608DA06 Relazione geotecnica delle fondazioni · geotecniche di massima dei terreni interessati dal progetto, al fine di poter effettuare valutazioni delle ... condizioni di stabilità

INDICE

1 PARTE I – SINTESI DELLE CARATTERISTICHE STRATIGRAFI CHE E GEOTECNICHE .................... 2

1.1 PREMESSE ............................................................................................................................................................ 2 1.2 SINTESI DELLE CARATTERISTICHE STRATIGRAFICHE E GEOTECNICHE ......................................... 2

1.2.1 Scopo delle indagini ....................................................................................................................................... 2

1.2.2 Mezzi di indagine ........................................................................................................................................... 3

1.2.3 Prove penetrometriche ................................................................................................................................... 3

1.2.4 Correlazione con SPT. .................................................................................................................................. 4

1.2.5 Determinazione della litologia e della resistenza dinamica .......................................................................... 6

1.2.5.1 Litologia ...................................................................................................................................................................... 6 1.2.5.2 Resistenza dinamica .................................................................................................................................................... 6

1.3 RISULTATI INDAGINI ...................................................................................................................................... 10

2 PARTE II – ANALISI GEOTECNICHE DEI SINGOLI INTERVEN TI .......................................................... 13

2.1 NUOVA VASCA DI FLOTTAZIONE E DISSABBIATURA ................................................................................................ 13

2.1.1 Definizione della tipologia di fondazione adottata ..................................................................................... 13

2.1.2 Criteri per il dimensionamento geotecnico dell’opera ............................................................................... 13

2.1.3 Valutazione della capacità portante del terreno ......................................................................................... 14

2.2 NUOVA VASCA DI DENITRIFICAZIONE , OSSIDAZIONE E SEDIMENTAZIONE ............................................................. 16 2.2.1 Definizione della tipologia di fondazione adottata ..................................................................................... 16



2.3 NUOVO POZZETTO DI RICIRCOLO FANGHI .............................................................................................................. 19 2.3.1 Definizione della tipologia di fondazione adottata ..................................................................................... 19



2.4 CANALE DI BYPASS ................................................................................................................................................. 22

2.4.1 Definizione della tipologia di fondazione adottata ..................................................................................... 22



2.5 PLATEA PER CLASSIFICATORE SABBIE ................................................................................................................... 25 2.5.1 Definizione della tipologia di fondazione adottata ..................................................................................... 25



1 PARTE I – SINTESI DELLE CARATTERISTICHE STRATIGRAFI CHE E GEOTECNICHE

1.1 PREMESSE

La presente relazione rappresenta la relazione “GEOTECNICA” per il progetto “potenziamento impianto di depurazione a servizio dell’agglomerato industriale di Punta Penna e del comune di Vasto – Prog. 2013/1”.

Per quanto riguarda le strutture che compongono l’impianto si rimanda agli elaborati progettuali del progetot definitivo.

Il presente studio, basato sul rilevamento geologico e geomorfologico della zona, sull'analisi della letteratura specifica e di indagini in sito, è teso alla comprensione delle caratteristiche geologiche e geotecniche di massima dei terreni interessati dal progetto, al fine di poter effettuare valutazioni delle condizioni di stabilità dell'area e dare indicazioni sulle fondazioni più idonee e gli interventi tecnici atti alla risoluzione dei problemi incontrati.

Quanto eseguito risponde a:

1) L.R. n. 138 del 17 Dicembre 1996.

2) Ordinanza n. 3274 del 20 marzo 2003 della Presidenza del Consiglio dei Ministri.

3) D.M. 14/01/2008

4) Piano Stralcio di Bacino (PAI).

Lo studio è stato diviso in due parti:

1) Sintesi delle caratteristiche stratigrafiche (modello geologico) e geotecniche;

2) Analisi geotecniche e sismiche dei singoli interventi.

1.2 SINTESI DELLE CARATTERISTICHE STRATIGRAFICHE E GEOTECNICHE

1.2.1 Scopo delle indagini

Le indagini geognostiche sono state programmate al fine di verificare i dati di carattere geologico acquisiti dalla Letteratura specifica e dal rilevamento di campagna. Nella programmazione si è tenuto conto della tipologia delle opere previste in progetto e delle caratteristiche geomorfologiche dell’area. Le indagini in sito si propongono:

1) di ricostruire la stratigrafia del sito;

2) la valutazione delle caratteristiche geotecniche;

3) il rilevamento di falde freatiche.

1.2.2 Mezzi di indagine

Nella scelta dei mezzi di indagine si è tenuto conto della conoscenza preventiva dei terreni affioranti, delle opere previste in progetto e delle indagini eseguite in fase preliminare (n. 2 sondaggi geognostici area digestore). In particolare sono state eseguite indagini in sito comprendenti:

1) n° 4 prove penetrometriche dinamiche (DPSH);

2) n° 1 sondaggio geognostico a carotaggio continuo;

3) n° 1 prova di laboratorio su campione indisturbato;

4) n° 1 indagine sismica del tipo Masw.

1.2.3 Prove penetrometriche

Le prove penetrometriche dinamiche, spinte fino alla profondità massima di mt. 13.0 dall’attuale piano campagna, sono state eseguite con Penetrometro Pagani TG63-100KN dinamico (DPSH).

Di seguito si riportano delle tabelle in cui si evidenziano le principali caratteristiche dello strumento.

Certificazioni:

Documento certificato: VEC000029 come richiesto dalla normativa in vigore, direttiva 98/37/CE e 2006/42/CE;

Matricola strumento: P000955;

Dichiarazione di conformità: documento CON000086

Attestazione marchiatura CE: sullo strumento con matricola P000955 è presente la targhetta CE, come previsto dall’art. 10 della direttiva 98/37/CE e dall’art. 5 c.1 1.f e dall’art. 16 della direttiva 2006/42/CE;

Controlli per la sicurezza: verifica installazione di adesivi, targhette e dispositivi di sicurezza;

Dichiarazione fonometria: livello di potenza sonora Lwa =104,7 (dB), livello sonoro medio Lpm=88,8 (dB).

1.2.4 Correlazione con SPT.

Poiché le correlazioni empiriche esistenti in letteratura tra i risultati di una prova penetrometrica dinamica ed i principali parametri geotecnici del terreno fanno riferimento essenzialmente alle prove SPT, occorrerebbe in teoria applicare una correzione ai risultati delle prove SCPT, per tenere conto delle diverse modalità esecutive.

Ciò può essere fatto secondo due criteri differenti:

1) correzione sulla base delle differenti modalità esecutive: penetrometri con caratteristiche differenti rispetto all’ SPT (peso del maglio, volata, area della punta, ecc.) comportano energie di infissione ovviamente differenti; per rapportare il numero di colpi dell’ SPT con quelli del dinamico continuo diversi Autori propongono l'applicazione del seguente fattore correttivo:

CfM H P Ap

M H P Ap=

⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅ ⋅

1 1 11 1

2 2 12 2

dove:

M2 = peso del maglio SPT (63.5 kg);

H2 = volata del maglio SPT (75 cm);

Pl2 = passo di lettura SPT (15 cm);

Ap2 = area della punta SPT (20.4 cmq);

M1 = peso del maglio del dinamico continuo;

H1 = volata del maglio del dinamico continuo;

Pl1 = passo di lettura del dinamico continuo;

Ap1 = area della punta del dinamico continuo.

Il numero di colpi da utilizzare nel calcolo dei parametri geotecnici sarà dato da:

Nspt CfNscpt=

2) correzione sulla base delle litologie incontrate: si è dimostrato, nelle correlazioni SPT-SCPT, che generalmente il rapporto fra il numero dei colpi misurato con i due strumenti

(Nspt/Nscpt) tende a 1 per granulometrie grossolane, mentre tende a crescere per granulometrie più fini; si suggeriscono le seguenti correlazioni proposte in letteratura:

Correlazione

Litologia

NSPT = 1 x NSCPT Ghiaie e ghiaie sabbiose

NSPT = 1.25 x NSCPT Sabbie e ghiaie con fine plastico

NSPT = 1.5 x NSCPT Sabbie con molto fine

NSPT = 2 x NSCPT Limi

NSPT = 2.5 x NSCPT Argille limose/sabbiose

NSPT = 3 x NSCPT Argille

In ogni caso si tratta di correlazioni empiriche che vanno utilizzate con cautela. In particolare, per quanto riguarda la correzione in funzione della litologia, questa andrà calibrata sulla base delle caratteristiche litologiche locali.

Poiché esistono molti tipi di penetrometri dinamici con diverse caratteristiche, per poter utilizzare i metodi di interpretazione calibrati per la SPT è necessario apportare delle correzioni ai risultati ottenuti.

Muromachi e Kobayashi (1981) hanno presentato una correlazione fra N30 (colpi per 30 cm di penetrazione) ed Nspt. Il penetrometro usato è l’RTRI-HEAVY, giapponese, con maglio di 63,5 Kg, caduta 75 cm, dpunta = 5,08 cm, il quale è simile al pemetrometro italiano tipo EMILIA-DPSH . I due autori trovano che i dati, rilevati in materiali compresi in un’ampia gamma granulometrica e senza tenere conto dell’attrito laterale lungo la batteria delle aste, consentono la seguente relazione:

N

Nspt30 115= .

Tenendo invece conto dell’influenza dell’attrito laterale la relazione diventa :

N

Nspt30 1=

i risultati quindi in questo caso possono essere utilizzati senza alcuna correzione.

Da alcune indagini italiane la relazione tra N30 e Nspt diventa :

N

Nspt30 0 57= .

1.2.5 Determinazione della litologia e della resistenza dinamica

1.2.5.1 Litologia

Non esiste attualmente in letteratura una correlazione fra il numero di colpi misurato con il penetrometro dinamico e la litologia degli strati attraversati. Una correlazione può essere effettuata assimilando la procedura d'infissione delle aste e del rivestimento nella prova SCPT a quella di pali battuti di piccolo diametro. Per tali tipologie di palo esistono in letteratura delle indicazioni dei valori di resistenza laterale all’ infissione in funzione delle diverse litologie. Sulla base di questi dati e di un'ampia casistica relativa all'esecuzione di prove SCPT in litologie differenti, vengono proposte le seguenti correlazioni in funzione del rapporto n.colpi della punta / n.colpi del rivestimento:

Rapporto Npunta/Nrivestimento

Litologia

< 0,25 Argilla

0,25 - 0,40 Argilla con limo o sabbia

0,40 - 0,70 Limo

0,70 - 2,25 Sabbia con limo o limosa

2,25 – 4 Sabbia o ghiaia con matrice plastica

> 4 Ghiaia o ghiaia + sabbia

1.2.5.2 Resistenza dinamica

La resistenza dinamica viene calcolata con la seguente relazione :

)()/(

2

PtPaPApRf

HPcmqKgRd

++=

dove:

P (kg) = peso del maglio;

H (cm) = volata del maglio;

Ap (cmq) = area della punta;

Rf (cm) = rifiuto medio, dato dal rapporto fra lunghezza del tratto d'avanzamento e numero di colpi per tratto d'avanzamento (30/Nspt);

Pa (kg) = peso della colonna di aste;

Pt (kg) = Peso della testa di battuta.

Nella seguente Tavola si riporta relazione tra NSPT e N20 ottenuta da Borowczyck e Frankowski (1981).

SONDAGGIO

Il sondaggio geognostico è stato eseguito mediante trivella idraulica polifunzionale (M40 F.lli

Mori) con il metodo a carotaggio continuo. La profondità massima d’indagine è stata di mt. 25,00,

il diametro di perforazione è stato di 101 mm.

Il metodo del carotaggio continuo ha consentito la ricostruzione stratigrafica del sito e

l’esecuzione, in corrispondenza delle carote indisturbate, di prove con pocket penetrometer per una

prima e speditiva valutazione della consistenza dei terreni limosi.

PROVE S.P.T.

Le prove S.P.T. sono state eseguite durante le perforazioni previa pulizia del fondo foro, nel

rispetto di quanto previsto nelle “raccomandazioni sulla programmazione ed esecuzione delle

indagini geotecniche” dell’Associazione Geotecnica Italiana.

