1 PREMESSA Lo stabilimento per imbottigliamento della acque minerali si trova lungo il T. Leogra a monte dell abitato di Valli del Pasubio La quota è compresa tra 400 e 460 mslm. Nell autunno 2010 in concomitanza con eventi piovosi particolarmente intensi sono comparse una serie di fessurazioni sul muro di sostegno a monte dello stabilimento e vi è stato uno slittamento del muro stesso. Tali dissesti sono stati imputati alla comparsa di un movimento franoso esteso su un area di circa 1,5 ettari. Si è eseguito un intervento di somma urgenza a ridosso del muro con apporto di blocchi in cls e pietrame per bloccare l avanzamento del piede di frana, si è messo in sicurezza un pilastro della tettoia esterna con asportazione del materiale di frana che vi si era ridossato. La proprietà ha affidato al sottoscritto l esecuzione di indagini geologiche volte ad accertare la natura e la possibile evoluzione del fenomeno in atto. Nel mese di aprile è stata redatta una relazione di resoconto delle conoscenze ottenute dalle indagini e le valutazioni in merito al sistema di consolidamento da adottare. Sulla base delle conoscenze acquisite la NORDA S.P.A. ha commissionato al sottoscritto la redazione di un progetto esecutivo per la messa in sicurezza dell area in somma urgenza. Il presente progetto si compone di tre parti: LA PRIMA relativa all analisi dello stato di fatto, allo studio geologico del dissesto e all identificazione delle modalità di intervento. Essa è composta dai seguenti elaborati: - Relazione geologica e geotecnica con inquadramento geografico; - Certificati di prova 11SG11, 11SG12, 11SG13 e 11SG14; - Planimetria da rilievo topografico dello stato attuale con indicazione delle indagini e dei rilevamenti geologici eseguiti; - Sezioni geologiche in corrispondenza dei punti più critici. LA SECONDA relativa agli interventi strutturali di consolidamento previsti, sulla base delle considerazioni e valutazioni geologiche eseguite. Essa è composta da: - Relazione tecnica e di calcolo; - Planimetria di dettaglio degli interventi di progetto (consolidamenti, murature e movimenti terra); - Sezioni di progetto; - Particolari delle murature e delle opere di fondazione e ancoraggio (micropali, tiranti e drenaggi suborizzontali); - Particolari delle armature degli elementi in c.a. Relazione tecnico illustrativa Pag. 1
LA TERZA relativa agli interventi di regimazione superficiale delle acque. Essa si compone di una planimetria generale con indicazione delle canalette di progetto e di particolari costruttivi delle stesse realizzate con tecniche di ingegneria naturalistica. Il progetto è corredato altresì da computo metrico estimativo delle opere da realizzare e da relazione ambientale per il riutilizzo delle terre da scavo ai sensi del D.Lgs 152/06 come modificato in ultimo dal D.Lgs 205/10, secondo le linee guida regionali di cui alla D.G.R. 2424/08. 2. DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO Gli interventi di consolidamento previsti si diversificano in tre diverse tipologie a secondo della zona: INTERVENTO TIPO 1 Consolidamento e rivestimento muro esistente Lunghezza intervento 35,70 ml In corrispondenza del muro in calcestruzzo esistente nella zona più orientale della frana si procederà ad un intervento di consolidamento della struttura con realizzazione di un muro di rivestimento in c.a. di altezza pari a 2.50 m addossato al muro esistente. La muratura verrà ancorata al suolo con una fila di micropali aventi foro del diametro di 200 mm ed armati con tubo in Fe510, diametro 101 mm spessore 8, della lunghezza di 6 metri, posti ad interasse di 1 ml. Le teste delle armature dei micropali saranno dotate di appositi connettori di ancoraggio, costituiti da tondini di ferro del diametro di 16 mm e della lunghezza di 500 mm, sistemati a croce. La muratura verrà ancorata al versante mediante la realizzazione di tiranti passivi realizzati con barre autoperforanti con carico di rottura di 530 kn, costituite da tubi in acciaio in Fe55 (UNI 10210-1) tipo R38, con zincatura a caldo, filetto continuo. Di seguito si riporta la sezione tipo dell intervento previsto (in grigio il muro esistente, in ocra il muro di progetto): Relazione tecnico illustrativa Pag. 2
