COMUNE DI GRIGNO (PROVINCIA AUTONOMA DI TRENTO)

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2 COMUNE DI GRIGNO (PROVINCIA AUTONOMA DI TRENTO) RISTRUTTURAZIONE DELLE SCUOLE ELEMENTARI DI TEZZE PROGETTO ESECUTIVO RELAZIONE GEOTECNICA E SULLE FONDAZIONI

3 RELAZIONE GEOTECNICA E SULLE FONDAZIONI SITUAZIONE GEOMORFOLOGICA E INQUADRAMENTO GEOLOGICO L area di indagine si trova a valle della strada comunale, al raccordo tra il fondovalle e la arte distale di una delle ridotte conoidi detritico-alluvionali create alla base del versante dai modesti corsi d'acqua rovenienti dalle areti del Col de le Mandre. In questo unto della valle si uò schematizzare la situazione morfologica in questo modo: a) areti rocciose subverticali: situate a nord e nord-est, sovrastano e delimitano il fondovalle; hanno elevata endenza e altezza variabile che uò raggiungere diverse centinaia di metri. Le areti sono sesso attive e determinano il rilascio di frammenti rocciosi che si accumulano al iede dando forma a falde detritiche. Queste ultime si resentano come aree acclivi (28-34 ), sesso solcate da incisioni in genere di iccole dimensioni, ercorse eriodicamente da acque di ruscellamento. b) conoidi detritico-alluvionali : si raccordano all'aice con fasce detritiche sottostanti le areti; a causa della frammentazione delle rocce resenti, i corsi d'acqua hanno la ossibilità di trascinare a valle abbondante materiale litoide, creando allo sbocco delle vallecole del versante nella valle rinciale dei deositi a forma conoidale che ossono raggiungere dimensioni elevate. L area di intervento si trova nella orzione distale di un cono, al raccordo con il fondovalle. c) area ianeggiante di fondovalle: data dai deositi alluvionali del fiume Brenta che hanno creato il riemimento del fondovalle, interdigitati con il materiale roveniente da monte resso le areti del versante. Lo schema geologico locale resenta le seguenti unità litostratigrafiche: 1) substrato roccioso costituente le areti ed i dossi ad est del sito studiato; 2) deositi suerficiali olocenici costituenti le coltri detritiche e le conoidi detriticoalluvionali alla base del versante; 3) deositi olocenici alluvionali di fondovalle. Nell area sono quindi resenti le seguenti formazioni: alluvioni fluviali attuali e recenti: costituiscono il riemimento dell'incisione valliva rinciale. Tali deositi sono stati sedimentati dalle esondazioni del corso d'acqua rinciale e sono costituiti da ghiaie e sabbie con matrice sabbioso-limosa, con stratificazione gradata e ben distinta. All'interno si ossono rinvenire sesso lenti e livelli di sabbie limose, limi ed argilla, talora con sessori di notevole entità; falda detritica e conoidi detritico-alluvionali: questi deositi, costituiti nella arte basale da frammenti calcarei e dolomitici, er lo iù di forma angolosa, con granulometria riferibile a ghiaie in

4 matrice sabbiosa con frazioni limose, sono stati rodotti dallo smantellamento delle rocce sorastanti ad oera degli agenti meteorici, dell'azione disgregatrice dei cicli di gelo e disgelo, dell'azione della forza di gravità sulle singole articelle e su volumi rocciosi unitari isolati dai sistemi di fessurazione di origine tettonica intersecantisi. La loro disosizione in livelli subaralleli, inclinati verso valle, è legata essenzialmente all'azione della forza di gravità e er le conoidi, delle acque di ruscellamento concentrate; substrato roccioso: le formazione resenti sono essenzialmente la Dolomia Princiale (Carnico - dolomia bianca, grigia o rosata, talora saccaroide, stratificata o massiccia, alternata a dolomia con stratificazione millimetrica) ed i Calcari Grigi di Noriglio (Lias - calcari microcristallini grigi a stratificazione ben distinta, con intercalazioni di livelli marnosi). SITUAZIONE IDROGEOLOGICA Si fa riferimento alla relazione geologica.

