COMUNE DI SANTA SEVERINA

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1 COMUNE DI SANTA SEVERINA PROVINCIA di CROTONE LAVORI DI CONSOLIDAMENTO E MESSA IN SICUREZZA PARETE SOGGETTA A CROLLO SOTTOSTANTE CORSO ARISTIPPO - VIA GRECIA PROGETTO ESECUTIVO RELAZIONE GEOTECNICA E DI CALCOLO PROGETTISTA Ing. Antonio Domenico Renzo Il Responsabile Unico del Procedimento Ing. Antonio Domenico Renzo P a g i n a 0 di 13 P r a t i c a 001/11 I d e n t i f. 001/11 E l a b o r a t o C ottobre 2013 Emissione progetto esecutivo Rev. Data Motivazione Redatto Verificato Approvato Autorizzato

2 - 1 - RELAZIONE DI CALCOLO GEOTECNICO PER L ANCORAGGIO 1. PREMESSA La presente relazione viene redatta a giustifica delle scelte riguardanti l esecuzione delle opere di consolidamento dei blocchi rocciosi (calcolo sostegni, tiranti, ecc.), relativamente al progetto per i lavori di messa in sicurezza della parete est corso Aristippo e via Grecia nel comune di S.Severina. I calcoli, in ragione di sicurezza, vengono eseguiti per il Blocco Cuneo 01 isolato dalle fratture 110N/80 e 70N/80 ed estesi anche ai blocchi Cuneo NORMATIVA DI RIFERIMENTO Il presente progetto è stato redatto in osservanza delle vigenti leggi e normativa tecnica, in particolare alle seguenti principali disposizioni: a) Opere in c.a. Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC2008)- Decreto Min. Infrastrutture del Legge n.1086 D.M. LL.PP CIRC. Min. LL.PP n.27406/stc Legge nr. 64 del 02/02/1974. Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche. D.M. LL.PP. del 11/03/1988. Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione. D.M. 16 Gennaio 1996 Norme Tecniche per le costruzioni in zone sismiche Circolare Ministero LL.PP. 15 Ottobre 1996 N. 252 AA.GG./S.T.C. Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche di cui al D.M. 9 Gennaio 1996 Circolare Ministero LL.PP. 10 Aprile 1997 N. 65/AA.GG. Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni in zone sismiche di cui al D.M. 16 Gennaio 1996 a) Opere in acciaio D.M

3 - 2 - D.M CIRC CNR 10011/85 CNR 10022/85 CNR Fasc. 46/1974 Eurocodice n.3 Eurocodice n CRITERI DI CALCOLO Per il calcolo dei tiranti e delle bullonature verrà eseguito il calcolo secondo i metodi tradizionali della tecnica e scienza delle costruzione, nonché i dettami impartiti dalle schede tecniche della dywindag e dalla letteratura con particolare riguardo al testo tecnico Anchoring in Rock and Soil di Hobst e Zajic. Le strutture, sia se eseguite mediante i programmi che mediante elaborazioni tradizionali, verranno verificate in termini di tensioni ammissibili e con riguardo alla norme CNR. 1.3 MATERIALI A) I materiali utilizzati per le opere di consolidamento saranno acciai con le seguenti caratteristiche: Materiale in genere: TIPO amm [N/mmq] amm [N/mmq] Fe Fe Fe Per Bulloni: TIPO CLASSE Fd,N [N/mmq] Fd, [N/mmq] NORMALE ALTA RESISTENZA Fd,N = RESISTENZA DI PROGETTO A TRAZIONE Fd, = RESISTENZA DI PROGETTO A TAGLIO

