Documents
Resources
Learning Center
Upload
Plans & pricing Sign in
Sign Out

05_geo_06

VIEWS: 0 PAGES: 47

  • pg 1
									                                                                                CAP PF 01/09
                                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                                            Progetto Preliminare




                                                                                 Indice

1         PREMESSA....................................................................................................................................... 2 
2         NORMATIVE DI RIFERIMENTO ........................................................................................................ 3 
3         DOCUMENTI DI RIFERIMENTO ........................................................................................................ 3 
4         INQUADRAMENTO GEOLOGICO, GEOMORFOLOGICO E IDROGEOLOGICO .............................. 5 
5         CLASSIFICAZIONE SISMICA DELL’AREA ...................................................................................... 7 
6         DEFINIZIONE DELLA CATEGORIA DEL SUOLO DI FONDAZIONE ................................................ 8 
7         INDAGINI ESEGUITE ........................................................................................................................ 9 
8         CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA............................................................................................11 
9         PARAMETRIZZAZIONE GEOTECNICA ...........................................................................................15 
10        SUSCETTIBILITÀ ALLA LIQUEFAZIONE DEI TERRENI INTERESSATI DALLE OPERE ...............28 
11        FONDAZIONI ...................................................................................................................................29 
     11.1     FONDAZIONI DIRETTE ...................................................................................................................29 
       11.1.1  Verifiche agli stati limite ultimi (SLU).......................................................................................29 
       11.1.2  Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)..............................................................................31 
     11.2     FONDAZIONI SU PALI.....................................................................................................................32 
       11.2.1  Verifiche agli stati limite ultimi (SLU).......................................................................................32 
           11.2.1.1        Resistenze di pali soggetti a carichi assiali ................................................................................................... 33 
           11.2.1.2        Resistenze di pali soggetti a carichi trasversali ............................................................................................. 36 
       11.2.2  Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)..............................................................................36 
       11.2.3  Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) delle fondazioni miste ....................................................37 
       11.2.4  Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE) delle fondazioni miste ...........................................38 
     11.3     OPERE DI SOSTEGNO ...................................................................................................................38 
       11.3.1  Criteri generali di progetto ......................................................................................................38 
       11.3.2  Azioni .....................................................................................................................................39 
           11.3.2.1        Sovraccarichi .............................................................................................................................................. 39 
           11.3.2.2        Modello geometrico .................................................................................................................................... 39 
        11.3.3  Verifiche agli stati limite ..........................................................................................................40 
           11.3.3.1        Verifiche di sicurezza (SLU) ....................................................................................................................... 40 
     11.4        FONDAZIONI SU TERRENO TRATTATO (JET-GROUTING) .....................................................................42 
12        STABILITÀ DEI PENDII....................................................................................................................44 
     12.1     AZIONE SISMICA...........................................................................................................................44 
       12.1.1  Metodi di analisi .....................................................................................................................44 
                                                                                                                                                                                              1 
                                                                                                                                                                                              Pag.




                                                                    Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                     Progetto Preliminare




1 Premessa
La presente relazione è finalizzata a definire gli elementi geotecnici per il Progetto Preliminare della nuova
Pedemontana Piemontese, un sistema autostradale che raccorda le Autostrade A4 (Torino-Milano) e A26
(Voltri-Arona), via Biella. In particolare il tracciato, con lunghezza complessiva di 40.5 km, ha inizio
dall’interconnessione dell’Autostrada A4 Torino-Milano in località Santhià, si sviluppa in direzione nord verso
Biella, dove al Km 20+500 piega verso est innestandosi sul sedime dell’attuale SS 142. Da qui, sfruttando un
tratto della SS142 di cui è previsto l’adeguamento in sede, prosegue verso est sino a collegarsi
all’autostrada A26 Voltri-Arona all’altezza della località Ghemme. Sono previsti sei svincoli intermedi oltre ai
due terminali di interconnessione con l’A4 e l’A26 e due aree di sosta. Per il collegamento con il centro della
città di Biella il progetto prevede inoltre l’adeguamento del tratto finale della SS 142, che assumerà pertanto
la funzione di raccordo autostradale, mediante la realizzazione di piazzole di sosta per migliorarne gli
standard qualitativi.


La relazione si articola in:


    •   breve descrizione dell'indagine geognostica in sito e di laboratorio, finalizzata al riconoscimento delle
        unità litostratigrafiche presenti lungo il tracciato, alla definizione della loro origine e del loro spessore
        e all'individuazione del livello di falda;
    •   caratterizzazione geotecnica preliminare delle unità litostratigrafiche presenti e definizione dei
        parametri geotecnici che ne descrivono il comportamento meccanico e deformativo.



                                                                                                                        2 
                                                                                                                        Pag.




                                             Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                    CAP PF 01/09
                                Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                 Progetto Preliminare




2 Normative di riferimento

  •   Decreto ministeriale 14.01.2008 - Testo unitario - Norme Tecniche per le Costruzioni
  •   Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici - Istruzioni per l’ applicazione delle “Norme tecniche per le
      costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008. Circolare 2 febbraio 2009
  •   Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici - Pericolosità sismica e Criteri generali per la classificazione
      del territorio nazionale. Allegato al voto n. 36 del 27.07.2007
  •   Eurocodice 8 (1998) - Indicazioni progettuali per la resistenza fisica delle strutture - Parte 5:
      Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici (stesura finale 2003);
  •   Eurocodice 7.1 (1997) - Progettazione geotecnica - Parte I: Regole Generali. - UNI
  •   Eurocodice 7.2 (2002) - Progettazione geotecnica - Parte II: Progettazione assistita da prove di
      laboratorio (2002). UNI
  •   Eurocodice 7.3 (2002) - Progettazione geotecnica - Parte II: Progettazione assistita con prove in sito
      (2002). UNI




3 Documenti di riferimento

  •   P 0 G GG S 001 - Relazione sulle indagini geologiche e geotecniche
  •   P 0 G GG S 002 - Relazione geologica
  •   P 0 G SI S 001 - Relazione sismica


  •   Elaborati grafici:


      P 1 G GG S 101 - Carta geologica
      P 1 G GG S 102 - Carta geologica
      P 1 G GG S 103 - Carta geologica
      P 1 G GG S 104 - Carta geologica
      P 1 G GG S 105 - Carta geologica
      P 1 G GG S 106 - Carta geologica
      P 1 G GG S 107 - Carta geologica
      P 2 G GG S 108 - Carta geologica
                                                                                                                 3 




      P 2 G GG S 109 - Carta geologica
                                                                                                                 Pag.




                                           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                           CAP PF 01/09
                       Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                        Progetto Preliminare




P 3 G GG S 110 - Carta geologica
P 3 G GG S 111 - Carta geologica
P 3 G GG S 112 - Carta geologica
P 3 G GG S 113 - Carta geologica
P 3 G GG S 114 - Carta geologica
P 3 G GG S 115 - Carta geologica
P 1 G GG S 201 - Profilo geologico
P 1 G GG S 202 - Profilo geologico
P 1 G GG S 203 - Profilo geologico
P 1 G GG S 204 - Profilo geologico
P 1 G GG S 205 - Profilo geologico
P 1 G GG S 206 - Profilo geologico
P 1 G GG S 207 - Profilo geologico
P 1 G GG S 208 - Profilo geologico
P 2 G GG S 209 - Profilo geologico
P 2 G GG S 210 - Profilo geologico
P 3 G GG S 211 - Profilo geologico
P 3 G GG S 212 - Profilo geologico
P 3 G GG S 213 - Profilo geologico
P 3 G GG S 214 - Profilo geologico
P 3 G GG S 215 - Profilo geologico




                                                                                  4 
                                                                                  Pag.




                                  Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                    Progetto Preliminare




4 Inquadramento geologico, geomorfologico e idrogeologico
Il tracciato autostradale in progetto si sviluppa nella zona occidentale della Pianura padana in
corrispondenza della’Alta Pianura Piemontese interessando il settore centro-occidentale della pianura
vercellese e quello del Biellese meridionale. Il contesto geologico regionale nel quale è inserita l’area in
esame è compreso nel Foglio 43, Biella della Carta Geologica d'Italia, a scala 1:100.000. L’area interessata
dal progetto insiste sui depositi fluviali, fluvioglaciali e glaciali del quaternario, sia di età pleistocenica, che di
età olocenica (alluvioni antiche, recenti ed attuali dei principali corsi d’acqua). Più precisamente sono state
individuate, a partire dalle più recenti, le unità litostratigrafiche sotto elencate appartenenti al “Complesso dei
depositi quaternari” (cfr. elaborati grafici “Carta Geologica”):


    •   ALLUVIONI ATTUALI E RECENTI -- Ghiaie e ciottoli non alterati in matrice sabbiosa, appartenenti
        agli alvei attivi ed abbandonati.
    •   ALLUVIONI ANTICHE - Depositi fluviali e fluvioglaciali wurmiani, terrazzati, non alterati, costituiti in
        prevalenza da ghiaie ciottolose e sabbiose con ridotta copertura grigio-bruna.
    •   FLUVIOGLACIALE WURM-RISS - Depositi appartenenti al livello fondamentale della pianura,
        costituiti da ghiaie e ciottoli in matrice sabbiosa con debole strato di alterazione bruno-giallastro e
        coperture loessiche sabbioso-limose con spessore non superiore al metro.
    •   FLUVIOGLACIALE RISS - Ghiaie alterate in matrice sabbioso limosa con lenti sabbioso-argillose.
        Tali depositi sono ricoperti da un paleosuolo essenzialmente argilloso di colore rosso-arancio che
        presenta inclusioni di ciottoli silicatici alterati.
    •   FLUVIOGLACIALE MINDEL - Ghiaie e ciottoli rosso-bruni molto alterati, con potente paleosuolo
        argilloso rosso-bruno definito “ferretto”. Al di sopra del paleosuolo possibile presenza di placche di
        loess giallastro debolmente argillificato tardorissiano.
    •   MORENICO MINDEL - Depositi di origine glaciale rappresentati da ghiaie, ciottoli e blocchi frammisti
        a sabbia limosa, passanti verso l’alto a paleosuoli argillificati di colorazione rosso-intensa, talora
        anche molto potenti. Copertura loessica con spessore molto variabile, da pochi centimetri ad alcuni
        metri.