I tiranti verranno eseguiti in ragione di uno ogni 2 metri quadri, disposti in due file orizzontali, a quinconce, con interasse verticale di 1 metro ed orizzontale di due metri, disposti come indicato nel seguente prospetto: Prospetto intervento 1 Prima dell esecuzione delle perforazioni, si dovrà accertare l esatta posizione dei barbacani esistenti a tergo dell attuale muro, onde evitare di interessarli dalla perforazione. Le teste dei tiranti verranno fissate al muro in c.a., mediante piastre di ancoraggio da 200x200x10mm, e dado di fissaggio. Di seguito si riporta sezione tipo del muro di progetto con particolare degli ancoraggi. Relazione tecnico illustrativa Pag. 3
Particolare muro intervento 1 Al fine di drenare le acque di infiltrazione nel versante, verranno realizzati dei drenaggi sub-orizzontali della lunghezza di 20 ml ed inclinati verso l alto di circa 3. I dreni verranno realizzati ad 1 metro dal piano campagna, con interasse di 4 ml, mediante perforazione a distruzione del diametro di 160-200 mm, con rivestimento provvisorio. Nel foro verrà inserita una tubazione fessurata in PVC di tipo pesante, del diametro di 3. INTERVENTO TIPO 2 Realizzazione di nuovo muro in c.a. tirantato lunghezza intervento 39,90 ml In continuità con quanto realizzato in corrispondenza del muro esistente, verrà realizzato un nuovo muro di contenimento in c.a., dell altezza di 2 m, con fondazione da 150 cm, spessore 50. La struttura verrà ancorata al suolo ed al versante con lo stesso sistema utilizzato nell intervento tipo 1. Relazione tecnico illustrativa Pag. 4
I micropali di fondazione verranno realizzati in due file, disposti a quinconce, ma sempre con interasse di 1 metro. Anziché verticalmente essi verranno realizzati a cavalletto con inclinazione di 15-20 sulla verticale. L armatura e la lunghezza dei micropali, i tiranti di ancoraggio e i dreni sub-orizzontali saranno realizzati nel medesimo sistema impiegato per il precedente intervento. Di seguito si riportano il prospetto dell intervento 2, la sezione tipo ed il particolare del muro. Prospetto intervento 2 Sezione tipo intervento 2 Relazione tecnico illustrativa Pag. 5
Particolare muro intervento 2 INTERVENTO TIPO 3 Realizzazione di muratura in blocchi di cemento lunghezza intervento 53,10 ml Con i blocchi presenti in cantiere, precedentemente utilizzati per i primi lavori di arresto del fenomeno franoso, verrà realizzato un muro di contenimento di altezza pari a 2 metri. La lunghezza prevista dell intervento è di circa 53 ml e sarà necessario l apporto di ulteriori blocchi per il completamento dell opera. A tergo della muratura verrà sistemato il materiale scavato in cantiere per la rimozione dell accumulo di frana e per il rimodellamento del versante, come da progetto. Relazione tecnico illustrativa Pag. 6
Sezione tipo intervento 3 INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO DEL VERSANTE CON TIRANTI PROFONDI Sul versante, al di sopra dei muri tirantati, verrà realizzata una ulteriore opera di consolidamento, costituita da tre ordine di tiranti passivi, aventi interasse orizzontale di 4 ml e disposti a 1.30 metri su file sfalsate, come indicato nei disegni esecutivi. Di seguito si riporta la disposizione in pianta dei tiranti profondi e una sezione tipo dell intervento. Pianta disposizione tiranti Relazione tecnico illustrativa Pag. 7