5 SITUAZIONE STRATIGRAFICA E PARAMETRAZIONE GEOTECNICA DEL TERRENO Per definire untualmente la situazione litostratigrafica locale e er caratterizzare dal unto di vista geotecnico il sottosuolo dell area interessata dell intervento in rogetto, nel mese di marzo 2010 la Società Landservice S.c.r.l. ha realizzato sotto la suervisione del dott. Paolo Passardi una camagna di indagini geognostiche che ha comortato l esecuzione di n 2 sondaggi meccanici a carotaggio continuo. Essi sono stati osizionati in corrisondenza dell imronta dell edificio in rogetto e sono stati sinti a rofondità ari a 15m. La caratterizzazione stratigrafica e geotecnica del sottosuolo dell'area in oggetto è stata elaborata sulla base delle osservazioni dirette eseguite in sito, sulla base di dati stratigrafici e geotecnici rilevati nel corso degli studi recedentemente effettuati, nonché sui dati della camagna geognostica sviluata. Per caratterizzare da un unto di vista geotecnica il materiale sciolto sono state eseguite rove S.P.T. (Standard Penetration Test), ovvero rove enetrometriche dinamiche. Le metodologie utilizzate er la caratterizzazione geotecnica del terreno è stata esaurientemente illustrata nella relazione geologica. L esecuzione dei sondaggi meccanici ha ermesso di localizzare in suerficie un livello di materiale di riorto di differente natura, con sessore variabile da 1 m (sondaggio 1) a 2 m circa (sondaggio 2); tale materiale è stato evidentemente osizionato al fine di consolidare il terreno er la realizzazione del iazzale, disonendo materiale er lo iù grossolano con elevata ermeabilità, al fine anche di evitare risalite caillari ossibili nel sedimento limoso originario ivi resente.

6 Le stratigrafie dei due sondaggi effettuati sono riortate nella relazione geologica. CARATTERIZZAZIONE SISMICA DEL TERRENO DI FONDAZIONE: Per la caratterizzazione sismica del terreno di fondazione si fa riferimento alla relazione geologica. FONDAZIONI: Le fondazioni adottate er i diversi cori strutturali sono travi rovesce collegate da cordoli di adeguata rigidezza al fine di evitare cedimenti differenziali. Il solaio del iano terra è un refabbricato che aoggia direttamente sulle travi. Ciascun elemento viene dimensionato a seconda del carico che riceve in maniera da avere ressioni sul terreno il iù omogenee ossibili. Sotto le travi verrà realizzato un idoneo strato di magrone atto a sostituire il terreno suerficiale soffice con scadenti caratteristiche meccaniche che caratterizza i rimi 2 metri a artire dal iano camagna. Bonificata in questo modo la orzione suerficiale del sottosuolo, grazie alla resenza di sedimenti sabbioso-ghiaiosi naturali o riortati, la scelta delle fondazioni suerficiali è stata ossibile.

7 150 Esistente ri. Ø8/20" 12C 50x Ø14/10'' Lvar (min=795, max=1005) Lvar (min=520, max=6) 15 Lvar (min=2, max=3) c.a. s=21cm C003 x 10C 11C C x100x50x PLINTO TIPO2 1x1x100 50X C x100x50x 7C C004 x 8C C004 x C x100x50x C x100x50x C x100x50x C005 x 9C C x100x50x C003 x 5C 6C C x100x50x C003 x 3C 4C A x100x50x A x100x50x 13A 150 6A A010 X 14A A x100x50x A x100x50x A005 X A x100x50x A x100x50x A x10x50x A x100x50x A007 X A007 X 15A 16A A011 X 8A 9A 10A 11A 12A A007 X A x100x50x A x100x50x A x100x50x A x100x50x A007 X A x100x50x A x100x50x A x100x50x A x100x50x 17A A X100x50x A007 X A008 X 18A 7A 19A A X100 A X100 A X C x100x50x 6B 7B 8B 9B 10B 11B 12B 13B 14B 15B 1C 2C B001 X B x100x50x B002x 120x100x50x 1B 2B 3B 4B 5B B001 X B x100x50x B001 X B001 X 150 S1 20 PLINTO TIPO1 215x120x100 B001 X B001 X 150 S2 20 PLINTO TIPO1 215x120x100 B X100 B X A 2A 3A 4A 5A Fig1 Fondazioni suerficiali