La morfologia attuale della pianura è il risultato dell’alternarsi di fenomeni di accumulo e di erosione che si
sono verificati durante il Quaternario, in relazione alle fasi di espansione e di ritiro del ghiacciaio balteo della
Valle d’Aosta (Carraro et al., 1970). Dal punto di vista geomorfologico gli elementi principali che
                                                                                                                          5 




caratterizzano l’area percorsa dalla nuova autostrada sono pertanto legati alla dinamica dei corsi d’acqua
                                                                                                                          Pag.




                                               Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                      CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                   Progetto Preliminare




(superfici terrazzate sopra descritte, orli di terrazzo morfologico inattivi, scarpate di erosione fluviale attivi).
Ulteriori elementi di significato geomorfologico sono costituiti dalle diverse forme di origine antropica, fra le
quali particolare rilevanza assumono le numerose aree di attività estrattiva, sia dismesse che attive.
La pianura vercellese e quella biellese sono caratterizzate dalla presenza di acquiferi porosi, contraddistinti
da una forte disomogeneità e anisotropia. Gli acquiferi più sfruttati interessano i depositi fluviali e
fluvioglaciali di età quaternaria che ospitano una falda di tipo freatico e i depositi villafranchiani sottostanti
costituiti da alternanze di livelli ghiaioso-sabbiosi (contenenti falde confinate o semiconfinate) e livelli più fini
da argilloso-limosi a sabbioso-argillosi.




                                                                                                                        6 
                                                                                                                        Pag.




                                             Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                     CAP PF 01/09
                                 Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                  Progetto Preliminare




5 Classificazione sismica dell’area

Con l’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n.3274 del 20 marzo 2003 recante “Primi elementi
in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per
le costruzioni in zona sismica” è stata introdotta una nuova classificazione sismica del territorio nazionale
articolata in 4 zone a diverso grado di sismicità espresso dal parametro ag = accelerazione orizzontale
massima convenzionale su suolo di categoria A. I valori convenzionali di ag, espressi come frazione
dell’accelerazione di gravità g, da adottare in ciascuna delle zone sismiche del territorio nazionale sono
riferiti ad una probabilità di superamento del 10% in 50 anni ed assumono i valori riportati nella tabella
sottostante.

                                          Zona                 Valore di ag
                                           1                     0.35g
                                           2                     0.25g
                                           3                     0.15g
                                           4                     0.05g


Con la D.g.r. n. 61-11017 del 17 novembre 2003 la Giunta Regionale ha recepito la classificazione sismica
dei comuni della Regione Piemonte come proposta dall’OPCM n.3274.
Tutti i comuni interessati dal tracciato della Pedemontana Piemontese ricadono in zona sismica 4.




                                                                                                                     7 
                                                                                                                     Pag.




                                            Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                     CAP PF 01/09
                                 Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                  Progetto Preliminare




6 Definizione della categoria del suolo di fondazione

La categoria del suolo di fondazione lungo il tracciato è stata definita, secondo quanto specificato al punto
3.2.2 del D.M. 14 gennaio 2008 “Norme tecniche per le costruzioni”, sulla base del valore di Vs30 (velocità
equivalente delle onde di taglio nei primi 30 m del sottosuolo) determinata con le prove geofisiche, e con i
valori di NSPT ricavati dalle prove eseguite nei sondaggi geognostici. Considerando i valori di Vs misurati
nelle prove geofisiche ed i valori di NSPT misurati nei sondaggi geognostici si evince che i terreni interessati
dalle opere, fatto salvo per lo strato di terreno vegetale da asportare prima della costruzione delle stesse,
appartengono alle categorie B e C del suolo di fondazione, definite dal D.M. 14 gennaio 2008 come segue:


SUOLO 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 Vs30 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 fine).


SUOLO 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 Vs30 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 fine).




                                                                                                                   8 
                                                                                                                   Pag.




                                            Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                        CAP PF 01/09
                                    Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                     Progetto Preliminare




7 Indagini eseguite

In relazione alla tipologia delle opere previste (ponti, viadotti, gallerie artificiali, svincoli) nell'area interessata
dal tracciato autostradale sono state eseguite le seguenti indagini la cui ubicazione è visualizzata sugli
elaborati cartografici geologici:


    •   n. 17 sondaggi a carotaggio continuo spinti a profondità variabili fra 10 e 40 m dal piano campagna,
        denominati da S1 ad S17.
        I sondaggi S1, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S13, S14, S15 ed S17 sono stati attrezzati con
        piezometro a tubo aperto.
    •   n. 4 prove geosismiche superficiali MASW Multichannel Analisis of Surface Waves
    •   n. 2 prove geosismiche in foro Down-hole nei sondaggi S4 e S16




Nel corso delle perforazioni, oltre al recupero integrale del terreno attraversato, sono stati prelevati campioni
rimaneggiati, sono state eseguite in avanzamento prove penetrometriche dinamiche SPT e prove di
permeabilità Lefranc.
Sui campioni rimaneggiati sono state eseguite prove di laboratorio finalizzate alla determinazione delle
proprietà indice e della distribuzione granulometrica.
In particolare:

    •   Contenuto in acqua
    •   Peso di volume naturale
    •   Limiti Atterberg
    •   Granulometria
    •   GS
    •   Triassiale UU
    •   Taglio diretto
    •   Taglio edometrico
    •   Classificazione CNR UNI 10006
                                                                                                                           9 
                                                                                                                           Pag.




                                               Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                     CAP PF 01/09
                                 Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                  Progetto Preliminare




Nella tabella sottostante sono riportate per ogni sondaggio eseguito, la località, le coordinate, la profondità e
la quota sul livello del mare.


                                                                                   Quota terreno   Profondità da p.c.
   Sondaggio         Località                     Coordinate
                                                                                     (m s.l.m.)          (m)
       S1            Santhià       X = 1433041,253 Y = 5026634,438                    206.00              20
       S2            Santhià       X = 1432651,489 Y = 5028769,644                      220.50            10
       S3            Brianco       X = 1433029,367 Y = 5029774,740                      222.50            20
       S4             FF.SS        X = 1432493,937 Y = 5031140,734                      235.00            20
       S5              Arro        X = 1433010,175 Y = 5031781,746                      208.00            40
       S6            Vigellio      X = 1431577913 Y = 5034216,127                       230.00            20
       S7            Verrone       X = 1431768,544 Y = 5038276,264                      362.50            20
       S8            Cossato       X = 1432309,582 Y = 5040558,352                      253.50            20
       S9           Valdengo       X = 1432850,515 Y = 5044434,058                      268.00            40
                     Cerreto
       S10                         X = 1434518,413 Y = 5044731,946                      249.00            20
                    Castello
       S11          Cossato        X = 1437489,710 Y = 5044708,977                      228.00            30
       S12         Masserano       X = 1440846,073 Y = 5044798,964                      240.50            20
                      S.P.
       S13         Brusnengo-      X = 1443328,914 Y = 5046189,608                      247.00            20
                   Rovasenda
                      S.P.
       S14          Gattinara-     X = 1448853,674 Y = 5048527,038                      266.00            30
                   Rovasenda
       S15          Gattinara      X = 1451521,064 Y = 5048909,103                      245.00            20
       S16          Gattinara      X = 1451995,29 Y = 5048759,468                       237.00            40
       S17          Ghemme         X = 1453525,552 Y = 5048968,25                       238.50            40            10 
                                                                                                                         Pag.




                                            Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                      CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                   Progetto Preliminare




8 Caratterizzazione geotecnica

Le informazioni acquisite nel corso dei rilievi geologici e geomorfologici di campagna, delle indagini in sito
eseguite ed i dati reperiti in letteratura hanno consentito di definire in via preliminare la situazione
stratigrafica della zona percorsa dall’infrastruttura in progetto. L’assetto litostratigrafico del sottosuolo
interessato dal tracciato autostradale è rappresentato da terreni di origine alluvionale e fluvioglaciale
costituiti al di sotto di uno strato superficiale di copertura vegetale e/o di riporto, da alternanze di ghiaie,
sabbie, limi e argille. In particolare si possono distinguere le seguenti unità o tipologie litologiche:


       Unità                                                   Litologia
           1    Ghiaie e sabbie con ciottoli in matrice sabbiosa grigio marrone
           2    Sabbie medio fini da addensate a molto addensate, grigio marroni, con ghiaie
           3    Argille limose e limi argillosi grigio azzurri con lenti sabbiose
           4    Limi sabbiosi e sabbie argillose con ciottoli alterati di colore rosso (“Ferretto”)
           5    Loess




Nella seguente tabella si riportano i parametri geotecnici per le singole unità individuate.


                      γ                ϕ                  c’                  cu                E          Eu
     Unità                3                                    2                   2                2           2
                    [t/m ]            [°]               [t/m ]             [t/m ]            [kg/cm ]   [kg/cm ]

       1             1,9             36-38                 -                  -              500-700       -

       2             1,9             33-35                 -                  -              400-600       -

       3             1,8             26-28              10-20              10-30             500-700    350-450

       4             1,8               28                 10                  -              250-350       -

       5             1,8             28-30              20-30              40-60                -       300-500


 γ = peso di volume
 ϕ = Angolo di attrito interno
 c’ = Coesione drenata
 cu = Coesione non drenata
                                                                                                                    11 




 E = modulo elastico terreni incoerenti
                                                                                                                     Pag.




 Eu = modulo elastico terreni coesivi


                                             Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                      CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                   Progetto Preliminare




Di seguito si riporta, per ogni sondaggio, la suddivisione in unità litologiche.

                                                   Profondità
                                Sondaggio                                    Unità
                                                  da m   am

                                                   0.0        0.5     Terreno vegetale
                                     S1            0.5        3.0            2
                                                   3.0       20.0            1

                                                   0.0        5.0     Terreno vegetale
                                     S2            5.0        2.9            5
                                                   2.9       15.0            1

                                                   0.0        1.0     Terreno vegetale
                                     S3            1.0        5.1            5
                                                   5.1       20.0            1

                                                  0.0        0.25     Terreno vegetale
                                                  0.25        4.9            5
                                     S4
                                                  4.9        10.4            1
                                                  10.4        20             2

                                                  0.0        0.55     Terreno vegetale
                                                  0.55        2.8            2
                                     S5           2.8         5.0            1
                                                  5.0        31.2            2
                                                  31.2       40.0            3

                                                  0.0        0.15     Terreno vegetale
                                                  0.15        1.8     Terreno di riporto
                                                  1.8         3.0            2
                                     S6
                                                  3.0         9.0            1
                                                  9.0        19.0            2
                                                  19.0       20.0            3

                                                  0.0         0.4     Terreno vegetale
                                                  0.4        2.55            2
                                                  2.55        3.2            3
                                     S7
                                                  3.2         6.3            1
                                                  6.3        11.2            3
                                                  11.2       20.0            2

                                                  0.0        0.25     Terreno vegetale
                                                  0.25        5.6     Terreno di riporto
                                     S8
                                                  5.6         9.3            3
                                                  9.3        20.0            2
                                                                                             12 




                                                   0.0        0.4     Terreno vegetale
                                     S9            0.4        5.8            1
                                                                                              Pag.




                                                   5.8       40.0            2


                                             Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                0.0         0.4     Terreno vegetale
                0.4         5.0            2
  S10
                5.0        11.5            1
                11.5       20.0            2

                 0.0        0.5     Terreno vegetale
                 0.5        2.4            2
  S11            2.4        4.4            3
                 4.4        7.0            1
                 7.0       30.0            2

                0.0         0.5     Terreno vegetale
                0.5         1.8            4
  S12           1.8         6.4            2
                6.4        12.0            1
                12.0       20.0            2

                0.0         0.5     Terreno vegetale
                0.5         2.0            4
  S13
                2.0        11.5            1
                11.5       20.0            2

                0.0         3.9               2
                3.9        15.9               1
                15.9       17.4               2
  S14
                17.4       21.6               1
                21.6       28.9               2
                28.9       30.0               1

                0.0        0.55     Terreno vegetale
  S15           0.55       5.65            2
                5.65       20.0            1

                 0.0       0.4      Terreno vegetale
                 0.4       2.0             2
                 2.0      10.0             1
                 10.0     15.5             2
  S16
                 15.5     17.7             3
                 17.7     27.75            2
                27.75     33.6             3
                 33.6     40.0             1

                0.0        0.85     Terreno vegetale
                0.85       15.0            1
                15.0       21.0            2
  S17           21.0       23.2            1
                23.2       32.2            2
                32.2       35.3            3
                                                           13 




                35.3       40.0            2
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                    CAP PF 01/09
                                Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                 Progetto Preliminare




La superficie piezometrica dell’area è stata desunta dagli elaborati della Regione Piemonte “Piano di Tutela
delle Acque PTA” e da quelli della provincia di Vercelli “La falda freatica della Pianura vercellese - Carta
Geoidrogeologica”. I dati piezometrici riportati nei suddetti elaborati sono stati successivamente integrati con
quelli presenti negli studi geologici dei PRG comunali e con quelli relativi alla campagna d’indagine
geognostica eseguita per il presente studio. Nella tabella seguente sono riportati i valori di soggiacenza della
falda freatica misurati nei piezometri realizzati durante la suddetta campagna di indagini geognostiche.

                                                                        Falda da p.c.
       Sondaggio              Piezometro Norton                                                Data
                                                                            (m)
                        Tratto cieco      Tratto fessurato
           S1          0.00 - 6.00 m      6.00 – 20.00 m                  15.50             Agosto 2009
           S3          0.00 - 3.00 m      3.00 – 18.00 m                 Assente           Settembre 2009
           S4          0.00 - 3.00 m      3.00 – 15.00 m                 Assente           Settembre 2009
           S5          0.00 - 3.00 m      3.00 – 15.00 m                   4.10            Settembre 2009
           S6          0.00 - 3.00 m      3.00 – 20.00 m                   3.90             Agosto 2009
           S7          0.00 - 3.00 m      3.00 – 20.00 m                  13.20            Settembre 2009
           S8          0.00 - 3.00 m      3.00 – 14.00 m            Falda in pressione      Agosto 2009
           S9          0.00 - 3.00 m      3.00 – 21.00 m                   3.70            Settembre 2009
           S10         0.00 - 3.00 m      3.00 – 12.00 m                   3.60             Agosto 2009
           S11         0.00 - 3.00 m      3.00 – 24.00 m                   3.50             Agosto 2009
           S13         0.00 - 3.00 m      3.00 – 20.00 m                  13.50             Agosto 2009
           S14         0.00 - 3.00 m      3.00 – 24.00 m                  16.40             Agosto 2009
           S15         0.00 - 3.00 m      3.00 – 15.00 m                   2.80             Agosto 2009
           S17         0.00 - 3.00 m      3.00 – 15.00 m                   2.50              Luglio 2009




                                                                                                                   14 
                                                                                                                    Pag.




                                           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                    Progetto Preliminare




9 Parametrizzazione geotecnica
I parametri di riferimento generali sono stati desunti utilizzando i valori di SPT (Standard Penetration Test),
condotti nei sondaggi che hanno permesso una generale caratterizzazione dei materiali. In relazione alle fasi
glaciali ed interglaciali, caratterizzate da cicli deposizionali ed erosivi legati a cicli di avanzata e ritiro dei
ghiacciai, quantomeno i depositi del Pleistocene medio-superiore possono essere dotati di una più o meno
pronunciata sovraconsolidazione. La caratterizzazione stratigrafica e geotecnica dei materiali di origine
fluviale e fluvio-glaciale, per tutta una serie di ragioni di seguito elencate, risulta non agevole.
Come noto infatti le formazioni sabbioso-ghiaiose presenti sono caratterizzate in grande scala da una certa
omogeneità; viceversa a livello delle singole verticali e delle singole profondità di prova possono presentare
differenze significative per quanto riguarda sia le caratteristiche litologiche (curve granulometriche) che le
caratteristiche meccaniche (resistenza al taglio e deformabilità); basti osservare la differenza tra le curve
granulometriche e/o la dispersione dei valori NSPT spesso rilevabile nell’ambito della stessa formazione
geologica e della stessa verticale di sondaggio.
I materiali sabbioso-ghiaiosi risultano non campionabili allo stato indisturbato; conseguentemente lo stato
iniziale rappresentato dall’indice dei vuoti e/o dalla densità relativa può essere determinato solo in modo
indiretto ricorrendo all’impiego di correlazioni empiriche.
Le prove dinamiche di tipo SPT sono state ideate per lo studio dei terreni incoerenti. I parametri geotecnici
più significativi calcolabili per detti terreni attraverso le correlazioni dirette con i valori di NSPT sono i seguenti:


    •   angolo di resistenza al taglio φ’;
    •   densità relativa Dr;
    •   modulo di deformazione (o di Young) E50;
    •   modulo dinamico di taglio G0.