Sezione tipo disposizione tiranti In fase di realizzazione la disposizione altimetrica e l inclinazione dei tiranti potrà essere variata in base alle risultanze dei dati di perforazione. Il tirante è costituito da un armatura tubolare in acciaio ad alta resistenza in Fe55 TUNNEL (DIN 1626) a filetto continuo zincata a caldo secondo norma UNI EN ISO 1461:2009 avente un carico di rottura superiore alle 100 ton iniettata a pressione controllata nella fase di perforazione con boiacca di cemento tipo 325 avente la funzione di fluido di spurgo dei detriti di perforazione e di cementazione a opera finita la barra stessa. I tiranti saranno vincolati ad una piastra in c.a. prefabbricata, di forma troncoconica, avente diametro di 150 cm per un altezza di 100 cm. Il tirante è bloccato sulla piastra con un bullone. La protezione del tirante è garantita dalla zincatura a caldo eseguita in stabilimento e dal rivestimento con boiacca cementizia. 3. INTERVENTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE SUPERFICIALI Il ruscellamento superficiale che si innesca nel versante a monte degli interventi, in occasione di eventi meteorici di modesta entità, va ad influire negativamente sulle condizioni di stabilità del versante. Si procederà alla realizzazione di opere di ingegneria naturalistica aventi il fine di regimare le acque e garantire la stabilità dei terreni superficiali andando limitare l infiltrazione delle acque stesse all interno della coltre di alterazione del substrato filladico. Relazione tecnico illustrativa Pag. 8
Gli interventi in progetto e la tipologia di opere da realizzare prevedono, oltre ad un azione di stabilizzazione del pendio, di minimizzare l impatto con il contesto paesaggistico circostante, infatti l utilizzo di materiali naturali consente un inserimento degli interventi in armonia con l ambiente in loco. I lavori in progetto prevedono: - la riprofilatura delle canalette di scolo esistenti, andando a rimuovere il materiale vegetale presente (arbusti, legname,ecc). Per garantire una adeguata ricezione delle acque di ruscellamento e lo scolo verso valle le canalette avranno una sezione trapezoidale con base minore di larghezza massima pari a 1 metro; - creazione di soglie di dissipazione in legname e pietrame in modo da minimizzare l erosione di fondo/laterale e ridurre il trasporto solido di elementi lapidei. Tali opere saranno posizionate in prossimità dei cambi pendenza e nelle tratte caratterizzate da elevate pendenze longitudinali (secondo le indicazioni della direzione lavori). Il legname impiegato sarà di castagno (diametro 10-20 cm)in corrispondenza degli attraversamenti delle strade forestali esistenti si realizzeranno dei guadi con pietrame e bitume. In corrispondenza dei cambi di pendenza, in particolare a monte e a valle degli attraversamenti delle strade forestali verranno poste delle briglie in tondame di castagno con posa a valle di massi antierosione. Le acque così regimate verranno convogliate verso valle in pozzetti di raccolta dai quali le acque verranno allontanate attraverso tubazioni verso i collettori naturali. 4. RELAZIONE SULLA SIMULAZIONE NUMERICA DEL DISSESTO 4.1 Premessa Il pendio oggetto di studio è caratterizzato da un tratto di valle, lungo circa 20 metri, a forte pendenza (39-42 ), e da un tratto di monte di lunghezza pari a 110 metri di pendenza media (21-26 ). La stratigrafia prevede uno strato di materiale di modeste caratteristiche meccaniche, poggiante su un substrato roccioso. Il terreno, la geometria del pendio e delle stratificazioni, e i meccanismi di innesco ipotizzati devono essere analizzati in dettaglio per valutare la stabilità del pendio e per verificare l efficacia degli interventi di stabilizzazione. Un analisi di questo tipo è stata effettuata utilizzando il codice di analisi numerica FLAC v.6.0 (Itasca Consulting Ltd, 2009). L obiettivo di questa analisi è duplice: caratterizzare i materiali che compongono la stratigrafia del pendio, e verificare se il pendio con gli interventi di stabilizzazione ipotizzati riesce a raggiungere il grado di stabilità richiesto dalla normativa. La caratterizzazione dei materiali è stata effettuata mediante una retroanalisi (back-analysis), che prevede di cambiare i valori di resistenza meccanica dei materiali in modo tale da ottenere un valore di fattore di sicurezza pari a Fs=1 (si veda più avanti). L indagine sul meccanismo di innesco è stata effettuata instaurando un moto di filtrazione all interno del pendio e considerando l aumento di pressioni interstiziali derivante da questo moto (si veda più avanti). Gli interventi di consolidazione sono stati calcolati inserendo all interno del modello numerico degli elementi strutturali che simulano gli interventi di tirantatura e di chiodatura alla base del pendio. I muri di sostegno non sono stati modellizzati esplicitamente, ma sono stati presi in considerazione sostituendo al materiale che simula il terreno un materiale fittizio molto rigido e molto resistente. Relazione tecnico illustrativa Pag. 9