4 - 3 - Per Tiranti: TIPO snervamento ultimo Area Yeld Coefficient Carico [N/mmq] [N/mmq] resistente [mmq] Load [kn] e di sicurezza ammissibil e [kn] Barra Dywidag d=36 mm (steel grade 835/1030) ,50 556,66 Palo GEWI Dywidag d=63.5 mm (steel grade 555/700) Chiodo Dywidag d=20 mm (steel grade 500/550) , , PRESCRIZIONI COSTRUTTIVE Per ciò che attiene alle prescrizioni costruttive si rimanda agli allegati elaborati grafici di progetto. 1.5 CARATTERISTICHE DEL TERRENO Per ciò che attiene alle caratteristiche dei terreni soggetti alla costruzione di opere di sostegno e/o opere di scavo la presente relazione si riferisce ai risultati riportati nella relazione geologica e geotecnica (Tav.2 progetto esecutivo): TIPO Terreno t f C Peso Specifico Angolo di attrito Coeff. attrito roccia- Coesione [kn/m 3 ] [gra] cls [kn/m 2 ] Terreno Naturale 19, ,0 315,00 (roccia-calcarinite) Terreno Naturale 17, ,0 9,80 (sabbia)

5 CONCEZIONE STRUTTURALE e DETERMINAZIONE DELLE SOLLECITAZIONI Le considerazioni strutturali verranno riferite di volta in volta e per le singole condizioni particolari della struttura considerata nei relativi paragrafi. Le sollecitazioni verranno riferite secondo le norme CNR e i calcoli alle tensioni ammissibili. Inoltre per situazioni a carichi combinati si utilizzerà il metodo della sovrapposizione degli effetti. 1.7 RELAZIONE DI CALCOLO Le verifiche in menzione sono state condotte nell'ipotesi di equilibrio limite ed in particolare riferendosi alla formulazione di seguito riportata che, ipotizza la presenza della spinta idrostatica, nella frattura che delimita a monte il volume di roccia, e della forza sismica. Si riportano nel seguito i significati dei parametri e delle grandezze che intervengono nella scrittura delle equazioni utilizzate per risolvere il problema. Abbiamo dunque che: T= n tg ( ieff) e i = Peso dell'unità di volume della roccia = Inclinazione parete esterna = Inclinazione parete interna = Inclinazione in testa al blocco

6 - 5 - s h l k Rq Sw xg yg xt yt yw w Hw JRC JCS n = Spessore del blocco = Altezza blocco = Larghezza blocco = Coefficiente di intensità sismica = Inclinazione della base del blocco = Risultante tirante = Inclinazione risultante tirante = Angolo di attrito di base delle discontinuità = Spinta dell'acqua sulla discontinuità di monte = Ascissa baricentro blocco = Ordinata baricentro blocco = Ascissa punto di applicazione risultante tirante = risultante tirante = spinta acqua = Peso dell'unità di volume dell'acqua = Altezza d'acqua spingente = Parametro adimensionale rappresentativo della scabrezza = Indica la resistenza a compressione del giunto = Tensione normale sulla base del blocco Scrivendo le equazioni di equilibrio ed assumendo per la resistenza a taglio sulla discontinuità di base la relazione di Mohr-Coulomb, con le indicazioni precedentemente esplicitate, possiamo pervenire alle relazioni che esprimono il fattore di sicurezza allo scorrimento, la forza esterna stabilizzante necessaria ad assicurare un assegnato valore del fattore di sicurezza a scorrimento, il fattore di sicurezza a ribaltamento. 1a) Fattore di sicurezza a scorrimento 2a) Forza esterna stabilizzante necessaria ad assicurare un assegnato fattore di sicurezza a scorrimento (Fs)

7 - 6-3a) Fattore di sicurezza a ribaltamento Come già precisato nelle verifiche, tenuto conto nel particolare contesto in cui si colloca l'intervento, si è ritenuto opportuno assumere, cautelativamente, condizioni che in generale risultano sicuramente gravose (frattura di monte completamente riempita d'acqua, presenza di forza dovuta ad azioni sismiche), ma che non è opportuno escludere. La procedura utilizza una fase preliminare di progetto sviluppata imponendo un assegnato valore al fattore di sicurezza allo scorrimento e calcolando il valore totale della forza esterna necessaria. Calcolato lo sforzo nel tirante di progetto viene definito il numero di tiranti e stabilita la posizione degli stessi. A questo punto, riferendosi alla configurazione finale di progetto, sono di nuovo calcolati i fattori di sicurezza allo scorrimento ed al ribaltamento. Per tali valori si è assunto come riferimento il valore Per il calcolo dello sforzo nel tirante di progetto si è seguita la procedura di seguito riportata. Riferendosi alla seguente notazione: D lf K t d ys ad = Diametro della fondazione = Lunghezza della fondazione = Peso unità di volume della roccia di ancoraggio = Coefficiente funzione dell'angolo di attrito roccia di ancoraggio = Profondità media tirante = Diametro del tirante = Tensione corrispondente al limite elastico convenzionale dell'acciaio = Tensione tangenziale ammissibile di aderenza Tiro di progetto tirante singolo 1b) Tiro limite ultimo tirante in terreni incoerenti