Nel caso di raggiungimento delle condizioni di rifiuto, l’interpretazione geotecnica del dato è stata effettuata
facendo riferimento ad un valore NSPT calcolato come segue:


                                                                50
                                                      N SPT =      ⋅ 30
                                                                a

se le condizioni di rifiuto sono raggiunte nel primo tratto di 15 cm o nel secondo tratto di 15 cm
                                                                                                                           15 
                                                                                                                            Pag.




                                              Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                        CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                     Progetto Preliminare




                                                                   50
                                                   N SPT = N 2 +      ⋅ 15
                                                                   a

se le condizioni di rifiuto sono raggiunte nel terzo tratto di 15 cm, essendo “a” l’affondamento misurato per un
numero di colpi pari a 50.
L’interpretazione del valore NSPT in termini di densità relativa Dr e di angolo di resistenza al taglio ϕ’ è
effettuata solo per i materiali caratterizzati da percentuali di fine inferiori al 25÷30%; oltre tali quantità è
presumibile che la penetrazione del campionatore avvenga in condizioni parzialmente drenate, con risultati
non più interpretabili in termini di parametri drenati. Nell’applicazione della formula in presenza di terreni
incoerenti grossolani il valore NSPT misurato, assunto pari a (NSPT)60%, adottando la seguente equazione (vedi
ad esempio Clayton (1995), Skempton (1986), Tokimatsu & Yoshimi (1983), viene modificato come di
seguito:



                                          (N SPT )78% = (N SPT )60% ⋅ 60 ⋅ C sg
                                                                            78
essendo:


Csg = fattore correttivo.




Angolo di resistenza al taglio


In accordo a Bolton (1986) l’angolo di resistenza al taglio di picco ϕ’ è stato stimato sulla base delle seguenti
equazioni:


                                                   ϕ ' = ϕ cv + m ⋅ DI
                                                           '



                                                           [
                                                DI = Dr ⋅ Q − ln( p 'f ) − 1]

essendo:


Dr = densità relativa (-)
                                                                                                                    16 




Q = 10 (per particelle di natura silicea) (-)
p’f = 1.4⋅σ’ff (Jamiolkowski et al. (1988)) = pressione efficace media a rottura (kPa)
                                                                                                                     Pag.




σ’ff = tensione normale alla superficie di rottura in condizioni di rottura

                                                Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                     CAP PF 01/09
                                 Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                  Progetto Preliminare




m = costante empirica dipendente dalle condizioni di deformazione
ϕ’cv = angolo di attrito a volume costante


Densità relativa

La densità relativa viene valutata attraverso correlazioni applicabili solo nel caso di terreni prevalentemente
sabbiosi. Per la determinazione della Dr (densità relativa %) relativa ai terreni incoerenti presenti nel
sottosuolo dell'area indagata, si è utilizzato il metodo di Skempton, la cui formula è data da:


                                               Dr % = 100 N1 / 60


con
      N1 = Nspt (1 / σv0 ) 0,5 resistenza penetrometrica normalizzata.


I terreni presenti nei tratti indagati possono essere definiti anche in base alla classificazione esposta nella
tabella sottostante (Gibbs-Holtz, 1957; Terzaghi-Peck, 1948).



                                                           DENSITÀ’ RELATIVA
               NSPT
            Colpi/30 cm
                                   TERZAGHI - PECK (1948)                           GIBBS-HOLTZ (1957)

                 0-4                         molto sciolta                                   0 - 15 %

                4 - 10                           sciolta                                    15 - 35 %

               10 - 30                           media                                      35 - 65 %

               30 - 50                           densa                                      65 - 85 %

               oltre 50                      molto densa                                    85 - 100 %




Moduli elastici iniziali


Il modulo di taglio (G0) e quello di Young (E0) iniziali, associabili a piccole deformazioni, utili ad esempio per
il calcolo dei cedimenti di fondazioni superficiali in materiali granulari è stato ricavato facendo riferimento ai
                                                                                                                     17 




risultati delle prove SPT utilizzando le seguenti equazioni:
                                                                                                                      Pag.




                                             Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                    Progetto Preliminare




                                                             γt
                                                   Go =            ⋅ (v s )
                                                                          2

                                                           9.81
                                                   E o = Go ⋅ 2 ⋅ (1 + ν ')
essendo:


γt = peso di volume naturale del terreno in kN/m3

ν’ = rapporto di Poisson del terreno = 0.15÷0.20
vs = velocità delle onde di taglio in m/sec


Quest’ultima è stata ricavata sulla base della seguente equazione (Ohta & Goto (1978)):



                               v s = C ⋅ (N SPT )0.171 ⋅ (z )0.199 ⋅ f A ⋅ f G
                                                 60%                               (m/sec)
essendo:


C = 67.3
z = profondità dal p.c. in metri
f G = coefficiente funzione della composizione granulometrica
f A = coefficiente funzione dell’epoca geologica del deposito




                                    Olocene                                   Pleistocene
                                      1.0                                         1.3
                             Coefficiente funzione dell’epoca geologica del deposito


                                     Sabbie           Sabbie grosse           Sabbie medie    Sabbie fini
                                    ghiaiose
                 Ghiaie
                  1.45                1.15                  1.14                  1.09           1.07
                     Coefficiente funzione della composizione granulometrica del deposito
                                                                                                            18 
                                                                                                             Pag.




                                               Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                            CAP PF 01/09
                                        Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                         Progetto Preliminare




Moduli elastici “operativi”


Essendo il comportamento dei terreni non lineare, i moduli di deformabilità “operativi” da associare allo
specifico problema al contorno vengono a dipendere dalle effettive deformazioni indotte e/o dal grado di
mobilitazione della resistenza al taglio. Nel caso di ricorso a metodi di calcolo lineari tale modulo viene
stimato ipotizzandolo pari ad una certa percentuale di quello iniziale. Nel calcolo dei cedimenti dei rilevati il
modulo di Young “operativo” è pari a 1/10 di quello iniziale.
In alternativa, nel caso di problematiche di cedimento di fondazioni superficiali e di utilizzo delle note
espressioni ricavate dalla teoria dell’elasticità per aree di carico rettangolari o circolari rigide, il modulo di
Young “operativo” può essere assunto pari a quello corrispondente a tensioni dell’ordine del 25% di quelle a
rottura. In accordo a Jamiolkowski et al. (1988), tale modulo risulta pari a:


E '25 = (10.5 − 3.5 ⋅ D r ) ⋅ N SPT kg/cm2 nel caso dei terreni normalmente consolidati

E 25 = (52.5 − 35 ⋅ Dr ) ⋅ N SPT
  '




essendo
Dr = densità relativa espressa in frazione di 1.
Le correlazioni sopra riportate per il calcolo di E’25 si applicano ai depositi ghiaiosi.


Coefficienti di permeabilità


Oltre che sulla base delle prove di permeabilità, una stima dei coefficienti di permeabilità k è stata effettuata
in accordo alle seguenti metodologie (vedi Somerville (1986):


                K (m/sec)                            Grado di permeabilità                            Tipo di terreno
                K > 1x10-3                                       Alta                                      Ghiaie

                 -3                -5
                                                                                               Sabbie ghiaiose e ghiaie
           1x10 > k > 1x10                                      Media
                                                                                                         sabbiose
                 -5            -7
            1x10 > k > 1x10                                     Bassa                                    Sabbie fini
            1x10-7> k > 1x10-9                              Molto bassa                            Limi e sabbie argillose
                1x10-9 > k                         Bassissima (impermeabile)                               argille
                                                                                                                             19 




                      Stima dei coefficienti di permeabilità in base alla descrizione litologica
                                                                                                                              Pag.




Di seguito si riportano i grafici relativi ai parametri geotecnici ricavati dai valori di NSPT.

                                                   Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                                                           20 
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                                                           21 
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                                                           22 
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                                                           23 
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                                                           24 
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                                                           25 
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                                                           26 
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                    CAP PF 01/09
Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                 Progetto Preliminare




                                                           27 
                                                            Pag.




           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                     CAP PF 01/09
                                 Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                  Progetto Preliminare




10 Suscettibilità alla liquefazione dei terreni interessati dalle opere

La liquefazione è uno stato limite ultimo dovuto a grandi deformazioni e collasso per sforzi di taglio in
condizioni non drenate di terreni saturi altamente contraenti ed è generalmente associata a sabbie molto
sciolte o ad argille sensitive. Sulla base dell’analisi della sismicità della zona caratterizzata da eventi sismici
di bassa intensità con magnitudo inferiore a 6 (zona sismica 4) e delle caratteristiche litologiche dei terreni
attraversati dal tracciato autostradale (ghiaie e sabbie con addensamento da medio-alto a molto elevato o
argille e limi di media consistenza), si può ritenere che la possibilità che si verifichi liquefazione sia nulla o
estremamente bassa. In via preliminare una prima verifica è stata effettuata utilizzando il “metodo
semplificato” di Idriss e Boulanger, 2004 che permette di valutare la suscettibilità alla liquefazione dei terreni
utilizzando i valori normalizzati NSPT (N1)60 e quelli della velocità delle onde di taglio normalizzata (vs1). I
suddetti valori normalizzati risultano maggiori del valore di soglia oltre il quale la liquefazione non avviene.




                                                                                                                      28 
                                                                                                                       Pag.




                                            Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                      CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                   Progetto Preliminare




11 Fondazioni

Le opere di fondazione previste sulla tratta saranno sviluppate secondo le seguenti tipologie:


    •   fondazioni dirette: per opere minori, tombini, scatolari, etc.
    •   fondazioni su pali trivellati: nel caso di opere particolari (ponti, viadotti, cavalcavia, etc.)
    •   fondazioni su terreno trattato (jet-grouting): nel caso in cui si rendesse necessario un
        miglioramento delle caratteristiche dei terreni di fondazione in ordine al raggiungimento dei valori di
        soglia relativi alle verifiche SLU.



11.1 Fondazioni dirette


11.1.1 Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)


Nelle verifiche di sicurezza devono essere presi in considerazione tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia
a breve sia a lungo termine.
Gli stati limite ultimi delle fondazioni superficiali si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso
determinati dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli
elementi strutturali che compongono la fondazione stessa.
Nel caso di fondazioni posizionate su o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere effettuata la
verifica anche con riferimento alle condizioni di stabilità globale del pendio includendo nelle verifiche le
azioni trasmesse dalle fondazioni.
Le verifiche devono essere effettuate almeno nei confronti dei seguenti stati limite:


    •   SLU di tipo geotecnico (GEO)
         -   collasso per carico limite dell'insieme fondazione-terreno
         -   collasso per scorrimento sul piano di posa
         -   stabilità globale


    •   SLU di tipo strutturale (STR)
         -   raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali, accertando che la condizione Ed ≤ Rd
                                                                                                                    29 




             sia soddisfatta per ogni stato limite considerato.
                                                                                                                     Pag.




                                              Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                          CAP PF 01/09
                                      Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                       Progetto Preliminare




La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo l'Approccio 1:


    -    Combinazione 2: (A2+M2+R2)


tenendo conto dei coefficienti parziali riportati nelle Tabelle 1 e 2 per le azioni e per i parametri geotecnici e
nella Tabella 3 per le resistenze globali.


                                                                     Coefficiente                              (A1)       (A2)
                  CARICHI                       EFFETTO                                           EQU
                                                                    parziale γF o (γE)                         STR        GEO
                                               Favorevole                                          0,9          1,0           1,0
                 Permanenti                                                   γG1
                                               Sfavorevole                                         1,1          1,3           1,0
                                               Favorevole                                          0,0          0,0           0,0
        Permanenti non strutturali(1)                                         γG2
                                               Sfavorevole                                         1,5          1,5           1,3
                                               Favorevole                                          0,0          0,0           0,0
                   Variabili                                                  γQi
                                               Sfavorevole                                         1,5          1,5           1,3
    (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente
        definiti, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti.

                            Tabella 1: Coefficienti parziali per le azioni o per l’effetto delle azioni



                                           GRANDEZZA ALLA QUALE
                                                                                      Coefficiente parziale
           PARAMETRO                           APPLICARE IL                                                            (M1)         (M2)
                                                                                               γM
                                           COEFFICIENTE PARZIALE

  Tangente dell’angolo di
                                                          tanϕ’k                                  γϕ’                   1,0         1,25
  resistenza al taglio

  Coesione efficace                                         c’k                                   γc’                   1,0         1,25

  Resistenza non drenata                                   cuk                                    γcu                   1,0         1,4

  Peso dell’unità di volume                                  γ                                    γγ                    1,0         1,0

                             Tabella 2: Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno




                                         Coefficiente                     R2
                                                                                                                                           30 




                                                γR                        1,1
                                                                                                                                            Pag.




         Tabella 3: Coefficienti parziali per le verifiche di sicurezza di opere di materiali sciolti e di fronti di scavo.


                                                  Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                          CAP PF 01/09
                                      Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                       Progetto Preliminare




Le rimanenti verifiche devono essere effettuate, tenendo conto dei valori dei coefficienti parziali riportati nelle
Tabelle 1 e 2 e nella Tabella 4, seguendo almeno uno dei due approcci:


Approccio 1:
    -   Combinazione 1 : (A1+M1+R1)
    -   Combinazione 2: (A2+M2+R2)


Approccio 2:
(A1+M1+R3).


Nelle verifiche effettuate con l'Approccio 2 che siano finalizzate al dimensionamento strutturale, il coefficiente
yR non deve essere portato in conto.


                                            COEFFICIENTE                      COEFFICIENTE                 COEFFICIENTE
            VERIFICA
                                            PARZIALE (R1)                     PARZIALE (R2)                PARZIALE (R3)

        Capacità portante                        γR = 1,0                           γR = 1,8                     γR = 2,3

           Scorrimento                           γR = 1,0                           γR = 1,1                     γR = 1,1


              Tabella 4: Coefficienti parziali γR per le verifiche agli stati limite ultimi di fondazioni superficiali




11.1.2 Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)


Si devono calcolare i valori degli spostamenti e delle distorsioni per verificarne la compatibilità con i requisiti
prestazionali della struttura in elevazione, nel rispetto della condizione Ed ≤ Cd
Analogamente, forma, dimensioni e rigidezza della struttura di fondazione devono essere stabilite nel
rispetto dei summenzionati requisiti prestazionali, tenendo presente che le verifiche agli stati limite di
esercizio possono risultare più restrittive di quelle agli stati limite ultimi.
                                                                                                                            31 
                                                                                                                             Pag.




                                                  Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                      CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                   Progetto Preliminare




11.2 Fondazioni su pali


11.2.1 Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)


Nelle verifiche di sicurezza devono essere presi in considerazione tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia
a breve sia a lungo termine.
Gli stati limite ultimi delle fondazioni su pali si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati
dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali
che compongono la fondazione stessa.
Nel caso di fondazioni posizionate su o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere effettuata la
verifica con riferimento alle condizioni di stabilità globale del pendio includendo nelle verifiche le azioni
trasmesse dalle fondazioni.
Le verifiche delle fondazioni su pali devono essere effettuate con riferimento almeno ai seguenti stati limite,
quando pertinenti:


    •   SLU di tipo geotecnico (GEO)
         -   collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi assiali;
         -   collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi trasversali;
         -   collasso per carico limite di sfilamento nei riguardi dei carichi assiali di trazione;
         -   stabilità globale;


    •   SLU di tipo strutturale (STR)
         -   raggiungimento della resistenza dei pali;
         -   raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali, accertando che la
             condizione Ed ≤ Rd sia soddisfatta per ogni stato limite considerato.


La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo l'Approccio 1:


    -   Combinazione 2: (A2+M2+R2)


tenendo conto dei coefficienti parziali riportati nelle Tabelle 1 e 2 per le azioni e i parametri geotecnici, e
                                                                                                                      32 




nella Tabella 3 per le resistenze globali.
Le rimanenti verifiche devono essere effettuate, tenendo conto dei valori dei coefficienti parziali riportati nelle
                                                                                                                       Pag.




Tabelle 1 e 2 e nella Tabella 5, seguendo almeno uno dei due approcci:


                                             Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                         CAP PF 01/09
                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                    Progetto Preliminare




Approccio 1:
    -     Combinazione 1 : (A1+M1+R1)
    -     Combinazione 2:      (A2+M2+R2)


Approccio 2:
(A1+M1+R3)


Nelle verifiche effettuate con l'Approccio 2 che siano finalizzate al dimensionamento strutturale il coefficiente
γR non deve essere portato in conto.




11.2.1.1 Resistenze di pali soggetti a carichi assiali


Il valore di progetto Rd della resistenza si ottiene a partire dal valore caratteristico Rk applicando i coefficienti
parziali γR della Tabella 5.


                                   Simbolo               Pali infissi            Pali trivellati         Pali ad elica continua
           Resistenza
                                        γR        (R1)      (R2)    (R3)      (R1)     (R2)   (R3)       (R1)    (R2)     (R3)

   Base                                 γb         1,0      1,45    1,15      1,0      1,7    1,35       1,0      1,6      1,3

   Laterale in compressione             γs         1,0      1,45    1,15      1,0      1,45   1,15       1,0     1,45     1,15

   Totale (*)                           γt         1,0      1,45    1,15      1,0      1,6    1,30       1,0     1,55     1,25

   Laterale in trazione                 γst        1,0       1,6    1,25      1,0      1,6    1,25       1,0      1,6     1,25

   (*) da applicare alle resistenze caratteristiche dedotte dai risultati di prove di carico di progetto.


                      Tabella 5: Coefficienti parziali γR da applicare alle resistenze caratteristiche


da applicare alle resistenze caratteristiche dedotte dai risultati di prove di carico di progetto.
La resistenza caratteristica Rk del palo singolo può essere dedotta da:
                                                                                                                              33 




    a) risultati di prove di carico statico di progetto su pali pilota;
                                                                                                                                  Pag.




                                              Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                    CAP PF 01/09
                               Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                 Progetto Preliminare




b) metodi di calcolo analitici, dove Rk è calcolata a partire dai valori caratteristi ci dei parametri
    geotecnici, oppure con l'impiego di relazioni empiriche che utilizzino direttamente i risultati di prove
    in sito (prove penetrometriche, pressiometriche, ecc.);
c) risultati di prove dinamiche di progetto, ad alto livello di deformazione, eseguite su pali pilota.


•   Se il valore caratteristico della resistenza a compressione del palo, Rc,k, o a trazione, Rt,k, è dedotto
    dai corrispondenti valori Rc,m o Rt,m, ottenuti elaborando i risultati di una o più prove di carico di
    progetto, il valore caratteristico della resistenza a compressione e a trazione è pari al minore dei
    valori ottenuti applicando i fattori di correlazione ξ riportati nella Tabella 6, in funzione del numero n
    di prove di carico su pali pilota:




                   Numero prove di carico                1         2         3            4     ≥5
                                  ξ1                   1,40      1,30      1,20      1,10      1,0

                                  ξ2                   1,40      1,20      1,05      1,00      1,0

                  Tabella 6: Fattori di correlazione ξ per la determinazione della resistenza
                             caratteristica a partire dai risultati di prove di carico statico su pali pilota.




•   Con riferimento alle procedure analitiche che prevedano l'utilizzo dei parametri geotecnici o dei
    risultati di prove in sito, il valore caratteristico della resistenza Rc,k (o Rt,k) è dato dal minore dei valori
    ottenuti applicando alle resistenze calcolate Rc,cal (Rt,cal) i fattori di correlazione ξ riportati nella
    Tabella 7, in funzione del numero n di verticali di indagine:
                                                                                                                       34 
                                                                                                                        Pag.




                                           Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                           CAP PF 01/09
                                     Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                      Progetto Preliminare




           Numero di verticali indagate                1         2             3         4          5          7   ≥10
                           ξ3                        1,70       1,65      1,60       1,55       1,50       1,45    1,40

                           ξ4                        1,70       1,55      1,48       1,42       1,34       1,28    1,21

        Tabella 7: Fattori di correlazione ξ per la determinazione della resistenza caratteristica in funzione del
                   numero di verticali indagate.


Nell'ambito dello stesso sistema di fondazione, il numero di verticali d'indagine da considerare per la scelta
dei coefficienti ξ in Tabella 7 deve corrispondere al numero di verticali lungo le quali la singola indagine
(sondaggio con prelievo di campioni indisturbati, prove penetrometriche, ecc.) sia stata spinta ad una
profondità superiore alla lunghezza dei pali, in grado di consentire una completa identificazione del modello
geotecnico di sottosuolo.


    •    Se il valore caratteristico della resistenza Rc,k è dedotto dal valore Rc,m ottenuto elaborando i risultati
          di una o più prove dinamiche di progetto ad alto livello di deformazione, il valore caratteristico della
          resistenza a compressione è pari al minore dei valori ottenuti applicando i fattori di correlazione ξ
          riportati nella Tabella 8, in funzione del numero n di prove dinamiche eseguite su pali pilota:




                        Numero di prove di carico              ≥2         ≥5       ≥10       ≥15        ≥20
                                       ξ5                     1,60     1,50        1,45      1,42       1,40

                                       ξ6                     1,50     1,35        1,30      1,25       1,25

                      Tabella 8: Fattori di correlazione ξ per la determinazione della resistenza caratteristica
                                 a partire dai risultati di prove dinamiche su pali pilota.
                                                                                                                          35 
                                                                                                                           Pag.




                                                Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                           CAP PF 01/09
                                       Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                        Progetto Preliminare




11.2.1.2 Resistenze di pali soggetti a carichi trasversali


Per la determinazione del valore di progetto Rtr,d della resistenza di pali soggetti a carichi trasversali valgono
le indicazioni del paragrafo 11.2.1.1, applicando i coefficienti parziali γT della Tabella 9.


        COEFFICIENTE PARZIALE                     COEFFICIENTE PARZIALE                       COEFFICIENTE PARZIALE
                 (R1)                                      (R2)                                        (R3)
                    γT = 1,0                                    γT = 1,6                                   γT = 1,3


         Tabella 9: Coefficienti parziali γT per le verifiche agli stati limite ultimi di pali soggetti a carichi trasversali


Nel caso in cui la resistenza caratteristica Rtr,k sia valutata a partire dalla resistenza Rtr,m misurata nel corso
di una o più prove di carico statico su pali pilota, è necessario che la prova sia eseguita riproducendo
intensità e retta di azione delle azioni di progetto.
Nel caso in cui la resistenza caratteristica sia valutata con metodi di calcolo analitici, i coefficienti riportati
nella Tabella 7 devono essere scelti assumendo come verticali indagate solo quelle che consentano una
completa identificazione del modello geotecnico di sottosuolo nell'ambito delle profondità interessate dal
meccanismo di rottura.
La resistenza sotto carichi trasversali dell'intera fondazione su pali deve essere valutata tenendo conto delle
condizioni di vincolo alla testa dei pali determinate dalla struttura di collegamento.



11.2.2 Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)


Devono essere presi in considerazione almeno i seguenti stati limite di servizio, quando pertinenti:


    -    eccessivi cedimenti o sollevamenti;
    -    eccessivi spostamenti trasversali.


Specificamente, si devono calcolare i valori degli spostamenti e delle distorsioni per verificarne la
compatibilità con i requisiti prestazionali della struttura in elevazione, nel rispetto della condizione Ed ≤ Cd. La
geometria della fondazione (numero, lunghezza, diametro e interasse dei pali) deve essere stabilita nel
rispetto dei summenzionati requisiti prestazionali, tenendo opportunamente conto degli effetti di interazione
                                                                                                                                36 




tra i pali e considerando i diversi meccanismi di mobilitazione della resistenza laterale rispetto alla resistenza
alla base, soprattutto in presenza di pali di grande diametro.
                                                                                                                                 Pag.




                                                  Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                      CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                   Progetto Preliminare




11.2.3 Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) delle fondazioni miste


Nel caso in cui il soddisfacimento della condizione Ed ≤ Rd sia garantito dalla sola struttura di collegamento
posta a contatto con il terreno secondo quanto indicato al paragrafo 11.1.1, ai pali può essere assegnata la
sola funzione di riduzione e regolazione degli spostamenti. In questo caso il dimensionamento dei pali deve
garantire il solo soddisfacimento delle verifiche SLE secondo quanto riportato al paragrafo successivo.
Nel caso in cui, invece, il soddisfacimento della condizione Ed ≤ Rd sia garantito con il contributo anche dei
pali, la verifica deve essere condotta con l'Approccio 2 del paragrafo 11.1.1 prendendo in considerazione
tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia a breve sia a lungo termine.
Gli stati limite ultimi delle fondazioni miste si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati
dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali
che compongono la fondazione stessa.
Nel caso di fondazioni posizionate su o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere effettuata la
verifica con riferimento alle condizioni di stabilità globale del pendio includendo nelle verifiche le azioni
trasmesse dalle fondazioni.
Le verifiche delle fondazioni miste devono essere effettuate con riferimento almeno ai seguenti stati limite,
quando pertinenti:


    •   SLU di tipo geotecnico (GEO)
         -   collasso per carico limite della fondazione mista nei riguardi dei carichi assiali;
         -   collasso per carico limite della fondazione mista nei riguardi dei carichi trasversali;
         -   stabilità globale;


    •   SLU di tipo strutturale (STR)
         -   raggiungimento della resistenza dei pali;
         -   raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali, accertando che la
             condizione Ed ≤ Rd sia soddisfatta per ogni stato limite considerato.


Nelle verifiche SLU di tipo geotecnico, la resistenza di progetto Rd della fondazione mista si potrà ottenere
attraverso opportune analisi di interazione o sommando le rispettive resistenze caratteristiche e applicando
alla resistenza caratteristica totale il coefficiente parziale di capacità portante (R3) riportato nella Tabella 4.
                                                                                                                      37 
                                                                                                                       Pag.




                                             Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                    Progetto Preliminare




11.2.4 Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE) delle fondazioni miste


L'analisi di interazione tra il terreno e la fondazione mista deve garantire che i valori degli spostamenti e delle
distorsioni siano compatibili con i requisiti prestazionali della struttura in elevazione, nel rispetto della
condizione Ed ≤ Cd.
La geometria della fondazione (numero, lunghezza, diametro e interasse dei pali) deve essere stabilita nel
rispetto dei summenzionati requisiti prestazionali, tenendo opportunamente conto dei diversi meccanismi di
mobilitazione della resistenza laterale rispetto alla resistenza alla base, soprattutto in presenza di pali di
grande diametro.



11.3 Opere di sostegno

Le norme si applicano a tutte le opere geotecniche e agli interventi atti a sostenere in sicurezza un corpo di
terreno o di materiale con comportamento simile:


    •   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).



11.3.1 Criteri generali di progetto


La scelta del tipo di opera di sostegno deve essere effettuata in base alle dimensioni e alle esigenze di
funzionamento dell'opera, alle caratteristiche meccaniche dei terreni in sede e di riporto, al regime delle
pressioni interstiziali, all'interazione con i manufatti circostanti, alle condizioni generali di stabilità del sito.
Deve inoltre tener conto dell'incidenza sulla sicurezza di dispositivi complementari (quali rinforzi, drenaggi,
tiranti e ancoraggi) e delle fasi costruttive.
                                                                                                                        38 




Nei muri di sostegno, il terreno di riempimento a tergo del muro deve essere posto in opera con opportuna
tecnica di costipamento ed avere granulometria tale da consentire un drenaggio efficace nel tempo. Si può
                                                                                                                         Pag.




ricorrere all'uso di geotessili, con funzione di separazione e filtrazione, da interporre fra il terreno in sede e


                                              Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                    Progetto Preliminare




quello di riempimento. Il drenaggio deve essere progettato in modo da risultare efficace in tutto il volume
significativo a tergo del muro.
Devono essere valutati gli effetti derivanti da parziale perdita di efficacia di dispositivi particolari quali sistemi
di drenaggio superficiali e profondi, tiranti ed ancoraggi. Per tutti questi interventi deve essere predisposto un
dettagliato piano di controllo e monitoraggio nei casi in cui la loro perdita di efficacia configuri scenari di
rischio.
In presenza di costruzioni preesistenti, il comportamento dell'opera di sostegno deve garantirne i previsti
livelli di funzionalità e stabilità. In particolare, devono essere valutati gli spostamenti del terreno a tergo
dell'opera e verificata la loro compatibilità con le condizioni di sicurezza e funzionalità delle costruzioni
preesistenti. Inoltre, nel caso in cui in fase costruttiva o a seguito della adozione di sistemi di drenaggio si
determini una modifica delle pressioni interstiziali nel sottosuolo se ne devono valutare gli effetti, anche in
termini di stabilità e funzionalità delle costruzioni preesistenti.
Le indagini geotecniche devono avere estensione tale da consentire la verifica delle condizioni di stabilità
locale e globale del complesso opera-terreno, tenuto conto anche di eventuali moti di filtrazione.
Devono essere prescritte le caratteristiche fisiche e meccaniche dei materiali di riempimento.



11.3.2 Azioni


Si considerano azioni sull'opera di sostegno quelle dovute al peso proprio del terreno e del materiale di
riempimento, ai sovraccarichi, all'acqua, ad eventuali ancoraggi presollecitati, al moto ondoso, ad urti e
collisioni, alle variazioni di temperatura e al ghiaccio.



11.3.2.1 Sovraccarichi


Nel valutare il sovraccarico a tergo di un'opera di sostegno si deve tener conto della eventuale presenza di
costruzioni, di depositi di materiale, di veicoli in transito, di apparecchi di sollevamento.



11.3.2.2 Modello geometrico


Il modello geometrico dell'opera di sostegno deve tenere conto delle possibili variazioni del livello del terreno
a monte e a valle del paramento rispetto ai valori nominali.
Il livello di progetto della superficie libera dell'acqua o della falda freatica deve essere scelto sulla base di
                                                                                                                         39 




misure e sulla conoscenza del regime delle pressioni interstiziali nel sottosuolo. In assenza di particolari
                                                                                                                          Pag.




                                              Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                 Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                    Progetto Preliminare




sistemi di drenaggio, nelle verifiche allo stato limite ultimo, si deve sempre ipotizzare che la superficie libera
della falda non sia inferiore a quella del livello di sommità dei terreni con bassa permeabilità (k < 10-6 m/s).



11.3.3 Verifiche agli stati limite


Le verifiche eseguite mediante analisi di interazione terreno-struttura o con metodi semplificati devono
sempre rispettare le condizioni di equilibrio e congruenza e la compatibilità con i criteri di resistenza del
terreno. E' necessario inoltre portare in conto la dipendenza della spinta dei terreni dallo spostamento
dell'opera.



11.3.3.1 Verifiche di sicurezza (SLU)


Nelle verifiche di sicurezza devono essere presi in considerazione tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia
a breve sia a lungo termine.
Gli stati limite ultimi delle opere di sostegno si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati
dalla mobilitazione della resistenza del terreno, e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali
che compongono le opere stesse.


Muri di sostegno
Per i muri di sostegno o per altre strutture miste ad essi assimilabili devono essere effettuate le verifiche con
riferimento almeno ai seguenti stati limite:


    •   SLU di tipo geotecnico (GEO) e di equilibrio di corpo rigido (EQU)
         -    stabilità globale del complesso opera di sostegno-terreno;
         -    scorrimento sul piano di posa;
         -    collasso per carico limite dell'insieme fondazione-terreno;
         -    ribaltamento;


    •   SLU di tipo strutturale (STR)
         -    raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali,
         -    accertando che la condizione Ed ≤ Rd sia soddisfatta per ogni stato limite considerato.
                                                                                                                     40 




La verifica di stabilità globale del complesso opera di sostegno-terreno deve essere effettuata
secondo l'Approccio 1:
                                                                                                                      Pag.




                                               Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                        CAP PF 01/09
                                    Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                     Progetto Preliminare




         -    Combinazione 2:         (A2+M2+R2)


tenendo conto dei coefficienti parziali riportati nelle Tabelle 1 e 2 per le azioni e i parametri geotecnici, e
nella Tabella 3 per le verifiche di sicurezza di opere di materiali sciolti e fronti di scavo.
Le rimanenti verifiche devono essere effettuate secondo almeno uno dei seguenti approcci:


Approccio 1:
    -   Combinazione 1 :         (A1+M1+R1)
    -   Combinazione 2:         (A2+M2+R2)


Approccio 2:
(A1+M1+R3)


tenendo conto dei valori dei coefficienti parziali riportati nelle Tabelle 1, 2 e 10.


Nel caso di muri di sostegno dotati di ancoraggi al terreno, le verifiche devono essere effettuate con
riferimento al solo approccio 1.
Nelle verifiche effettuate con l'approccio 2 che siano finalizzate al dimensionamento strutturale, il coefficiente
γR non deve essere portato in conto.
Lo stato limite di ribaltamento non prevede la mobilitazione della resistenza del terreno di fondazione e deve
essere trattato come uno stato limite di equilibrio come corpo rigido (EQU), utilizzando i coefficienti parziali
sulle azioni della Tabella 11 e adoperando coefficienti parziali del gruppo (M2) per il calcolo delle spinte.


                                                 COEFFICIENTE                   COEFFICIENTE                COEFFICIENTE
               VERIFICA
                                                 PARZIALE (R1)                  PARZIALE (R2)               PARZIALE (R3)
 Capacità portante della fondazione                    γR = 1,0                       γR = 1,0                   γR = 1,4

 Scorrimento                                           γR = 1,0                       γR = 1,0                   γR = 1,1

 Resistenza del terreno a valle                        γR = 1,0                       γR = 1,0                   γR = 1,4


         Tabella 10: Coefficienti parziali γR per le verifiche agli stati limite ultimi STR e GEO di muri di sostegno
                                                                                                                            41 
                                                                                                                             Pag.




                                               Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                        CAP PF 01/09
                                    Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                     Progetto Preliminare




                                                                  Coefficiente parziale γF          (A1)   (A2)
                  CARICHI                       EFFETTO                                            EQU
                                                                           o (γE)                   STR    GEO
                                           Favorevole                                      0,9       1,0    1,0
                Permanenti                                              γG1
                                          Sfavorevole                                      1,1       1,3    1,0
                                     (1)   Favorevole                                      0,0       0,0    0,0
        Permanenti non strutturali                                      γG2
                                          Sfavorevole                                      1,5       1,5    1,3
                                           Favorevole                                      0,0       0,0    0,0
                  Variabili                                             γQi
                                          Sfavorevole                                      1,5       1,5    1,3
      (2) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano
          compiutamente definiti, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti.

                         Tabella 11: Coefficienti parziali per le azioni o per l’effetto delle azioni


In generale, le ipotesi di calcolo delle spinte devono essere giustificate sulla base dei prevedibili spostamenti
relativi manufatto-terreno, ovvero determinate con un'analisi dell'interazione terreno-struttura. Le spinte
devono tenere conto del sovraccarico e dell'inclinazione del piano campagna, dell'inclinazione del
paramento rispetto alla verticale, delle pressioni interstiziali e degli effetti della filtrazione nel terreno. Nel
calcolo della spinta si può tenere conto dell'attrito che si sviluppa fra parete e terreno. I valori assunti per il
relativo coefficiente di attrito devono essere giustificati in base alla natura dei materiali a contatto e
all'effettivo grado di mobilitazione.
Ai fini della verifica alla traslazione sul piano di posa di muri di sostegno con fondazioni superficiali, non si
deve in generale considerare il contributo della resistenza passiva del terreno antistante il muro. In casi
particolari, da giustificare con considerazioni relative alle caratteristiche meccaniche dei terreni e alle
modalità costruttive, la presa in conto di un'aliquota (comunque non superiore al 50%) di tale resistenza è
subordinata all'assunzione di effettiva permanenza di tale contributo, nonché alla verifica che gli spostamenti
necessari alla mobilitazione di tale aliquota siano compatibili con le prestazioni attese dell'opera.
Nel caso di strutture miste o composite, le verifiche di stabilità globale devono essere accompagnate da
verifiche di stabilità locale e di funzionalià e durabilità degli elementi singoli.