8 CRITERI DI VERIFICA NEI CONFRONTI DEGLI STATI LIMITE ULTIMI (SLU; SLV) Per ogni stato limite ultimo deve essere risettata la condizione Ed Rd dove Ed è il valore di rogetto dell azione o dell effetto dell azione Effetto delle azioni e resistenza sono esresse in funzione delle azioni di rogetto γ F Fk, dei arametri di rogetto Xk /γ M e della geometria di rogetto ad. L effetto delle azioni uò anche essere valutato direttamente come Ed = γ EEk. Nella formulazione della resistenza Rd, comare eslicitamente un coefficiente γ R che oera direttamente sulla resistenza del sistema. La verifica della suddetta condizione deve essere effettuata imiegando diverse combinazioni di grui di coefficienti arziali, risettivamente definiti er le azioni (A1 e A2), er i arametri geotecnici (M1 e M2) e er le resistenze (R1, R2 e R3). I diversi grui di coefficienti di sicurezza sono scelti nell ambito di due arocci rogettuali distinti e alternativi. Nel rimo aroccio rogettuale (Aroccio 1) sono reviste due diverse combinazioni di grui di coefficienti: la rima combinazione è generalmente iù severa nei confronti del dimensionamento strutturale delle oere a contatto con il terreno, mentre la seconda combinazione è generalmente iù severa nei riguardi del dimensionamento geotecnico. Nel secondo aroccio rogettuale (Aroccio 2) è revista un unica combinazione di grui di coefficienti, da adottare sia nelle verifiche strutturali sia nelle verifiche geotecniche.

9 COEFFICIENTI DA APPLICARE AI PARAMETRI GEOTECNICI (M1, M2) Il valore di rogetto della resistenza Rd uò essere determinato: in modo analitico, con riferimento al valore caratteristico dei arametri geotecnici del terreno, diviso er il valore del coefficiente arziale γ M secificato nella successiva tabella e tenendo conto, ove necessario, dei coefficienti arziali γ R ; in modo analitico, con riferimento a correlazioni con i risultati di rove in sito, tenendo conto dei coefficienti arziali γr ; sulla base di misure dirette su rototii, tenendo conto dei coefficienti arziali γr.

10 COEFFICIENTI DA APPLICARE ALLE RESISTENZE CARATTERISTICHE PER FONDAZIONI SUPERFICIALI (R1, R2, R3) Nelle verifiche di sicurezza devono essere resi in considerazione tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia a breve sia a lungo termine. Gli stati limite ultimi delle fondazioni suerficiali si riferiscono allo sviluo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali che comongono la fondazione stessa. Le verifiche devono essere effettuate almeno nei confronti dei seguenti stati limite: SLU di tio geotecnico (GEO): - collasso er carico limite dell insieme fondazione-terreno - collasso er scorrimento sul iano di osa - stabilità globale SLU di tio strutturale (STR): - raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo l Aroccio (A2 + M2 +R2) tenendo conto dei seguenti coefficienti arziali er le resistenze globali: γr= 1,1 Le rimanenti verifiche devono essere effettuate seguendo almeno uno dei due arocci: Aroccio 1: - 1: (A1 + M1 + R1) - 2: (A2 + M2 + R2) Aroccio 2: - (A1 + M1 + R3) tenendo conto dei seguenti coefficienti arziali er le resistenze: PORTANZA DELLA FONDAZIONE SUPERFICIALE L analisi del sistema terreno-fondazione segue le indicazioni dei caitoli 6 e 7.11 del DM ; in articolare, la norma revede la verifica secondo uno dei due arocci indicati al unto ) 1: A1 + M1 + R1

11 2) 2: A2 + M2 + R2 con la simbologia conforme a quanto esosto nella suddetta normativa tecnica. CONDIZIONE STATICA: La verifica in condizioni statiche viene condotta secondo l Aroccio 1 costituito dalle seguenti combinazioni: 1) 1: A1 + M1 + R1 2) 2: A2 + M2 + R2 CONDIZIONE DINAMICA: Il unto del DM rescrive 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 rovenienti dalla sovrastruttura amlificate di un coefficiente γrd ari 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 ari a 1.

12 CALCOLO DELLA PORTANZA: Nel calcolo della caacità ortante è stata considerata la situazione stratigrafica iù sfavorevole, ovvero quella relativa al sondaggio meccanico n 1 (vedi re lazione geologica: strato sabbioso-ghiaioso suerficiale er uno sessore di un metro, limi argillosi fino a 2.8 di rofondità, cui segue una serie di deositi incoerenti iù o meno grossolani fino ad almeno 15m dal iano camagna). Poiché la quota di imostazione delle travi rovesce è -2.08m e viene osto uno sessore di magrone di circa 2m al di sotto, la stratigrafia a cui far riferimento er il calcolo della ortanza diventa: - da -4.15m a -5.5 limo argilloso - da -5.5m a -8.4m sabbia limosa grigia con ghiaia sigolosa oligenica - oltre -8.4m ghiaia calcarea. Per il coro C, oiché troo distante dal sondaggio meccanico Il roblema viene trattato in condizioni di deformazione iana er cui si uò considerare ai fini del calcolo il seguente schema di fondazione in ianta di striscia indefinita: Si ricorda, che, l assunzione di roblema iano è giustificata quando la larghezza B della fondazione sia non maggiore di un quinto della lunghezza L, il iano di osa della fondazione e la suerficie del terreno siano orizzontali. Il terreno comreso tra il iano di osa della fondazione e la suerficie del terreno, (tra le rofondità 0 e D), viene considerato come un vero sovraccarico ari a g r * D, e ertanto interessa solo conoscere il eso dell unità di volume g r, mentre se ne trascura la resistenza. Il terreno sotto il iano di osa della fondazione, è caratterizzato, oltre che da un eso dell unità di volume g, da una coesione c e da un angolo di attrito f. La formula adottata er il calcolo del carico limite, è la seguente: q lim = g r * D * Nq * s q * d q * i q + c' * Nc * s c * d c * i c + 0,5 * B * g * N g * s g * d g * i g I arametri che comaiono nella suddetta formula sono: g r = eso dell unità di volume del terreno di riorto; D = arofondimento della fondazione; Nq Nc Ng = coefficienti di fondazione calcolati con il metodo di Meyerhof; Sq Sc Sg = fattori di forma (Meyerhof); dq dc dg = fattori di rofondità (Meyerhof);

