Upload
buinhi
View
220
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Q U A D E R N I P E R L A P R O G E T T A Z I O N E
INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATANel Cd-Rom allegato:96 fogli excel, articolati in 133 schede per calcoli e verifiche secondo le nuove Norme Tecniche e gli Eurocodici
II edizione
diFAUSTINO CETRARO
000 prime pagine.fm Page 1 Tuesday, January 8, 2008 4:06 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
3
INDICE GENERALE
Prefazione ............................................................................15
CAPITOLO 1
PROGRAMMA DELLE INDAGINI .................................................17
1.1 Introduzione ......................................................................... 17
1.2 Indagini e studi preliminari alla progettazione .......................... 18
1.3 Volume significativo di terreno da indagare per le diverse tipologie di opere.............................................. 18
1.4 Pianificazione degli studi da compiere sui terreni di fondazione ........................................................ 19
• a) Indagini preliminari ........................................................20
• b) Indagini geotecniche ......................................................20
• c) Idrogeologia .................................................................23
• d) Interazioni con i terreni di fondazione ..............................24• e) Verifiche di stabilità .......................................................25
1.5 Rapporto conclusivo di una indagine geotecnica....................... 27
1.6 Bibliografia .......................................................................... 27
CAPITOLO 2
PERFORAZIONI E SONDAGGI.......................................................33
2.1 Metodi di perforazione .......................................................... 33
2.2 Perforazione a percussione..................................................... 33
UntitledBook1.book Page 3 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
4 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
2.3 Perforazione a rotazione ........................................................ 35
• Perforazione a distribuzione di nucleo ..................................36
• Perforazioni mediante trivelle ..............................................38
- Tipo elicoidali ................................................................38
- Tipo a disco ..................................................................39
- Tipo a secchio ...............................................................39
• Perforazioni con benna mordente ........................................40
2.4 Scelta del metodo di perforazione ........................................... 40
2.5 Scopo dei sondaggi............................................................... 43
2.6 Bibliografia........................................................................... 43
CAPITOLO 3
PROVE PENETROMETRICHE C.P.T. (Cone Penetration Test) ................................................................47
3.1 Breve descrizione del metodo ................................................. 47
3.2 Correlazione con le litologie dei terreni.................................... 48
• Metodo di Begemann ........................................................48
• Metodo di Schmertmann ....................................................49
• Metodo di Robertson ..........................................................50
3.3 Metodologie di stima dei parametri geotecnici ......................... 51
• Metodo di Durgunoglu – Mitchell ........................................52
• Metodo di Caquot .............................................................53
• Metodo di Lunne e Eide ......................................................53
• Metodo di Schmertmann ....................................................54
• Metodo di Schmertmann ....................................................55
• Metodo di Robertson e Campanella .....................................56
• Metodo di Mitchell e Gardner .............................................56
3.4 Bibliografia........................................................................... 57
3.5 Esempi esplicativi .................................................................. 58
UntitledBook1.book Page 4 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
5
CAPITOLO 4
CAPACITÀ PORTANTE E CEDIMENTI PER FONDAZIONI SUPERFICIALI E PROFONDE DA PROVE PENETROMETRICHE C.P.T. ................63
4.1 Capacità portante ................................................................. 63
• Formula di Terzaghi - fondazioni superficiali ........................64• Formula di Schmertmann - fondazioni superficiali .................. 65
4.2 Capacità portante - fondazioni su pali ..................................... 65
• Calcolo della portanza di un palo - Metodo di Meyerhof .......66
4.3 Cedimenti............................................................................. 67
• Metodo semplificato di Terzaghi ..........................................67
• Metodo di Schmertmann - fondazioni superficiali ..................68
4.4 Bibliografia .......................................................................... 72
CAPITOLO 5
PROVE PENETROMETRICHE S.P.T. E S.C.P.T. ............................73
5.1 Esposizione generale............................................................. 73
5.2 Correlazioni con le litologie attraverso le SPT e SCPT ................ 75
5.3 Metodologie di stima dei parametri geotecnici.......................... 77
• Metodo diretto - Road Bridge Specification ...........................78
• Metodo diretto - Owasaki & Iwasaki ....................................78
• Metodo diretto Peck-Hanson & Thornburn .............................78
• Metodo diretto Japanese National Railway ..........................79
• Metodo diretto - De Mello ..................................................79
• Metodo indiretto di Schmertmann ........................................80
• Metodo indiretto Gibbs & Holtz ..........................................81
• Metodo indiretto Schultze & Menzenbach ............................82
• Metodo indiretto Bazaara ..................................................82
• Metodo di Schmertmann ....................................................82
UntitledBook1.book Page 5 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
6 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
• Metodo D’Apolonia et alii ..................................................83• Metodo di Schultze e Menzenbach ......................................83• Metodo di Farrent ..............................................................83• Metodo di Menzenbach e Malcev .......................................84• Metodo di Ohsaki & Iwasaki ..............................................84• Metodo di Crespellani e Vannucchi .....................................84
5.4 Bibliografia........................................................................... 85
5.5 Breve approfondimento .......................................................... 86
CAPITOLO 6
CAPACITÀ PORTANTE E CEDIMENTI PER FONDAZIONI SUPERFICIALI E PROFONDE DA PROVE PENETROMETRICHE S.P.T. e S.C.P.T. ........................89
6.1 Capacità portante.................................................................. 89
• Formula degli olandesi - fondazioni superficiali .....................89• Formula di Parry - fondazioni superficiali ..............................90• Formula di Meyerhof - fondazioni superficiali ........................90• Formula di Meyerhof - fondazioni profonde ..........................91
6.2 Cedimenti ............................................................................. 91
• Metodo semplificato di Terzaghi - fondazioni superficiali .......92• Metodo di Burland e Burbidge - fondazioni superficiali ..........92
6.3 Bibliografia........................................................................... 96
CAPITOLO 7
METODI DI PROSPEZIONI SISMICHE ...........................................97
7.1 Introduzione.......................................................................... 97
7.2 Generalità ........................................................................... 97
7.3 Stima delle velocità nei terreni e associazione litologica........... 100
7.4 Densità medie delle litologie ................................................. 101
UntitledBook1.book Page 6 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
7
7.5 Indagini - sismica a rifrazione ............................................... 103
7.6 Interpretazioni delle indagini ................................................ 107
7.7 Elaborazione dei risultati e calcolo dei parametri geotecnici......................................... 111
• Densità media ................................................................111• Modulo di deformazione dinamico o di Young ...................112• Modulo di Incompressibilità (K) ..........................................113• Modulo di deformazione a taglio dinamico.........................114
7.8 Microzonazione e macrozonazine sismica del territorio italiano ............................................................ 114
7.9 Stima del fattore di amplificazione - microzonazione sismica locale ............................................ 116
• Metodo di Medvedev ......................................................117• Metodo di Midorikawa ....................................................119• Metodo di Borcherdt et al. ................................................119• Metodo di Carrara e Rapolla ...........................................120
7.10 Bibliografia ........................................................................ 121
CAPITOLO 8
LIQUEFAZIONE DEI TERRENI IN CONDIZIONI SISMICHE .........................................................123
8.1 Introduzione ....................................................................... 123
8.2 Fattori che predispongono alla liquefazione dei terreni .................................................. 123
8.3 Fattori geomorfologici e geomecanici dei terreni ..................... 124
8.4 Metodi di verifica alla liquefazione da prove penetrometriche......................................................125
• Procedura di Sherif & Ishibashi .........................................125• Suscettibilità alla liquefazione ...........................................127• Metodo di Seed & Idriss (modificato) .................................128• Metodo di Tokimatsu e Yoshimi .........................................130• Metodo di Iwasaki et al. ..................................................130
UntitledBook1.book Page 7 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
8 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
• Criterio di Youd & Perkins ................................................131
8.5 Metodi di verifica alla liquefazione da indagini di sismica a rifrazione ........................................ 132
• Metodo di Andrus e Stokoe ..............................................132
8.6 Indice di liquefazione........................................................... 133
8.7 Interventi per la mitigazione del rischio .................................. 133
• Drenaggi ........................................................................134
• Compattazione ...............................................................136
• Vibrocompattazione .........................................................137
• Heavy Tamping ...............................................................137
8.8 Bibliografia......................................................................... 138
CAPITOLO 9
CORRELAZIONI TRA INDAGINI SISMICHE E PROVE PENETROMETRICHE ...................................................141
9.1 Stima della velocità Vs da prove SPT...................................... 141
• Metodo di Ohta & Goto ...................................................141
• Metodo di Yoshida e Motonori ..........................................142
• Confronto per le diverse litologie – Crespellani e Vannucchi ................................................143
9.2 Relazione tra Vp e modulo di elasticità................................... 143
9.3 Relazione tra Nspt e modulo di taglio .................................... 144
• Imai e Tonouchi ..............................................................144
9.4 Relazioni fra moduli e velocità sismiche.................................. 145
9.5 Correlazione empirica per determinare Go da prove CPT E SCPT ........................................................... 146
9.6 Bibliografia......................................................................... 146
UntitledBook1.book Page 8 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
9
CAPITOLO 10
CLASSIFICAZIONE DEL SITO ......................................................147
10.1 Premessa............................................................................ 147