11.4 Fondazioni su terreno trattato (Jet-grouting)

La tecnologia del Jet-grouting prevede la stabilizzazione del terreno con la formazione di colonne di
materiale cementato che hanno per legante il cemento iniettato sotto forma di boiacca e come inerte le
frazioni che compongono il terreno stesso.
L’esecuzione del trattamento con Jet-grouting per la formazione di colonne a sostegno delle fondazioni è
                                                                                                                      42 




illustrata nella figura seguente.
                                                                                                                       Pag.




                                               Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                     CAP PF 01/09
                                 Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                  Progetto Preliminare




Le operazioni di formazione di una colonna di terreno consolidato, soilcrete, avvengono in due fasi distinte:


FASI 1: Perforazione – mediante rotazione si infigge nel terreno una batteria di aste fino a raggiungere la
         profondità di progetto; la perforazione è facilitata dalla presenza di un attrezzo disgregatore in
         punta e dalla fuoriuscita dalla punta stessa di acqua. Subito al di sopra della punta è installato il
         monitor porta-ugelli. Raggiunta la profondità di progetto si chiude l’immissione di acqua e si chiude
         la valvola di uscita inferiore del fluido con una sfera di acciaio.


FASI 2: Iniezione – si immitte la miscela cementizia nelle proporzioni di progetto e l’aria; la miscela
         cementizia fuoriesce dagli ugelli laterali a forte velocità, quindi con alta capacità di penetrazione
         mentre l’aria forma una superficie conica coassiale all’ugello attorno al getto di miscela con la
         funzione di impedire l’apertura del getto e quindi di renderlo quanto più penetrante possibile.
         L’attrezzo con gli ugelli viene messo in rotazione e recuperato gradualmente in risalita lenta.
         Operando in questa maniera il getto spazza delle circonferenze concentriche a profondità via via
         inferiore sgretolando, miscelando ed impastando con la miscela il volume desiderato di terreno a
         formare una vera e propria colonna continua.
                                                                                                                 43 
                                                                                                                  Pag.




                                            Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                     Progetto Preliminare




12 Stabilità dei pendii

La realizzazione di strutture o infrastrutture su versanti o in prossimità del piede o della sommità di pendii
naturali richiede la preventiva verifica delle condizioni di stabilità, affinché prima, durante e dopo il sisma la
resistenza del sistema sia superiore alle azioni ovvero gli spostamenti permanenti indotti dal sisma siano di
entità tale da non pregiudicare le condizioni di sicurezza o di funzionalità delle strutture o infrastrutture
medesime.



12.1 Azione sismica

Nel caso di pendii con inclinazione maggiore di 15° e altezza maggiore di 30 m, l'azione sismica di progetto
deve essere opportunamente incrementata o attraverso un coefficiente di amplificazione topografica o in
base ai risultati di una specifica analisi bidimensionale della risposta sismica locale, con la quale si valutano
anche gli effetti di amplificazione stratigrafica.
In generale l'amplificazione tende a decrescere sotto la superficie del pendio. Pertanto, gli effetti topografici
tendono a essere massimi lungo le creste di dorsali e rilievi, ma si riducono sensibilmente in frane con
superfici di scorrimento profonde. In tali situazioni, nelle analisi pseudostatiche gli effetti di amplificazione
topografica possono essere trascurati (ST =1).



12.1.1 Metodi di analisi


L'analisi delle condizioni di stabilità dei pendii in condizioni sismiche può essere eseguita mediante metodi
pseudostatici, metodi degli spostamenti e metodi di analisi dinamica.
Nelle analisi, si deve tenere conto dei comportamenti di tipo fragile, che si manifestano nei terreni a grana
fina sovraconsolidati e nei terreni a grana grossa addensati con una riduzione della resistenza al taglio al
crescere delle deformazioni. Inoltre, si deve tener conto dei possibili incrementi di pressione interstiziale
indotti in condizioni sismiche nei terreni saturi. Nei metodi pseudostatici l'azione sismica è rappresentata da
un'azione statica equivalente, costante nello spazio e nel tempo, proporzionale al peso W del volume di
terreno potenzialmente instabile. Tale forza dipende dalle caratteristiche del moto sismico atteso nel volume
di terreno potenzialmente instabile e dalla capacità di tale volume di subire spostamenti senza significative
                                                                                                                     44 




riduzioni di resistenza. Nelle verifiche allo stato limite ultimo, in mancanza di studi specifici, le componenti
orizzontale e verticale di tale forza possono esprimersi come Fh = kh x W ed Fv = kv x W, con kh e kv
                                                                                                                      Pag.




rispettivamente pari ai coefficienti sismici orizzontale e verticale:


                                              Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                       CAP PF 01/09
                                   Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                    Progetto Preliminare




                                                                  a max
                                                     kh = β s ×
                                                                    g
                                                       k v = ±0.5k h
dove
βs      = coefficiente di riduzione dell'accelerazione massima attesa al sito;
amax    = accelerazione orizzontale massima attesa al sito;
g       = accelerazione di gravità.


In assenza di analisi specifiche della risposta sismica locale, l'accelerazione massima attesa al sito può
essere valutata con la relazione


                                               amax=S x ag=Ss x ST x ag
dove
S       = coefficiente che comprende l'effetto dell'amplificazione stratigrafica (SS) e dell'amplificazione
        topografica (ST);
ag      = accelerazione orizzontale massima attesa su sito di riferimento rigido.


I valori di βs sono riportati nella Tabella 10.
La condizione di stato limite deve essere valutata con riferimento ai valori caratteristi ci dei parametri
geotecnici e riferita alla superficie di scorrimento critica, caratterizzata dal minore margine di sicurezza.
L'adeguatezza del margine di sicurezza nei confronti della stabilità del pendio deve essere valutata e
motivata dal progettista.
In terreni saturi e in siti con accelerazione orizzontale massima attesa amax > 0,15g, nell'analisi statica delle
condizioni successive al sisma si deve tenere conto della possibile riduzione della resistenza al taglio per
incremento delle pressioni interstiziali o per decadimento delle caratteristiche di resistenza indotti dalle azioni
sismiche.
Nell'analisi di stabilità di frane quiescenti, che possono essere riattivate dall'azione del sisma, si deve fare
riferimento ai valori dei parametri di resistenza attinti a grandi deformazioni. L'eventuale incremento di
pressione interstiziale indotto dal sisma, da considerare in dipendenza della natura dei terreni, deve
considerarsi uniformemente distribuito lungo la superficie di scorrimento critica.
                                                                                                                      45 
                                                                                                                       Pag.




                                              Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003
                                                      CAP PF 01/09
                                  Realizzazione del sistema autostradale A4 - Biella - A26
                                                   Progetto Preliminare




                                                             Categoria di sottosuolo
                                                             A                    B, C, D, E
                                                             βs                        βs
                           0,2 < ag(g) ≤ 0,4               0,30                      0,28
                           0,1 < ag(g) ≤ 0,2               0,27                      0,24
                              ag(g) ≤ 0,1                  0,20                      0,20

                     Tabella 10:Coefficienti di riduzione dell'accelerazione massima attesa al sito.




Le analisi del comportamento dei pendii in condizioni sismiche possono essere svolte anche mediante il
metodo degli spostamenti, in cui la massa di terreno potenzialmente in frana viene assimilata ad un corpo
rigido che può muoversi rispetto al terreno stabile lungo una superficie di scorrimento. Il metodo permette la
valutazione dello spostamento permanente indotto dal sisma nella massa di terreno potenzialmente
instabile.
L'applicazione del metodo richiede che l'azione sismica di progetto sia rappresentata mediante storie
temporali delle accelerazioni. Gli accelerogrammi impiegati nelle analisi, in numero non inferiore a 5, devono
essere rappresentativi della sismicità del sito e la loro scelta deve essere adeguatamente giustificata. Non è
ammesso l'impiego di accelerogrammi artificiali.
Nel metodo degli spostamenti, la valutazione delle condizioni di stabilità del pendio è effettuata mediante il
confronto tra lo spostamento calcolato per il cinematismo di collasso critico e valori limite o di soglia dello
spostamento. La scelta dei valori limite di spostamento nei riguardi di condizioni di stato limite ultimo o di
servizio deve essere effettuata e opportunamente motivata dal progettista.
Lo studio del comportamento in condizioni sismiche dei pendii può essere effettuato anche impiegando
metodi avanzati di analisi dinamica, purché si tenga conto della natura polifase dei terreni e si descriva
realisticamente il loro comportamento meccanico in condizioni cicliche. Per questi motivi, il ricorso alle analisi
avanzate comporta indagini geotecniche adeguatamente approfondite.
                                                                                                                     46 
                                                                                                                      Pag.




                                             Relazione geotecnica – P 0 G GG S 003

								
To top