Calcolo della spinta attiva Verifica di scorrimento Verifica al ribaltamento Capacità portante Stabilità globale... 9

3 1. PREMESSA La presente Relazione geotecnica è stata redatta in ottemperanza a quanto riportato all art. 35 del D.P.R n. 207 a corredo della progettazione definitiva dell intervento Ripristino sezione di deflusso mediante svasamento e consolidamento sponde e difese spondali lungo il Torrente Versa CUP I19H CIG (affidata al R.T.P. Dott. Geol. Manuel Elleboro Ing. Virgilio Anselmo nel settembre 2011), successiva all approvazione del rispettivo progetto preliminare, definitivo e ad integrazione, dello Studio idrogeologico ed idraulico a scala di sottobacino del Torrente Versa finalizzato alla definizione degli interventi di sistemazione necessari sul tratto medio-inferiori del bacino (affidato al R.T.P. Ing. Giuseppe Barbero Ing. Roberto Montagna realizzato nell aprile 2011), nel seguito denominato semplicemente studio. 2. ANALISI GEOTECNICA Nel progetto non sono previste opere in conglomerato cementizio, ma vengono impiegate tipologie costruttive facenti parte dell ingegneria naturalistica. Tali tipologie consistono nell accoppiamento fra materiali naturali (legno, pietra, vegetazione, ) con i materiali classici da costruzione (acciaio, calcestruzzo, ). Date le caratteristiche dei materiali impiegati non si prevedono costruzioni monolitiche (quali, ad esempio, muri di contenimento), ma la peculiarità principale è l unione di singoli elementi al fine di costituire l opera finita. Ciò consente in esercizio ai manufatti finiti di garantire elevate deformazioni e scorrimenti reciproci degli elementi senza sostanziali perdite nei riguardi della stabilità dell insieme. Inoltre, dato il peso specifico dei materiali di origine naturale minore rispetto ai normali materiali da costruzione, si riscontrano meno problematiche in termini di capacità portante dei terreni di fondazione. Pertanto, viste le modeste dimensioni delle opere in progetto e per le motivazioni sopra esposte, non sono state condotti sondaggi geotecnici sui terreni per determinare le loro caratteristiche geo-meccaniche. Dai sopralluoghi condotti in sito le tipologie di fondazione delle opere in progetto sono state determinate in base all esperienza e alle rimostranze di eventuali affioramenti rocciosi nei pressi degli interventi, delle caratteristiche dei materiali del letto del fiume, da eventuali movimento franosi in atto e da opere già eseguite nei pressi degli interventi. 1

4 3. VERIFICHE DI STABILITÀ DELLE OPERE DI CONTENIMENTO La verifica viene condotta in termini di stabilità alla traslazione, al ribaltamento e alla capacità portante del manufatto di contenimento in massi. Si trascura la stabilità globale. Il calcolo viene condotto seguendo il metodo semiprobabilistico di verifica agli Stati Limite Ultimi (SLU), come quanto stabilito al delle NTC, nel quale vengono trattati i muri di sostegno e la altre strutture miste ad essi assimilabili, come le scogliere in massi. Le ipotesi assunte nella verifica sono: coesione del terreno trascurata; calcolo della spinta attiva con la teoria di Coulomb; spinta passiva terreno a valle trascurata; componente verticale spinta attiva trascurata; spinta idrostatica a monte del paramento ignorata. Le verifiche vengono condotte nei confronti del caso. In generale, nell approccio agli SLU ad ogni categoria di sollecitazione viene assegnato un coefficiente di sicurezza specifico se tale azione produce effetti favorevoli o sfavorevoli sulla struttura VALUTAZIONE DELLE SPINTE EFFETTO DEL TERRENO La Figura 3-1 rappresenta graficamente il calcolo della spinta attiva del terreno sull opera di sostegno, ottenuta come risultante delle azioni agenti sul cuneo di terreno spingente, in condizioni statiche. Figura 3-1 Spinta attiva del terreno in condizioni statiche (teoria di Coulomb). 2