Le considerazioni sulla stabilità, sui meccanismi di rottura e sugli interventi di consolidamento sono state effettuate sulla base del fattore di sicurezza restituito dal codice di calcolo. Questo fattore di sicurezza rappresenta un limite minimo della resistenza della porzione di modello interessata dal fenomeno di dissesto. Infine, si è proceduto all analisi sismica ed alla verifica di stabilità nel caso sismico. 4.2 Impostazione del modello Il modello impostato presenta le seguenti caratteristiche geometriche, ricavate dai risultati dei sondaggi geognostici: uno strato superficiale di materiale di resistenza modesta che rappresenta le filladi alterate, di spessore medio 12 metri; uno strato profondo di materiale ad alta resistenza, che rappresenta il substrato roccioso. JOB TITLE : modello numerico e griglia FLAC (Version 6.00) LEGEND 21-Apr-11 14:30 step 13024 Flow Time 7.2406E+03-8.055E+00 <x< 1.459E+02-4.820E+01 <y< 1.058E+02 User-defined Groups User:filladi_sane User:coltre_elastic Grid plot 0.900 0.700 0.500 0.300 0 2E 1 0.100-0.100-0.300 0.100 0.300 0.500 0.700 0.900 1.100 1.300 Figura 1 Modello geometrico con indicazione della griglia Il lato superiore del modello ricalca l andamento altimetrico del pendio reale, così come ricavato dai rilievi effettuati sull area, mentre l andamento della falda è stato modellizzato secondo quanto rilevato dalle letture eseguite sui piezometri installati. I fenomeni localizzati o temporanei quali l infiltrazione di acque di precipitazione dalla superficie o il ruscellamento sulla superficie non sono stati presi in considerazione. 4.3 CENNI SUL CODICE DI CALCOLO Relazione tecnico illustrativa Pag. 10
a. FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua) Il programma FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua) è un codice di calcolo che permette di rappresentare un modello meccanico del continuo (in termini bidimensionali) e può essere applicato a problemi geotecnici, geomeccanici, idraulici o altri. Il metodo attua un analisi Lagrangiana: ciò significa che l entità degli spostamenti in un corpo soggetto a deformazione varia da punto a punto, tale funzione non è omogenea e viene descritta con un vettore spostamento che varia nello spazio e nel tempo. Date le condizioni iniziali, le variazioni nello spazio di questi vettori vengono calcolate iterativamente dal FLAC; si sviluppa così un calcolo differenziale per la risoluzione del quale si utilizza il metodo delle differenze finite. Il calcolo viene effettuato per ciascun punto dello spazio, pertanto, occorre definire in FLAC la forma del continuo tramite l impostazione di una griglia, in corrispondenza di ciascun nodo della quale vengono calcolate le equazioni differenziali. In ogni ciclo di calcolo si parte dall equazione di equilibrio che utilizza le equazioni della statica, evidenziando i valori delle forze sbilanciate e il rapporto di equilibrio della struttura. Si esprimono per ciascun punto della griglia forze e tensioni associate, dalle quali si ricavano le velocità di deformazione e gli spostamenti; si ricavano, successivamente, i nuovi valori di forze e tensioni associati ad ogni punto. Il vantaggio di questo processo di calcolo è che ogni nodo della griglia comunica con gli altri, simulando così la trasmissione delle forze all interno di un corpo. A ciascun elemento della griglia si attribuiscono determinate caratteristiche meccaniche mediante le quali il programma elabora le condizioni di stabilità, evidenziando i punti in cui non si raggiunge l equilibrio. E possibile assegnare ad