8 - 7-2b) Aderenza acciaio - cls 3b) Resistenza ultima armatura Si assume come Sforzo di Progetto il minimo tra gli sforzi Nfu Il fattore di sicurezza da applicare al tiro limite ultimo Nfu viene valutato sulla base delle seguenti considerazioni: Per il dimensionamento geotecnico, deve risultare rispettata la condizione Ed<Rd ( NTC 2008) con specifico riferimento ad uno stato limite di sfilamento della fondazione di ancoraggio. La verifica di tale condizione può essere effettuata con riferimento alla combinazione A1+M1+R3, tenendo conto dei coefficienti parziali riportati nelle tabelle 6.2.I, 6.2.II ( e NTC 2008) e 6.6.I. La verifica a sfilamento della fondazione dell ancoraggio si esegue confrontando la massima azione di progetto Pd, considerando tutti i possibili stati limite ultimi (SLU) e di esercizio (SLE), con la resistenza di progetto Rad, determinata applicando alla resistenza caratteristica Rak i fattori parziali gr riportati nella Tab. 6.6.I. Simbolo g R Coefficiente parziale Temporanei g Ra,t 1,1 Permanenti g Ra,p 1,2

9 - 8 - Tab. 6.6.I Coefficienti parziali per la resistenza di ancoraggi Il valore della resistenza caratteristica Rak è il minore dei valori derivanti dall applicazione dei fattori di correlazione xa3 e xa4 rispettivamente al valor medio e al valor minimo delle resistenze Ra,c ottenute dal calcolo. Per la valutazione dei fattori xa3 e xa4, si deve tener conto che i profili di indagine sono solo quelli che consentono la completa identificazione del modello geotecnico di sottosuolo per il terreno di fondazione dell ancoraggio. Nella valutazione analitica della resistenza allo sfilamento degli ancoraggi non si applicano coefficienti parziali di sicurezza sui valori caratteristici della resistenza del terreno; si fa quindi riferimento ai coefficienti parziali di sicurezza M1. Numero di profili di indagine >=5 x a3 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 x a4 1,80 1,70 1,65 1,60 1,55 Tab. 6.6.III Fattori di correlazione per derivare la resistenza caratteristica dalle prove geotecniche, in funzione del numero n di profili di indagine Coefficienti sismici [N.T.C.] ======================================================================== Dati generali Tipo opera: 2 - Opere ordinarie Classe d'uso: Classe II Vita nominale: 50,0 [anni] Vita di riferimento: 50,0 [anni] Parametri sismici su sito di riferimento Categoria sottosuolo: Categoria topografica: A T4 S.L. Stato limite TR Tempo ritorno [anni] ag [m/s²] F0 TC* [sec] S.L.O. 30,0 0,52 2,34 0,28 S.L.D. 50,0 0,68 2,33 0,31 S.L.V. 475,0 1,97 2,38 0,37 S.L.C. 975,0 2,58 2,45 0,38 Coefficienti sismici orizzontali e verticali Opera: Stabilità dei pendii e Fondazioni