5 Note le caratteristiche geometriche del manufatto e del terrapieno è possibile determinare l angolo di inclinazione rispetto all orizzontale del cuneo spingente e l intensità della spinta attiva, determinata dalla relazione: S a ( ψ) = γ H K ( ψ) a nella quale K a ( ) è il coefficiente di spinta attiva a riposo: K a dove: = sin sin( ψ ϕ' ) ( π α ψ + δ + ϕ' ) H altezza del manufatto; sin ( π α ψ ) sin( ε + α ) 2 sin( ψ ε ) sin α angolo di inclinazione del piano di campagna a monte del muro rispetto all orizzontale; angolo di inclinazione del paramento interno del manufatto rispetto all orizzontale; angolo di attrito interno manufatto-terreno. L angolo max che massimizza la spinta attiva si ottiene risolvendo l equazione: ds a dψ = 0 dalla quale si ottiene: ψ max = ϕ' + arctg P = tg( ϕ' ε ) P ( α + ' 90) Q = cot g ϕ R = tg( 90 α + δ ) EFFETTO DEL SOVRACCARICO ( P + Q)( 1+ Q R) P ( ) 1+ R P + Q Un carico uniforme sul piano di campagna comporta un incremento della tensione verticale efficace, tale per cui il valore della pressione agente sul manufatto risulta pari a: Q a = K a q H applicata a metà altezza del paramento (Figura 3-2) e che si somma agli effetti della spinta attiva. 3

6 Figura 3-2 Spinta del terreno per effetto dei sovraccarichi VERIFICHE DI STABILITÀ Il calcolo delle verifiche di stabilità viene eseguito tenendo conto delle direttive delle NTC 2008 e s.m.i., in particolare con riferimento al Per i muri di sostegno o per altre strutture miste ad essi assimilabili devono essere effettuate le verifiche con riferimento ai seguenti stati limite SLU di tipo geotecnico (GEO) e di equilibrio di corpo rigido (EQU): - stabilità globale del complesso opera di sostegno-terreno; - scorrimento sul piano di posa; - capacità portante del terreno di fondazione; - ribaltamento. Nel caso statico le azioni sollecitanti vengono valutate mediante la combinazione fondamentale allo SLU: ( γ G, i Gi ) + γ Q,1 Qk,1 + ( γ Q, j ψ 0, j Qk ) E d =, j I valori dei coefficienti riportati nelle tabelle 2.5.I e 2.5.II delle NTC. Si ricorda che il simbolo + significa combinato con CARATTERISTICHE GEOMETRICHE E MECCANICHE Si esamina la sagoma dell opera di contenimento che rappresenta la condizione più sfavorevole rispetto a tutte quelle previste nel progetto in termini di massima altezza e minima larghezza della gabbionata, corrispondente a quella dell intervento A. 4

7 Figura 3-3 Sagoma dell opera di contenimento assunta per le verifiche di stabilità. Le caratteristiche geometriche del manufatto e meccaniche (ipotizzate) del terreno sono indicate nel seguente specchietto. Dati gabbionata Corso h i b i s i [m] [m] [m] inclinazione gabbionata sulla verticale 1 su 0.10 m/m pendenza piano di posa n numero corsi gabb kn/m 3 peso volumico gabbionata v-p coefficiente vuoto per pieno gabb,netto kn/m 3 peso specifico gabbionata al netto f coefficiente di attrito terreno-gabbionata [tan '] angolo rispetto orizzontale gabbionata parete controterra Dati terreno kn/m 3 peso terreno ' 30 angolo a riposo materiale angolo attrito terreno-scogliera [2/3 '] 18 angolo rispetto orizzontale terrapieno ' OK per ipotesi ' > h ricopr 0.00 m altezza ricoprimento terreno (pari all'altezza della palificata) 5