elementi diversi del corpo comportamenti meccanici differenti: è possibile assegnare ad alcuni nodi un comportamento elastico, ad altri un comportamento meccanico di tipo elastico perfettamente plastico o elastoplastico, incrudente positivamente o negativamente. b. Il metodo Stress Reduction Factor e il fattore di sicurezza I metodi tradizionali di calcolo all equilibrio limite utilizzano uno schema approssimativo, generalmente basato sul metodo dei conci, all interno del quale sussistono una serie di assunzioni (come l ubicazione e l angolo delle forze tra i conci). Il fattore di sicurezza minimo viene scelto dopo aver verificato alcune superfici di rottura definite. L equilibrio, pertanto, è soddisfatto solo lungo un sistema di superfici ideali. FLAC, invece, restituisce una soluzione completa della Sollecitazione e dello Spostamento, sia nelle equazioni dell equilibrio che nelle equazioni costitutive. Una volta definite le proprietà del sistema, se ne valutano le condizioni di stabilità. Il calcolo del fattore di sicurezza e l identificazione della superficie critica di rottura-scivolamento avviene attraverso una serie di simulazioni durante le quali i parametri di resistenza del materiale vengono ridotti (shear strength reduction technique). I vantaggi associati al metodo, in rapporto alle soluzioni all equilibrio limite, sono: Qualsiasi tipo di rottura si sviluppa naturalmente. Non è necessario specificare preliminarmente il range di possibili superfici. Relazione tecnico illustrativa Pag. 11
Non è necessario ricorrere a parametri artificiali (quali gli angoli delle forze tra i conci) nella formulazione del modello. Meccanismi di rottura multipli, o fenomeni di plasticizzazione interna complessi, accadono naturalmente, se le condizioni assunte portano a questo. L interazione con elementi strutturali (quali chiodi, geogriglie, soil nail) è modellizzata realisticamente, considerando gli elementi stessi come interamente deformabili, e non semplicemente come forze equivalenti. La soluzione coincide con un meccanismo cinematicamente possibile (il metodo all equilibrio limite considera solo le forze, non la cinematica). La tecnica di riduzione della resistenza consiste nel ridurre progressivamente i parametri di resistenza al taglio del materiale, ovvero coesione e angolo d attrito, sino a portare il pendio allo stato di equilibrio limite. Se il pendio è inizialmente instabile il valore della coesione e dell angolo d attrito viene aumentato sino a raggiungere le condizioni di equilibrio limite. All interno del modello possono essere inseriti elementi strutturali di rinforzo, carichi puntuali o lineari, costanti o variabili nello spazio, la presenza della superficie freatica, una superficie di debolezza o discontinuità, diversi strati dotati di proprietà differenti e può essere variata la geometria della mesh di calcolo, aumentando il numero di nodi della griglia o escludendo una porzione del pendio dall analisi. Il valore del fattore di sicurezza coincide con il rapporto fra sforzi resistenti ed agenti, pertanto, valori superiori ad uno implicano condizioni di stabilità del versante, mentre valori inferiori ne testimoniano l instabilità. Secondo quanto riportato nel paragrafo 6.3.4 del D.M. 14/01/2008 Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni, il livello di sicurezza è espresso, in generale, come rapporto tra resistenza al taglio disponibile, presa con il suo valore caratteristico, e sforzo di taglio mobilitato lungo la superficie di scorrimento effettiva o potenziale. il grado di sicurezza ritenuto accettabile dal Progettista deve essere giustificato sulla base del livello di conoscenze raggiunto, dall affidabilità dei dati disponibili e del modello di calcolo adottato in relazione alla complessità geologica e geotecnica, nonché sulla base delle conseguenze di un eventuale frana. Le analisi di stabilità vengono eseguite non soltanto per fornire un fattore di sicurezza, una volta che le proprietà del terreno sono note, ma anche per stabilire le resistenze al taglio