10 - 9 - S.L. Stato limite amax [m/s²] beta kh kv [sec] S.L.O. 0,728 0,2 0,0148 0,0074 S.L.D. 0,952 0,2 0,0194 0,0097 S.L.V. 2,758 0,3 0,0844 0,0422 S.L.C. 3,612 0,3 0,1105 0, RISULTATI DI CALCOLO ANTE-OPERAM Coefficienti sismici [N.T.C.] ======================================================================== Dati generali Tipo opera: 2 - Opere ordinarie Classe d'uso: Classe II Vita nominale: 50,0 [anni] Vita di riferimento: 50,0 [anni] Parametri sismici su sito di riferimento Categoria sottosuolo: Categoria topografica: A T4 S.L. Stato limite TR Tempo ritorno [anni] ag [m/s²] F0 TC* [sec] S.L.O. 30,0 0,52 2,34 0,28 S.L.D. 50,0 0,68 2,33 0,31 S.L.V. 475,0 1,97 2,38 0,37 S.L.C. 975,0 2,58 2,45 0,38 Coefficienti sismici orizzontali e verticali Opera: Stabilità dei pendii e Fondazioni S.L. Stato limite amax [m/s²] beta kh kv [sec] S.L.O. 0,728 0,2 0,0148 0,0074 S.L.D. 0,952 0,2 0,0194 0,0097 S.L.V. 2,758 0,3 0,0844 0,0422 S.L.C. 3,612 0,3 0,1105 0,0553 DATI GENERALI Peso di volume della roccia 19,0 kn/m³ Coefficiente sismico kx 0,01 Coefficiente sismico ky 0,01 Attrito sul piano di scorrimento 36 º Coesione 31 kpa Coefficiente JRC 0 Coefficiente JCS 30 Mpa CARATTERISTICHE OPERE INTEVENTO Diametro della fondazione 0,08 m Lunghezza della fondazione 13 m Peso spec. roccia di ancoraggio 19 kn/m³ Attrito terreno di ancoraggio 30 º Fattore di sicurezza sul tiro ultimo 1,2 Diametro armatura 36 mm Resistenza di calcolo armatura 556 N/mm² Tasso di lavoro armatura 90 % Aderenza acciaio cls 2 N/mm² DIMENSIONAMENTO STRUTTURA

11 Forza limite ultima fondazione Sfilamento acciaio dalla fondazione Forza limite ultima armatura Tiro di progetto 4539,85 KN 2940,53 KN 509,35 KN 509,35 KN DATI BLOCCO Altezza blocco 34,06 m Spessore 14,98 m Larghezza del blocco 27 m Inclinazione sup. interna 80 º Inclinazione sup. esterna 92 º Inclinazione piano di scorrimento 42 º Inclinazione testa - da cresta in poi 28 º Altezza acqua spingente 0 m A N A L I S I C O N T I R A N T I FASE DI PROGETTO CARATTERISTICHE BLOCCO Area blocco 369,686 m² Peso Blocco KN Coordinate baricentro (x,y) 4,9 / 22,64 m Ieff 0,0 º FATTORE DI SICUREZZA IMPOSTO Per avere un fattore di sicurezza pari a 2,5 Occorre uno sforzo (Rq) pari a ,0 KN Inclinato di (Beta) 20,0 º Da distribuire su una superficie di 919,62 m² NUMERO DI TIRANTI DA UTILIZZARE Numero di tiranti da utilizzare 261 Da distribuire su una superficie di 919,62 m² VERIFICA POSIZIONE TIRANTI Interasse orizzontale.. 3 m Numero di tiranti utilizzati 0 Sforzo risultante 0,0 KN Inclinazione risultante (Beta) 0,0 º Coordinate risultante (Xrq, Yrq) 0,0 /0,0 m Fs sicurezza scorrimento 0,848 Fr sicurezza ribaltamento 14,636 VERIFICA TENSIONI ARMATURA Tensione a trazione armatura -9824,379 N/mm² 1.9 RISULTATI DI CALCOLO POST-OPERAM Coefficienti sismici [N.T.C.]