8 CALCOLO DELLA SPINTA ATTIVA Il calcolo dell angolo max che massimizza la spinta attiva nel caso statico conduce ai seguenti valori. P Q R max Si riporta il calcolo per la determinazione delle sollecitazioni agenti in riferimento ad ogni concio della scogliera (Tabella 3-1). Tabella 3-1 Calcolo delle azioni agenti sulla struttura. Concio (1) h i h (2) (3) h S a K a W (4) S a Q (5) [m] [m] [m] - [kn] [kn] [kn] dove le colonne rappresentano: (1) altezza singolo concio; (2) distanza dal piano di posa concio i-esimo fino in sommità; (3) distanza spinta attiva S a dal piano di posa concio i-esimo; (4) peso concio i-esimo; (5) spinta del sovraccarico sul concio VERIFICA DI SCORRIMENTO La verifica di scorrimento della scogliera analizzata è riportata nella Tabella 3-2. Tabella 3-2 Verifica a scorrimento della scogliera. Concio (6) G (7) N Rd (8) R (9) F stab (10) G (11) Q (12) F scor (13) F stab /F scor Verifica - [kn] - [kn] - - [kn] OK OK 6

9 Concio (6) G (7) N Rd (8) R (9) F stab (10) G (11) Q (12) F scor (13) F stab /F scor Verifica - [kn] - [kn] - - [kn] OK OK dove le colonne rappresentano: (6) coefficiente parziale peso scogliera; (7) risultanti forze verticali: N = γ W ; (8) coefficiente parziale scorrimento azione stabilizzante; (9) forza attrito resistente fra conci: rd G F N f rd stab = ; γ R (10) coefficiente parziale scorrimento azione instabilizzante; (11) coefficiente parziale scorrimento sovraccarico; (12) forza attrito sollecitante: Fscor = γ G Sa, h + γ Q Qh ; Fstab (13) verifica allo scorrimento: > F scor VERIFICA AL RIBALTAMENTO Si procede con la verifica al ribaltamento della scogliera (Tabella 3-3). Si ricorda che lo stato limite di ribaltamento non prevede la mobilitazione della resistenza del terreno di fondazione e deve essere trattato come uno stato limite di equilibrio come corpo rigido (EQU) ed utilizzando i coefficienti parziali del gruppo M2 per il calcolo delle spinte. Tabella 3-3 Verifica al ribaltamento della scogliera. Concio (14) G (15) W m (16) b m (17) M stab (18) A (19) Q (20) M rib (21) M stab /M rib Verifica - [kn] [m] [knm] - - [knm] OK OK OK OK dove le colonne rappresentano: (14) coefficiente parziale peso proprio; (15) peso muro di calcolo; 7

10 (16) braccio sull orizzontale del concio dal centro di rotazione; (17) momento stabilizzante: M stab = Wm bm ; (18) coefficiente parziale azione instabilizzante spinta attiva (19) coefficiente parziale azione instabilizzante sovraccarico (20) momento ribaltante: M rib = γ A Sa, h bsa + γ Q Qh bq ; M stab (21) verifica al ribaltamento: > M rib CAPACITÀ PORTANTE Per la verifica alla capacità portante si confrontano che le tensioni a cui è sottoposta ai lembi della fondazione al seguito della risultante delle sollecitazioni siano inferiori al limite fissato, considerando una distribuzione delle tensioni resistenti di tipo lineare. Il calcolo della capacità portante viene riportato nel seguente specchietto. R knm momento resistente S knm momento sollecitante V kn risultante forze verticali B 2.00 m larghezza base gabbionata u 0.62 m distanza centro sollecitazione e 0.38 m eccentricità del carico d n m distanza lembo nocciolo dal centro σ t kn/m kg/cm 2 tensione massima terreno σ max kn/m kg/cm 2 tensione massima σ min 0.00 kn/m kg/cm 2 tensione minima t 0.15 m lunghezza base scarica σ t > σ max OK σ t > σ min OK B/6<e<B/2 NO centro pressioni esterno al nocciolo dove i termini rappresentano: R S (22) u = ; V B (23) e = u ; 2 8

11 (24) (25) V 6 e σ max = 1+ B L B e < d n V 6 e σ min = 1 B L B 4 V σ max = e dn 3 ( B 2 e) L ; σ min = 0 B t = 3 e. 2 Comune di Canneto Pavese (Pv) STABILITÀ GLOBALE Si tralascia la verifica alla stabilità globale viste le caratteristiche dell opera in progetto. 9