nel campo dallo studio dei cedimenti. E' pertanto necessario eseguire alcune analisi per ottenere le proprietà del terreno da un fattore di sicurezza noto (che si sa valere 1 all'istante del franamento). Questo processo di solito viene definito "back analysis" o "Retroanalisi" (Chandler, 1977). In questo tipo di analisi si richiede un altro elemento: la determinazione dei livelli medi delle tensioni effettive e di taglio su parti della superficie di scorrimento. Sono necessarie solo poche analisi ripetute con differenti proprietà del terreno per trovare il gruppo di valori di coesione e di angolo di attrito per il quale Fs 1. c. L analisi disaccoppiata del problema meccanico-idraulico Relazione tecnico illustrativa Pag. 12
Per calcolare l interazione tra la fase liquida e la fase solida del terreno (il cosiddetto problema meccanico-idraulico), il codice di calcolo FLAC si basa sulla teoria di consolidazione di Biot, che prevede una equazione di bilancio di massa del fluido e un equazione di bilancio del momento d inerzia del fluido. Per risolvere le nuove equazioni inserite nello schema di calcolo, FLAC mette a disposizione svariati e differenti schemi di risoluzione (chiamati, all interno del programma logiche ), a seconda che si desideri analizzare la situazione a regime o il transitorio, o che si abbia o meno una parte del modello non satura. Nel caso in esame si è utilizzata la logica Fast Unsaturated Flow (flusso non-saturo veloce), che permette di trattare il cambio di saturazione degli elementi e le forze generate da questa variazione e al contempo mantenere contenuto il tempo di risoluzione. La falda non è più modellizzata come nel caso statico, come una superficie di pelo libero che genera delle sovrapressioni di tipo idrostatico, ma come un reticolo di flusso all interno del pendio, che si instaura tenendo conto della permeabilità dei materiali, della pendenza dello strato impermeabile e della sovrapressione che genera il moto. Per simulare la risalita della falda come un fenomeno a scala temporale ridotta, si è scelto di trattare in maniera separata la parte idraulica e la parte meccanica del problema. Si è cioè instaurato il reticolo di flusso imponendo al codice di ignorare le variazioni dello stato tensionale nella fase solida. Una volta che la falda ha raggiunto la configurazione desiderata, lo stato tensionale delle pressioni interstiziali è stato imposto come costante e invariabile nel tempo. Infine, lo stato tensionale totale del terreno è stato lasciato libero di venire influenzato dalla pressioni interstiziali. 4.4 ANALISI A RITROSO Come spiegato più sopra, si effettua l analisi a ritroso per ottenere le caratteristiche meccaniche dei materiali che compongono il modello. Viene ipotizzato che il pendio si trovi in condizioni di incipiente rottura imponendo una configurazione della falda che simula l andamento durante gli eventi che hanno determinato movimenti nel corpo di frana. Si ipotizza quindi che il meccanismo che innesca la frana sia l innalzamento della frana sopra un certo livello di soglia. Per modellizzare la falda, la logica Fast Unsaturated Flow è attivata, e la falda è fatta variare in modo tale che il pelo libero si trovi a circa 8 metri dal piano campagna. Il limite inferiore della falda è ipotizzato essere l interfaccia tra le filladi sane e le filladi alterate, per uno spessore complessivo della falda di circa 7 metri. La distribuzione delle pressioni interstiziali che deriva da questa configurazione è riportato di seguito: Relazione tecnico illustrativa Pag. 13
JOB TITLE : distribuzione delle pressioni interstiziali FLAC (Version 6.00) LEGEND 21-Apr-11 15:01 step 13024 Flow Time 7.2406E+03-8.055E+00 <x< 1.459E+02-4.820E+01 <y< 1.058E+02 Pore pressure contours 0.00E+00 1.00E+04 2.00E+04 3.00E+04 4.00E+04 5.00E+04 Contour interval= 1.00E+04 0.900 0.700 0.500 0.300 0.100-0.100-0.300 0.100 0.300 0.500 0.700 0.900 1.100 1.300 Figura 2 - Distribuzione delle pressioni interstiziali Il fattore di sicurezza relativo a questa configurazione risulta Fs=0.99. Relazione tecnico illustrativa Pag. 14
JOB TITLE : verifica con falda per back-analysis FLAC (Version 6.00) LEGEND 21-Apr-11 15:03 step 13024 Flow Time 7.2406E+03-8.055E+00 <x< 1.459E+02-4.820E+01 <y< 1.058E+02 Factor of Safety 0.99 Max. shear strain-rate 0.00E+00 1.00E-06 2.00E-06 3.00E-06 4.00E-06 5.00E-06 6.00E-06 7.00E-06 Contour interval= 1.00E-06 Extrap. by averaging Boundary plot 0 2E 1 Applied Pore Pressures 0.900 0.700 0.500 0.300 0.100-0.100-0.300 0.100 0.300 0.500 0.700 0.900 1.100 1.300 Figura 3 - Verifica di stabilità globale e grafico del rapporto di deformazione a taglio In seguito all analisi, si individuano i seguenti valori geotecnici per i vari strati: - Filladi alterate (in rosso in Figura 1): o Angolo di attrito interno efficace φ =25 o Coesione efficace c =15 kpa - Filladi (in rosa in Figura 1): o Angolo di attrito interno efficace φ =35 o Coesione efficace c =150 kpa Relazione tecnico illustrativa Pag. 15
4.5 VERIFICA DI STABILITA a. Interventi di consolidamento Gli interventi di consolidamento si esplicitano in due interventi distinti: - Soil nailing eseguito attraverso il muro di sostegno al piede del pendio; - tiranti attivi installati immediatamente a monte del muro di sostegno. Gli effetti del muro di sostegno sulla stabilità del muro sono considerati in maniera implicita, assegnando agli elementi di terreno che si trovano a tergo del muro di sostegno un materiale fittizio ad elevata resistenza. In questo modo, si escludono dal calcolo gli spostamenti e le deformazioni del muro di sostegno (sull esclusione di porzioni di modello si veda più avanti). Sia il soil nailing sia i tiranti attivi sono modellizzati con degli elementi cable, che presentano solo resistenza alla deformazione assiale. Lo schema statico di questi elementi è sintetizzato in una molla lineare avente deformabilità assiale (presa pari al modulo elastico dell acciaio). L interazione chiodo-terreno è riassunta nell impostazione dell interfaccia tra l elemento strutturale cable, che rappresenta il chiodo, e la griglia del modello numerico, che rappresenta il terreno. A questa interfaccia possono essere attribuiti varie proprietà meccaniche a seconda dei meccanismi di comportamento che si vuole simulare. Si può assegnare una deformabilità propria, diversa dalla deformabilità del chiodo, per modellizzare situazioni di creep viscoso attorno al chiodo, si può assegnare un criterio di rottura di tipo plastico incrudente, composto da una resistenza senza scorrimento nel terreno (definita shear bond strength resistenza a taglio del legame), e da un angolo di attrito (definita bond friction angle angolo di attrito del legame), se avviene scorrimento del chiodo all interno dell ammasso. Nel caso oggetto di studio si trascurano i fenomeni di scorrimento viscoso e la parte plastica del criterio di rottura. Il criterio di rottura è dato solo dalla resistenza a taglio, che viene assegnata pari a: Soil Nailing: - parte nelle filladi alterate: R t = 1kN - parte nelle filladi sane: R t =22 kn Tiranti attivi: - parte nelle filladi alterate: R t = 18 kn - parte nelle filladi sane: R t = 47 kn I tiranti attivi sono precaricati con una forza di 20 tonnellate. Relazione tecnico illustrativa Pag. 16
JOB TITLE : particolare degli interventi di consolidamento FLAC (Version 6.00) (*10^1) 4.500 LEGEND 21-Apr-11 16:18 step 3112 Flow Time 7.2406E+03-4.562E+00 <x< 7.529E+01-3.072E+01 <y< 4.913E+01 User-defined Groups User:exclude User:coltre_elastic User:filladi_sane Cable plot Soil nailing tiranti 3.500 2.500 1.500 0.500-0.500-1.500-2.500 0.500 1.500 2.500 3.500 4.500 5.500 6.500 (*10^1) Figura 4 - Particolare dell'intervento di consolidamento Relazione tecnico illustrativa Pag. 17