12 ======================================================================== Dati generali Tipo opera: 2 - Opere ordinarie Classe d'uso: Classe II Vita nominale: 50,0 [anni] Vita di riferimento: 50,0 [anni] Parametri sismici su sito di riferimento Categoria sottosuolo: Categoria topografica: A T4 S.L. Stato limite TR Tempo ritorno [anni] ag [m/s²] F0 TC* [sec] S.L.O. 30,0 0,52 2,34 0,28 S.L.D. 50,0 0,68 2,33 0,31 S.L.V. 475,0 1,97 2,38 0,37 S.L.C. 975,0 2,58 2,45 0,38 Coefficienti sismici orizzontali e verticali Opera: Stabilità dei pendii e Fondazioni S.L. Stato limite amax [m/s²] beta kh kv [sec] S.L.O. 0,728 0,2 0,0148 0,0074 S.L.D. 0,952 0,2 0,0194 0,0097 S.L.V. 2,758 0,3 0,0844 0,0422 S.L.C. 3,612 0,3 0,1105 0,0553 DATI GENERALI Peso di volume della roccia 19,0 kn/m³ Coefficiente sismico kx 0,01 Coefficiente sismico ky 0,01 Attrito sul piano di scorrimento 36 º Coesione 31 kpa Coefficiente JRC 0 Coefficiente JCS 30 Mpa CARATTERISTICHE OPERE INTEVENTO Diametro della fondazione 0,1 m Lunghezza della fondazione 14 m Peso spec. roccia di ancoraggio 19 kn/m³ Attrito terreno di ancoraggio 30 º Fattore di sicurezza sul tiro ultimo 1,2 Diametro armatura 63,5 mm Resistenza di calcolo armatura 556 N/mm² Tasso di lavoro armatura 90 % Aderenza acciaio cls 2 N/mm² DIMENSIONAMENTO STRUTTURA Forza limite ultima fondazione Sfilamento acciaio dalla fondazione Forza limite ultima armatura Tiro di progetto 6570,96 KN 5585,75 KN 1584,73 KN 1584,73 KN DATI BLOCCO Altezza blocco 34,06 m

13 Spessore 14,98 m Larghezza del blocco 27 m Inclinazione sup. interna 80 º Inclinazione sup. esterna 92 º Inclinazione piano di scorrimento 42 º Inclinazione testa - da cresta in poi 28 º Altezza acqua spingente 0 m A N A L I S I C O N T I R A N T I FASE DI PROGETTO CARATTERISTICHE BLOCCO Area blocco 369,686 m² Peso Blocco KN Coordinate baricentro (x,y) 4,9 / 22,64 m Ieff 0,0 º FATTORE DI SICUREZZA IMPOSTO Per avere un fattore di sicurezza pari a 2,5 Occorre uno sforzo (Rq) pari a ,0 KN Inclinato di (Beta) 20,0 º Da distribuire su una superficie di 919,62 m² NUMERO DI TIRANTI DA UTILIZZARE Numero di tiranti da utilizzare 84 Da distribuire su una superficie di 919,62 m² VERIFICA POSIZIONE TIRANTI Interasse orizzontale.. 3 m Tirante n 1 22,5 m Tirante n 2 18,5 m Tirante n 3 14,5 m Tirante n 4 10,5 m Tirante n 5 6,5 m Tirante n 6 2,5 m Tirante n 7 26,5 m Tirante n 8 30,5 m Tirante n 9

14 ,5 m Numero di tiranti utilizzati 81 (lunghezza 14,00 mt) Sforzo risultante ,0 KN Inclinazione risultante (Beta) 20,0 º Coordinate risultante (Xrq, Yrq) 3,262 /18,5 m Fs sicurezza scorrimento 2,767 Fr sicurezza ribaltamento 51,713 VERIFICA TENSIONI ARMATURA Tensione a trazione armatura 500,17 N/mm² 1.10 CONCLUSIONI Le verifiche sopra mostrate mostrano un significativo aumento del coefficiente di sicurezza del blocco nella verifica sia a ribaltamento che a scorrimento. Tuttavia necessita considerare che la verifica a ribaltamento ante-operam risulta già con un coefficiente ampiamente adeguato, mentre il fattore di sicurezza a scorrimento ante-operam risulta insufficiente. Pertanto, le opere proposte si rendono necessarie al fine di verificare un fattore almeno Fs 1,0. POST-OPERAM Fs sicurezza scorrimento 2,767 0,848 Fr sicurezza ribaltamento 22,127 51,713 ANTE-OPERAM