13 iq ic ig = fattori di inclinazione del carico (Meyerhof). Si ricorda che la soluzione resentata si riferisce a condizione di sottosuolo omogeneo. Tale situazione si resenta assai di rado nella realtà; tuttavia sesso è ossibile ricondursi ad essa, semlificando la situazione reale con criteri cautelativi ed eventualmente analizzando in alternativa diverse ossibili schematizzazioni ed adottando i risultati meno favorevoli. La formula soradescritta calcola la caacità ortante del substrato di fondazione considerando il terreno omogeneo ed isotroo nell iotesi di rottura generale, assumendo un comortamento del terreno di tio rigido lastico a lungo termine (condizioni drenate). Tutto quanto secificato sora, è valido come rinciio di calcolo, non solo er le fondazioni nastriformi, ma anche er il calcolo dei linti e delle latee. Calcolo del carico limite con il metodo di Meyerhof in resenza di falda acquifera La formula (1) er il calcolo del carico limite esrime l equilibrio tra il carico alicato alla fondazione e la resistenza limite del terreno. Come semre, in meccanica dei terreni occorre erò tenere conto della natura multifase del mezzo e quindi imorre l equilibrio in termini di tensioni totali oure in termini di tensioni effettive. In ratica, l aroccio in termini di tensioni effettive è il iù razionale, e risulta anche il iù conveniente quando la rottura avviene in condizioni drenate, essendo note le ressioni neutre. Se invece la rottura avviene in condizioni non drenate, risulta iù conveniente calcolare il carico limite in termini di tensioni totali. In articolare, si consideri il seguente schema: Il temine g r D, che moltilica Nq nella (1), va inteso come il valore della tensione effettiva verticale litostatica agente alla rofondità del iano di osa. A) Se il elo libero della falda si trova quindi nella osizione della recedente figura, l esressione del carico limite diviene: q lim = Nq [g r* (D - a)+g r *a] * s q * d q * i q + c' * Nc * s c * d c * i c + 0,5 * B * g * N g * s g * d g * i g + g w * a La resenza della falda, oltre che nel rimo termine a secondo membro, si fa risentire nel terzo termine con l uso del eso dell unità di volume del terreno immerso, e nella considerazione della sottosinta (ultimo termine a secondo membro).

14 B) Se il elo libero della falda si trova rorio alla rofondità D, nel rimo termine a secondo membro si assume il valore g r, mentre nel terzo termine si assume il valore g. Ciò si ottiene eraltro dall esressione sora riortata onendo a = 0. C) Se il elo libero della falda si trova ad una rofondità comresa tra D e D+B, il valore di g introdotto nei calcoli è ottenuto er interolazione lineare tra i due casi recedenti. Cioè: q lim = Nq * g r * D * s q * d q * i q + c' * Nc * s c * d c * i c + * N g [g + (g g ) * d/b] * 0,5 * B * s g * d g * i g con d = distanza tra il iano di osa della fondazione e il elo libero della falda. D) Se il elo libero della falda si trova ad una rofondità maggiore di D+B, la resenza della falda otrà essere trascurata. Si riorta di seguito il calcolo della ortanza della fondazione nastriforme er la stratigrafia di riferimento dedotta dal sondaggio n 1: oiché la falda si trova a circa 2m dal iano camagna, ma uò subire oscillazioni durante il corso dell anno, si considera a vantaggio di sicurezza che la rofondità della falda coincida con quella del iano camagna, er cui si ricade nel caso B). Il valore q ottenuto deve essere ridotto mediante il coefficiente arziale R 3 er il calcolo della caacità ortante che nel caso di fondazioni suerficiali è γ R =2,3. La caacità ortante di rogetto della trave rovescia è ari a 37,16 t/m 2 = 3,716 kg/cm 2.