b. Verifica con consolidamenti e falda Il calcolo del fattore di sicurezza viene effettuato applicando al modello contenente le strutture di consolidamento del pendio la distribuzione di pressioni interstiziali derivanti dal moto della falda all interno del pendio. E possibile che, a causa del meccanismo alla base del schema di risoluzione per il calcolo del coefficiente di sicurezza, il codice restituisca un coefficiente di sicurezza molto basso. Questo succede perché ci possono essere delle porzioni del modello che presentano delle instabilità localizzate, che abbassano artificiosamente il valore minimo del coefficiente di sicurezza e che rivestono interesse nullo rispetto al fenomeno che si vuole indagare. Questo fenomeno deriva dallo schema numerico ed è irrealistico. Per ovviare a questo inconveniente si ricorre ad un artificio numerico detto dell esclusione dall analisi. Questo artificio consiste nell assegnare agli elementi della griglia interessati un materiale fittizio molto resistente, in modo tale da spostare la superficie di rottura verso la zona di interesse. Le zone escluse sono mostrate in Figura 5 e sono indicate in rosa. JOB TITLE : modello con indicazione delle zone escluse dell'analisi FLAC (Version 6.00) LEGEND 21-Apr-11 17:11 step 3112 Flow Time 7.2406E+03-8.055E+00 <x< 1.459E+02-4.820E+01 <y< 1.058E+02 User-defined Groups User:exclude User:coltre_elastic User:filladi_sane Grid plot 0 2E 1 0.900 0.700 0.500 0.300 0.100-0.100-0.300 0.100 0.300 0.500 0.700 0.900 1.100 1.300 Figura 5 - modello con indicazione delle zone escluse dall'analisi Relazione tecnico illustrativa Pag. 18
JOB TITLE : verifica con intervento di consolidamento FLAC (Version 6.00) LEGEND 21-Apr-11 17:08 step 20962 Flow Time 7.2406E+03-8.055E+00 <x< 1.459E+02-4.820E+01 <y< 1.058E+02 Factor of Safety 1.39 Max. shear strain-rate 0.00E+00 2.50E-05 5.00E-05 7.50E-05 1.00E-04 1.25E-04 1.50E-04 1.75E-04 2.00E-04 Contour interval= 2.50E-05 Extrap. by averaging Axial Force on Structure Max. Value # 1 (Cable) -6.707E+04 # 2 (Cable) -4.099E+04 0.900 0.700 0.500 0.300 0.100-0.100-0.300 0.100 0.300 0.500 0.700 0.900 1.100 1.300 Figura 6 - Verifica con interventi di consolidamento Il fattore di sicurezza del pendio risulta essere pari a Fs=1.39 Relazione tecnico illustrativa Pag. 19
c. Verifica con consolidamenti e sisma Il pendio oggetto di questo studio si trova alle coordinate 54.744 N, 11,239 E ed è caratterizzato dalle seguenti grandezze sismiche allo stato limite Prevenzione dal Collasso, dettate dalle Norme Tecniche sulle Costruzioni: tempo di ritorno T r =975 anni Accelerazione orizzontale massima su supporto rigido a g =0.203 g La classe di sottosuolo viene valutata come suolo di tipo B (Rocce tenere con spessori superiori a 30 metri) e la classe topografica viene valutata come categoria T2 (Pendii con inclinazione media i>15 ). La sollecitazione sismica viene calcolata secondo il metodo pseudostatico, considerando cioè l azione sismica nella sua globalità come una coppia di accelerazioni secondo le componenti verticale ed orizzontale. Il calcolo di queste componenti si effettua con la seguente: (componente orizzontale) dove β s =0,28 e (componente verticale) Queste accelerazioni vengono prese in considerazione dal codice di calcolo variando l accelerazione di gravità, sommando le due nuove componenti. L accelerazione di gravità così cambiata risulta: g* v =10,25 m/s 2 verso il basso g* h =0,89 m/s 2 verso sinistra La verifica viene effettuata in assenza di falda, poiché l evento del sisma combinato ad un altezza di falda connessa a precipitazioni così intense (il tempo di ritorno stimato per gli eventi di Novembre 2010 e Dicembre 2010 si attesta sui 50 anni) è troppo a favore di sicurezza. Relazione tecnico illustrativa Pag. 20
JOB TITLE : verifica sismica con consolidamenti FLAC (Version 6.00) LEGEND 21-Apr-11 18:53 step 22390 Flow Time 7.2406E+03-8.055E+00 <x< 1.459E+02-4.820E+01 <y< 1.058E+02 Factor of Safety 1.37 Max. shear strain-rate 0.00E+00 1.00E-06 2.00E-06 3.00E-06 4.00E-06 5.00E-06 6.00E-06 7.00E-06 8.00E-06 9.00E-06 Contour interval= 1.00E-06 Extrap. by averaging Axial Force on Structure Max. Value # 1 (Cable) -6.603E+04 0.900 0.700 0.500 0.300 0.100-0.100-0.300 0.100 0.300 0.500 0.700 0.900 1.100 1.300 Figura 7- verifica in presenza di sisma e consolidamenti Relazione tecnico illustrativa Pag. 21