L’attrezzatura usata, secondo lo standard internazionale, presenta le seguenti caratteristiche

tecniche:

maglio d’acciaio da 63.5 Kg con dispositivo di guida e di sganciamento automatico;

corsa del maglio 76 cm;

punta conica = 51 mm, angolo di 60°

Nella tavola n.1 sono sovrapposti i risultati di varie correlazioni N.S.P.T.---Qu, studiate da Hoston

W.N. (1960), Flecher (1965), Terzaghi Peck (1948) e da Shio Fukui (1982), e relativi a litologie

argillose (coesive), dove:

NS.P.T. = numero colpi prova S.P.T.;

Qu = resistenza alla compressione non confinata;

C = coesione.

Per la stima dei parametri geomeccanici dei terreni a prevalente comportamento granulare, nella

seguente tavola N.2 si riportano le principali correlazioni tra la densità relativa delle sabbie ed i

valori di NS.P.T.; in particolare si riportano le correlazioni proposte da Terzaghi – Peck (1948) e

Gibbs – Holtz (1957)

Sulla base dei valori della densità relativa Dr % si possono stimare (Tav.N.3) i valori dell’angolo

di attrito secondo le correlazioni proposta da Schmertmann (1977).

PROSPEZIONE SISMICA MASW

MASW è l'acronimo di Multi-channel Analysis of Surface Waves (Analisi Multi-canale di Onde di Superficie). Ciò indica che il fenomeno che si analizza è la propagazione delle onde di superficie, più specificatamente la dispersione delle onde di superficie. La MASW standard consiste nella registrazione della propagazione di una classe di onde di superficie (specificatamente delle onde di Rayleigh), generate da una sorgente ad impatto verticale (classica martellata), tramite comuni geofoni a componente verticale a frequenza propria di 4.5Hz. Dal momento che la strumentazione utilizzata si componeva di un sismografo da 12 canali, è stato necessario fare una doppia acquisizione e sommare successivamente i due dataset (da 12 tracce) per ottenere un unico dataset che “simula” un’acquisizione a 24 tracce. L’acquisizione è avvenuta tramite sismografo a 12 canali (mod. DOREMI della SARA Electronic Instruments srl) collegato a geofoni verticali a frequenza propria di 4.5Hz (spaziatura tra geofoni 2m, 1s di acquisizione, offset minimi di 2 e 10 m).

1.3 RISULTATI INDAGINI

Sulla base dei rilievi e indagini eseguite per il presente studio e in occasione di studi precedenti, si riportano le seguenti risultanze relative al sito dove insiste la principale opera in progetto (vasca sedimentazione-ossidazione).

Caratteri stratigrafici

Orizzonte A: (spessore variabile)

In questo bancone superficiale rientra il materiale di riporto eterogeneo, terreno vegetale e colluvi alterati. Lo spessore varia da punto a punto per effetto del materiale di riporto. Lo spessore del materiale di riporto assume valori superiori (mt. 4.0 / 7.0) nell’area limitrofa al digestore esistente, mentre in corrispondenza della vasca in progetto si riscontra uno spessore dell’ordine di mt. 1.0

Orizzonte B: (dall’ordine precedente fino a circa di mt. 9.0 )

Alternanza irregolare di sabbie a grana fine , limi e limi argillosi, sporadiche ghiaie. Al tetto inclusioni ghiaiose e sabbiose, in profondità prevale la componente limo-sabbiosa. I tutte le indagini (sondaggio e prove penetrometriche) è stata riscontrata presenza di acqua ad una quota variabile da -0.4m a -0.7m

Orizzonte C: (dall’orizzonte precedente, spessore > 30 mt)

Limo argilloso e sabbioso color nocciola al tetto e grigio alla base, secondarie livelli arenacei.

Caratteri Geotecnici

Orizzonte A:

Condizioni non drenate:

Coesione non drenata …………………….……………..….….………..Cu = 0.2 – 0.3 Kg/cmq

Angolo di attrito interno………..………………….……..……………….φ = 0°

Condizioni drenate:

Coesione efficace….. …………………….……………...…….……..…..c’ = 0,01-0,013 Kg/cmq

Angolo di attrito interno efficace.………………….…………………….φ’ = 20°-22°

Peso di volume………………………………………….…….….……….γ = 1.8 – 2.0 T/mc

Modulo Edometrico (costante)..……………………………..……………E = 20 - 30 Kg/cmq

Orizzonte B:

Comportamento geomeccanico di tipo coesivo per la presenza di abbondante limo, e granulare per

la presenza di livelli ghiaioso-sabbiosi che però sono secondari.

Coesione non drenata ………………………………………….………...Cu = 0,3-0,5 Kg/cmq

Coesione efficace…………………….……………….…….….……..…..c’ = 0.11 – 0.13 Kg/cmq

Angolo di attrito interno efficace.………………….………..…………….φ’ = 23°-25°

Peso di volume……………………………………………..….….……….γ = 1.9 – 2.1 T/mc

Modulo Edometrico (costante)..………………………….……...…………E = 30 - 60 Kg/cmq

.Orizzonte C:

Comportamento geomeccanico prevalente di tipo coesivo. Con la profondità aumenta la

consistenza.

Condizioni non drenate:

Coesione non drenata …………………….……………..….….………..Cu = 1,3 – 1,5 Kg/cmq

Angolo di attrito interno………..………………….……..……………….φ = 0°

Condizioni drenate:

Coesione efficace….. …………………….……………...…….……..…..c’ = 0.13 - 0.16 Kg/cmq

Angolo di attrito interno efficace.………………….…………………….φ’ = 24°-25°

Peso di volume………………………………………….…….….……….γ = 2.0 – 2.2 T/mc

Modulo Edometrico (costante)..……………………………..……………E = 130 - 190 Kg/cmq

Caratteri idrogeologici

Le caratteristiche idrogeologiche dell’area sono fortemente condizionate dalle caratteristiche stratigrafiche e geomorfologiche del sito, altro fattore di influenza è rappresentato dal F.sso dell’Opera caratterizzato da un deflusso tipicamente di tipo torrentizio. Dal punto di vista stratigrafico si riscontra la presenza di livelli variamente permeabili (sabbie, ghiaie) alternati a livelli meno permeabili (limi, argille), tale situazione favorisce la formazione di falde sospese, variamente alimentate, che gradualmente percolano fino alla sottostante formazione limo-argillosa impermeabile,

che rappresenta la base dell’acquifero locale. Le indagini eseguite in corrispondenza della struttura denitrificazione-ossigenazione biologicasedimentazione hanno evidenziato una falda subaffiorante posta a quota di circa mt. 0.5 dal p.c.

2 PARTE II – ANALISI GEOTECNICHE DEI SINGOLI INTERVEN TI

2.1 Nuova vasca di flottazione e dissabbiatura

2.1.1 Definizione della tipologia di fondazione adottata

La tipologia di fondazione (platea di fondazione) per la nuova vasca di flottazione e dissabbiatura avrà le dimensioni di 19,30x5,60 m di spessore 0,40 m.

1930

560

2.1.2 Criteri per il dimensionamento geotecnico dell’opera

Per quanto concerne la valutazione della capacità portante del terreno in fondazione si fa riferimento alla formula di Brinch-Hansen:

�� = �� + �� + 0,5��

La verifiche vanno condotte in funzione degli SLU, cioè quelli che possono mettere fuori servizio l’opere, ed in funzione degli SLE, atti a garantire le prestazione dell’opera durante il suo esercizio.

Per ogni stato limite deve essere rispettata la condizione:

E� < R�

S.L.U. - AZIONI

1) permanenti (G): azioni che agiscono durante tutta la vita della costruzione e si possono considerare costanti nel tempo.

2) variabili (Q): azioni che agiscono con valori istantanei che possono essere sensibilmente diversi tra di loro (pesi elementi non strutturali, carichi esercizio pesi di cose e oggetti disposti sulla struttura, vento, neve,sisma,…)

* = stato limite di equilibrio come corpo rigido(ribaltamento muro a gravità, sollevamento fondo scavo)

S.L.U. – PARAMETRI GEOTECNICI

S.L.U. – COEFFICIENTI DI SICUREZZA

Per fondazioni superficiali:

2.1.3 Valutazione della capacità portante del terreno

Utilizzando l’approccio 2:

Azioni : amplificate secondo la tabella 6.2.1 (A1)

Gx1,3 + Qx1,5

Parametri : secondo la tabella 6.2.II (M1)

γ� = 1

γ� = 1

Resistenza : secondo la tabella 6.4.I (R3 – capacità portante)

γ� = 2,3

Gx1,3 + Qx1,5 < Rd dove Rd = qlim

Facendo riferimento ai parametri geotecnici propri dello strato in cui si attesta la fondazione mediati con quelli degli strati interessati dalla zona di influenza della fondazione stessa, si ricava il valore di capacità portante limite, e confrontandolo con il valore desunti dal calcolo strutturale si ottiene:

o Forza risultante in direzione z Fr=10.212,00 kN

o ex 0,34 m

o ey 0,31 m

o Larghezza efficace B* 4,61 m

o Lunghezza efficace L* 18,63 m

o Coesione di progetto Cu 53 kN/m2

o Resistenza di progetto (formula indicata in precedenza) Rd=30.072,30 kN

o Coefficiente parziale applicato alla resistenza γR = 2,30

o Coefficiente di sicurezza Fs= Rd/(Fr*γR)= 1,28

La verifica risulta soddisfatta.

Per quanto concerne, l’analisi di interazione terreno-struttura, per ciascun SLE si deve rispettare la seguente condizione:

Ed < Cd

Nel caso in esame, il valore massimo di progetto derivante dall’effetto delle azioni Ed, dunque gli spostamenti max nei nodi di fondazione, valutati nella fase di calcolo della struttura, considerando la fondazione compensata, sono pari rispettivamente a:

SLE – RARA spostamento max assoluto verso il basso pari a 0,0523 cm

SLE – FREQ spostamento max assoluto verso il basso pari a 0,0363 cm

SLE – Q.P. spostamento max assoluto verso il basso pari a 0,0320 cm

di conseguenza compatibile con le opere da realizzare.

2.2 Nuova vasca di denitrificazione, ossidazione e sedimentazione


La tipologia di fondazione (platea di fondazione) per la nuova vasca di denitrificazione, ossidazione e sedimentazione avrà le dimensioni di 48,00x14,90x0,50 mdi spessore.

4800

1490



�� = �� + �� + 0,5��



E� < R�

S.L.U. - AZIONI










Gx1,3 + Qx1,5


γ� = 1

γ� = 1


γ� = 2,3




o ex 0,52 m

o ey 0,03 m








Per quanto concerne, l’analisi di interazione terreno-struttura, per ciascun SLE si deve rispettare la seguente condizione: Ed < Cd






2.3 Nuovo pozzetto di ricircolo fanghi


La tipologia di fondazione (platea di fondazione) per il nuovo pozzetto di ricircolo fanghi avrà le dimensioni di 9,30 x 7,20 x 0,50 m.

720

930



�� = �� + �� + 0,5��



E� < R�

S.L.U. - AZIONI










Gx1,3 + Qx1,5


γ� = 1

γ� = 1


γ� = 2,3




o ex 0,00 m

o ey 0,00 m









Ed < Cd






2.4 Canale di bypass


La tipologia di fondazione (platea di fondazione) per i setti di fondazione del canale di bypass avrà le dimensioni di 0,90 x 2,00 x 0,30 m.

1250

680



�� = �� + �� + 0,5��



E� < R�

S.L.U. - AZIONI










Gx1,3 + Qx1,5


γ� = 1

γ� = 1


γ� = 2,3



o Forza risultante in direzione z Fr=408,00 kN

o ex 0,00 m

o ey 0,00 m









Ed < Cd






2.5 Platea per classificatore sabbie


La platea di fondazione per l’alloggiamento del nuovo classificatore delle sabbie avrà le dimensioni di 5,50 x 2,50 x 0,40 m.

550

250



�� = �� + �� + 0,5��



E� � R�

S.L.U. - AZIONI










Gx1,3 + Qx1,5


γ� = 1

γ� = 1


γ� = 2,3



o Forza risultante in direzione z Fr=151,22 kN

o ex 0,00 m

o ey 0,58 m




o Resistenza di progetto (formula indicata in precedenza) Rd=890,40 kN





Ed < Cd






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