15 La verifica è amiamente soddisfatta in quanto le massime ressioni registrate sono di 3,3 kg/cm 2 er i cori A e B e di 3,6 kg/cm 2 er l edificio C. Si riorta il calcolo della caacità ortante er i linti di fondazione della scala esterna adiacente al coro B, considerando la stratigrafia di riferimento descritta recedentemente: Il valore q ottenuto deve essere ridotto mediante il coefficiente arziale R 3 er il calcolo della caacità ortante che nel caso di fondazioni suerficiali è γ R =2,3. La caacità ortante di rogetto del linto è ari a 41,92 t/m 2 = 4,192 kg/cm 2. La verifica è amiamente soddisfatta in quanto le massime ressioni registrate sono di 1,2 kg/cm 2.

16 Si riortano i diagrammi di inviluo allo SLU-SLV delle ressioni sul terreno nei diversi modelli: CORPO A - INVILUPPO DELLE PRESSIONI SUL TERRENO ALLO SLU [kg/cm 2 ]: CORPO B INVILUPPO DELLE PRESSIONI SUL TERRENO ALLO SLU [kg/cm 2 ]:

17 CORPO C INVILUPPO DELLE PRESSIONI SUL TERRENO ALLO SLU [kg/cm 2 ]: Per comletezza si riortano le massime e le minime ressioni sul terreno er le diverse combinazioni agli SLU e agli SLV, er i diversi modelli: CORPO A - PALESTRA Pressioni massime sul terreno - Combinazioni agli Stati Limite Ultimi Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Combinazioni agli Stati Limite di Salvaguardia della Vita Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: CORPO B - SCUOLA Pressioni massime sul terreno - Combinazioni agli Stati Limite Ultimi Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 2 Nodi: Combinazioni agli Stati Limite di Salvaguardia della Vita Min Trave di fondazione Sez. 2 Nodi:

18 Max Trave di fondazione Sez. 2 Nodi: CORPO C CORPO DI COLLEGAMENTO Pressioni massime sul terreno - Combinazioni agli Stati Limite Ultimi Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Combinazioni agli Stati Limite di Salvaguardia della Vita Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Per ogni stato limite ultimo la condizione Ed Rd è risettata er le strutture in oggetto.

19 CALCOLO DEI CEDIMENTI IN FASE DI ESERCIZIO: La stima dei cedimenti subiti dalla fondazione risulta imrescindibile er valutare la loro comatibilità con i requisiti restazionali della struttura in elevazione. Nel caso in esame, in cui il terreno di osa della fondazione è di natura incoerente, i cedimenti attesi sono esclusivamente di natura elastica e er questo motivo si svilueranno in gran arte al momento della realizzazione della struttura. Come rescrive il D.M (ar ), i cedimenti devono essere verificati er ciascun stato limite di esercizio. Il metodo di calcolo scelto er la stima dei cedimenti è quello roosto da Burland e Burbidge (1985).

20 Il cedimento stimato è comatibile con la struttura in elevazione e non induce sulla struttura stessa distorsioni significative.

21 Si riortano i diagrammi di inviluo agli SLE delle ressioni sul terreno nei diversi modelli: CORPO A - INVILUPPO DELLE PRESSIONI SUL TERRENO AGLI SLE [kg/cm 2 ]: CORPO B INVILUPPO DELLE PRESSIONI SUL TERRENO AGLI SLE [kg/cm 2 ]:

22 CORPO C INVILUPPO DELLE PRESSIONI SUL TERRENO AGLI SLE [kg/cm 2 ]: Per comletezza si riortano le massime e le minime ressioni sul terreno er le diverse combinazioni agli SLE, da cui è stato ricavato il carico alicato alla fondazione, er i diversi modelli: CORPO A PALESTRA - Combinazioni RARE Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Combinazioni FREQUENTI Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Combinazioni QUASI PERMANENTI Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: CORPO B SCUOLA - Combinazioni RARE Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 2 Nodi:

23 - Combinazioni FREQUENTI Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 2 Nodi: Combinazioni QUASI PERMANENTI Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 2 Nodi: CORPO C CORPO DI COLLEGAMENTO - Combinazioni RARE Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Combinazioni FREQUENTI Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Combinazioni QUASI PERMANENTI Stati Limite di Esercizio Min Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: Max Trave di fondazione Sez. 1 Nodi: