REGIONE CAMPANIA COMUNE DI BASELICE Provincia di Benevento LAVORI DI BONIFICA E MESSA IN SICUREZZA DELLA DISCARICA COMUNALE IN CONTRADA SERRE PROGETTO ESECUTIVO (Art. 33 D.P.R. 207/2010) RELAZIONE GEOTECNICA TAV. 8 IL PROGETTISTA Ing. Domenico Catapano IL RESPONSABILE DEL PROCEDIMENTO Gem. Leonardo Parisi 1
INDICE PREMESSA Oggetto della presente relazione sono le caratteristiche geotecniche dei terreni di sedime destinati a ospitare le opere di sostegno in terre rinforzate previste per la sistemazione finale dell area a valle della discarica di Baselice. Si è, inoltre, supportata la progettazione strutturale. La relazione è stata redatta in ottemperanza alle Leggi vigenti in materia. 2
1 Caratteri geologici e unità litotecniche Per ciò che riguarda l'aspetto geologico, durante il rilevamento della zona in esame si è riscontrata la presenza dei seguenti termini litoidi (v. relazione geologica allegata): - Complesso delle Argille Varicolori Trattasi di terreni caratterizzati da un alta percentuale di frazione pelitica, di colore grigio piombo, con fiamme verdi e rosse, con fitte intercalazioni di marne scagliettate e marne calcaree. Non mancano intercalazioni, per lo più disordinate, di livelli siltosi, spessi fino a una decina di centimetri. 2 Indagini geotecniche Per definire la stratigrafia dei terreni di sedime dell opera e per acquisire i parametri fisico-meccanici dei terreni in esame è stata condotta sull'area interessata dall intervento di progetto una campagna geognostica consistente in n. 3 sondaggi a carotaggio continuo profondi 20.0m. Al fine di ottenere informazioni circa la presenza di un'eventuale falda, i tre sondaggi sono stati strumentati con canne piezometriche. L'ubicazione di tali prove è mostrata nell'allegata relazione geologica. Sono stati eseguiti in fase esecutiva ulteriori 2 sondaggi profondi 20,0 m per ciascuno dei quali sono stati prelevati 2 campioni indisturbati sottoposti ad analisi di laboratorio. Sono stati inoltre prelevati 5 campioni disturbati nell area della discarica. Lungo il muro di contenimento della discarica è stata eseguita una prospezione sismica tipo MASW. 3 Modello geotecnico Nell area di sedime si possono distinguere tre unità litotecniche, quella di fondazione presenta le seguenti caratteristiche, desunte dalla prove sui campioni indisturbati: Terreno Peso di Volume Angolo di attrito Coesione drenata Coesione non (kn/mc) deg (KPa) drenata (KPa) AV 19.73 21.1 22.4 58.5 Stante la scarsa permeabilità dei litotipi rilevata dalle prove in sito la falda può considerarsi assente. 3
4 Modello sismico del sito Sono definiti muri di sostegno o altre strutture miste ad essi assimilabili (6.5. Opere di Sostegno): - muri, per i quali la funzione di sostegno è affidata al peso proprio del muro e a quello del terreno direttamente agente su di esso (ad esempio muri a gravità, muri a mensola, muri a contrafforti); - paratie, per le quali la funzione di sostegno è assicurata principalmente dalla resistenza del volume di terreno posto innanzi l opera e da eventuali ancoraggi e puntoni; - strutture miste, che esplicano la funzione di sostegno anche per effetto di trattamenti di miglioramento e per la presenza di particolari elementi di rinforzo e collegamento (ad esempio, ture, terra rinforzata, muri cellulari). Le verifiche di equilibrio limite ultimo richiedono il rispetto della condizione: R d E d E d = azioni o effetto delle azioni di progetto R d = azioni o effetto delle azioni resistenti del sistema geotecnico In entrambi i termini: le azioni si moltiplicano per il coefficienti f i parametri geotecnici si dividono per i coefficienti m la resistenza globale si divide per i coefficienti r (coefficienti di sicurezza globale: R/E > r ) Le verifiche da effettuare riguardano: SLU di tipo geotecnica (GEO) e di Equilibrio di corpo rigido (EQU) 1. stabilità globale del complesso dell opera di sostegno-terreno; 2. scorrimento sul piano di posa; 3. collasso del carico limite dell insieme fondazione-terreno; 4. ribaltamento SLU di tipo strutturale (STR) 5. raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali. Ai fini della verifica alla traslazione sul piano di posa non si deve in generale considerare il contributo della resistenza passiva del terreno antistante il muro. In casi particolari, la presa in conto di una aliquota (non superiore al 50%) di tale resistenza è subordinata all assunzione di effettiva permanenza di tale contributi. Valutazione dell Azione Sismica 4.1.1 Pericolosità sismica di base Una importante novità introdotta nelle Nuove Norme Tecniche 2008 è il calcolo della Pericolosità sismica di base del sito di costruzione che costituisce l elemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche ed è funzione delle coordinate geografiche del sito di realizzazione dell opera e del Tempo di Ritorno. La pericolosità sismica è definita da: a g =accelerazione sismica massima attesa di un sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale F 0 = valore massimo di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale 4
I valori dei parametri a g ed F 0 relativi alla pericolosità sismica su reticolo geografico di riferimento sono forniti nelle tabelle riportate nell ALLEGATO B al Testo unico 2008. In alternativa il Ministero ha messo a disposizione il programma per il calcolo dei parametri di pericolosità sismica per area geografica Spettri-NTC ver.1.0.3.xls. Inserendo nel programma il comune di interesse vengono forniti i parametri a g ed F 0 in funzione del Tempo di Ritorno T R : Per calcolare lo specifico valore dei parametri a g e F 0 è necessario valutare il Tempo di Ritorno. 4.1.2 Tempo di Ritorno TR Il tempo di ritorno è valutato in funzione della vita di riferimento V R ed in base alla corrispondente probabilità del suo superamento allo stato limite che si intende verificare. La vita di riferimento viene calcolata in funzione della Vita nominale V N per il coefficiente d uso C U V R = V N x C U Vita nominale V N : indica in numero di anni nel quale la struttura deve essere usata per lo scopo per cui è progettata. Tipi di costruzione Vita nominale V N (in anni) 1 Opere provvisorie Opere provvisionali - Strutture in fase costruttiva <10 2 3 Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica Tab. 2.4.I Norme Tecniche 2008 >50 >100 5
Coefficiente d uso C U : parametro definito in base alla classe d uso della struttura in funzione del livello di affollamento e dell interesse strategico. Classe d uso Coeff. d uso C U I Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli. 0.7 II II I IV Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d uso III o in Classe d uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti. Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso. Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose per l ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al D.M. 5 novembre 2001, n. 6792, Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade, e di tipo C quando appartenenti ad itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B. Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica. Tab. 2.4.II Norme Tecniche 2008 Nei confronti delle azioni sismiche gli stati limite ultimi sono definiti riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suo complesso includendo elementi strutturali, non strutturali ed impianti. Stato limite Ultimo di salvaguardia della vita (SLV) Stato limite Ultimo di prevenzione del collasso (SLC) La probabilità di superamento nel periodo di riferimento P VR sono definite in funzione degli stati limite considerati. Stati limite P VR : Probabilità di superamento nel periodo di riferimento V R SLV 10 % SLC 5 % Tab. 3.2.I Norme Tecniche 2008 Fissata quindi la vita di riferimento e lo stato limite si ricava il tempo di ritorno: T R = - V R / (ln (1- P VR )) Se V R < 35 anni si pone comunque = 35 anni. 1.0 1.5 2.0 6
Una volta noti i parametri di progetto: V N,C U e lo Stato limite ultimo di verifica SLV il programma per il calcolo dei parametri di pericolosità sismica per area geografica Spettri-NTC ver.1.0.3.xls. permette di realizzare le varie estrapolazioni: 4.1.3 Risposta Sismica Locale Per definire l azione sismica di progetto è necessario valutare la Risposta Sismica Locale e cioè quelle modifiche che un segnale sismico subisce rispetto a quello di base di un sito di riferimento rigido e con superficie topografica orizzontale. a max = a g x S t x S s S s = Coefficiente di Amplificazione Stratigrafica dipende dalla caratterizzazione geotecnica del materiale che costituisce i primi 30 metri di profondità (calcolati dal piano di imposta della fondazione della struttura di sostegno) nella località di realizzazione dell opera (F 0 e a g tabulati) 7
Categoria sottosuolo A Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di Vs,30 superiori a 800 m/s, eventualmente comprendenti in superficie uno strato di alterazione, con spessore massimo pari a 3 m. B Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e cu,30 > 250 kpa nei terreni a grana fina). C Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < cu,30 < 250 kpa nei terreni a grana fina). D Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o di terreni a grana fina scarsamente consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 inferiori a 180 m/s (ovvero NSPT,30 < 15 nei terreni a grana grossa e cu,30 < 70 kpa nei terreni a grana fina). E Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 20 m, posti sul substrato di riferimento (con Vs > 800 m/s). Tab. 3.2.II e Tab. 3.2.V Norme Tecniche 2008 S s 1.00 1,00 < 1,40-0,40 (F 0 (a g /g)) < 1,20 1,00 < 1,70-0,60 (F 0 (a g /g)) < 1,50 0,90 < 2,40 1,50 (F 0 (a g /g)) < 1,80 1,00 < 2,00-1,10 (F 0 (a g /g)) < 1,60 Nel caso di terreni di fondazione delle categorie S1 ed S2 la norma prescrive di realizzare specifiche analisi per la definizione delle azioni sismiche. Categoria S1 S2 Descrizione Depositi di terreni caratterizzati da valori di Vs,30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < cu,30 < 20 kpa), che includono uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa consistenza, oppure che includono almeno 3 m di torba o di argille altamente organiche. Depositi di terreni suscettibili di liquefazione, di argille sensitive o qualsiasi altra categoria di sottosuolo non classificabile nei tipi precedenti. Tab. 3.2.III - Norme Tecniche 2008 S t = Coefficiente di Amplificazione Topografica si applica per dislivelli topografici maggiori di 30m e con pendenza i maggiore di 15 ; dipende dalla condizione topografica dell opera e varia in funzione della pendenza del pendio e della localizzazione dell opera su di esso da 1 alla base al valore St riportato in tabella alla sommità. Categoria Caratteristiche della superfici topografica Ubicazione dell opera S t T1 Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i 15 1 8
T2 e T3 T4 Pendii con inclinazione media i > 15 o rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media 15 i 30 Rilievi con larghezza in cresta molto minore che alla base e inclinazione media i > 30 In corrispondenza della cresta del rilievo In corrispondenza della cresta del rilievo Tab. 3.2.IV e Tab. 3.2.VI - Norme Tecniche 2008 1.2 1.4 Anche in questo caso il programma per il calcolo dei parametri di pericolosità sismica per area geografica Spettri-NTCver.1.0.3.xls. realizza le estrapolazioni per calcolare celermente S s ed S t noti Categoria topografica e Categoria del sottosuolo: Coefficienti sismici In condizioni sismiche la norma prescrive le stesse verifiche da realizzarsi in condizioni statiche con l introduzione dei coefficienti sismici orizzontali k h e k v che devono essere calcolati mediante le espressioni: k h = m (a max / g ) k v = + 0.5 k h m = coefficiente di riduzione dell accelerazione massima attesa al sito il coefficiente di riduzione si applica solo ai muri in grado di subire spostamenti relativi rispetto al terreno, e si calcola in funzione della categoria del sottosuolo e della zona geografica tramite il valore di a g (SLV di cui al capitolo precedente). Categoria del sottosuolo A B, C, D, E m m 0.2 < a g < 0.4 0.31 0.31 0.1 < a g < 0.2 0.29 0.24 a g < 0.1 0.20 0.18 Tab. 7.11.II - Norme Tecniche 2008 Le verifiche devono essere effettuate ponendo pari all unità i coefficienti parziali sulle azioni ed impiegando i parametri geotecnici e le resistenze di progetto applicando i coefficienti parziali cioè riducendo i parametri del terreno. Risposta Sismica Locale 9
Comune: Baselice (Bn) Vita nominale V N = 50 anni Coefficiente d uso C U = 2 Categoria sottosuolo = C Categoria topografica = T1 Accelerazione orizzontale a g = 0,216g Coefficiente di Amplificazione Stratigrafica S s = 1,367 Coefficiente di Amplificazione Topografica S t = 1,0 Accelerazione orizzontale massima a max = a g x S t x S s = 0,295g Coefficiente di riduzione dell accelerazione massima attesa al sito m = 0,31 Coefficienti sismici k h = m (a max /g) = 0,31*(0,295g/g) = 0,091 k v = + 0,5 k h =± 0,5*0,091 = ± 0,045 5 Verifica della sicurezza delle prestazioni Verifiche nei confronti degli stati limite ultimi (SLU). Per ogni stato limite ultimo deve essere rispettata la condizione Ed Rd valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione < valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico (terreno) La verifica di detta 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) -per le resistenze (R1, R2 e R3). La procedura che si è seguita è la creazione di una serie di VERIFICHE, con le seguenti combinazioni: Verifiche statiche: Approccio 1 Stabilità Globale FS>1,0; Approccio 1: Combinazione 2 (M2+A2+R2) Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali (Stabilità interna). Per le verifiche degli elementi strutturali il coefficiente r non deve essere tenuti in conto e quindi FS>1 10
Approccio 1: Combinazione 1 (M1+A1+R1) Verifiche sismiche: Approccio 1 Stabilità Globale FS>1,0; Approccio 1: Combinazione 2 (M2+R2 - +kh/+kv) Combinazione 2 (M2+R2 - +kh/-kv) Cioè le verifiche sismiche si devono eseguire applicando i soli fattori riduttivi dei parametri geotecnici (M2) e Verificando coefficienti di sicurezza di stabilità globale (R2) pari a 1.0, ribaltamento pari a 1, capacità portante pari a 1,0 e scorrimento pari a 1,0. Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali (Stabilità interna). Per le verifiche degli elementi strutturali il coefficiente r non deve essere tenuti in conto e quindi FS>1 Approccio 1: Combinazione 1 di carico (M1+R1- +kh/-kv) 11