10.2 Classificazione del sito ........................................................ 148
• Metodo del Chinese Aseismic Design Code for Structures ....148
• Metodo secondo l’Eurocodice - EC8 ..................................149
• Normativa italiana - Ordinanza 3274 e successive integrazioni ..................................................149
10.3 Breve approfondimento – Spettro di risposta........................... 151
10.4 Bibliografia ........................................................................ 155
CAPITOLO 11
TEORIE DI CALCOLO SULLA CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI IN TERRENI OMOGENEI O ASSIMILABILI ..................................157
11.1 Premessa............................................................................ 157
11.2 Definizione di capacità portante ........................................... 159
• Schema di Prandtl ...........................................................159
• Schema di Terzaghi .........................................................160
11.3 Concetto di fattore di sicurezza............................................. 161
11.4 Calcolo della capacità portante ........................................... 161
• Metodo di Terzaghi .........................................................162
• Metodo di Meyerhof ........................................................163
• Metodo di Hansen ..........................................................164
• Metodo di Brinch - Hansen ...............................................167
• Metodo di Vesic ..............................................................169
• Metodo di calcolo secondo L’Eurocodice – EC7 ..................171
• Breve considerazione sulle nuove norme tecniche ................172
11.5 Influenza dell’azione sismica sulla capacità portante .............. 173
UntitledBook1.book Page 9 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
10 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
11.6 Capacità portante su terreni stratificati ................................... 173
11.7 Carico ammissibile per fondazioni superficiali ........................ 174
11.8 Calcolo del coefficiente di sottofondazione............................. 175
• Formula di Bowles ...........................................................176
• Formula di Vesic ..............................................................176
• Formula di Terzaghi .........................................................177
• Valori indicativi della costante di Winkler K [Kg/cm3] .........177
11.9 Bibliografia......................................................................... 177
• Approfondimento sulla nuova normativa sismica .................178
- Verifica della capacità portante – Metodo di Brinch-Hansen ...........................................178
- Effetti inerziali dovuti al sisma – fattori correttivi: ..............178
CAPITOLO 12
TEORIE DI CALCOLO SUI CEDIMENTI DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI IN TERRENI OMOGENEI .............................................................181
12.1 Introduzione........................................................................ 181
12.2 Cedimenti su litologie coesive sature ...................................... 181
12.2.1 Cedimento immediato ...................................................182
12.2.2 Cedimento di consolidazione o secondario .....................184
• Metodo di Terzaghi .........................................................185
• Correzione di Skempton - Bjerrum .....................................187
12.2.3 Cedimento viscoso e indice di consolidazione secondario ........................................188
12.3 Tempo di consolidazione in litologie coesive........................... 189
12.4 Grado di sovraconsolidazione (OCR) .................................... 190
12.5 Bibliografia......................................................................... 192
• Breve approfondimento – Compressibilità Edometrica ..........192
UntitledBook1.book Page 10 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
11
CAPITOLO 13
SPINTE ATTIVE E PASSIVE IN LOTOLOGIE OMOGENEE .......................................................197
13.1 Introduzione ....................................................................... 197
13.2 Coefficiente di spinta .......................................................... 197
• Spinta a riposo ...............................................................197
• Spinta attiva ...................................................................199
• Spinta passiva ................................................................200
13.3 Teoria di Rankine (1857) ..................................................... 202
13.4 Teoria di Coulomb (1776).................................................... 202
13.5 Teoria di Caquot e Kérisel (1948) ......................................... 206
13.6 Teoria di Mononobe e Okabe (1926).................................... 208
13.7 Bibliografia ........................................................................ 211
• Allegati grafici ................................................................212
CAPITOLO 14
OPERE DI CONTENIMENTO – MURI A GRAVITÀ - ANCORAGGI E PARATIE.............................................................215
14.1 Introduzione ....................................................................... 215
14.2 Criteri di progetto................................................................ 217
14.3 Geometrie e caratteristiche dei muri ...................................... 218
• Accorgimenti e precauzioni ..............................................219
14.4 Verifiche dei muri di sostegno con fondazioni superficiali......... 219
• Verifica allo slittamento ....................................................220
- Componente delle forze stabilizzanti ..............................220
- Componente delle forze instabilizzanti ...........................221
- Coefficiente di sicurezza allo slittamento ........................221
• Verifica al ribaltamento ....................................................221
UntitledBook1.book Page 11 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
12 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
- Momenti delle forze stabilizzanti ....................................221
- Momenti delle forze ribaltanti ........................................221
• Verifica della capacità portante – schiacciamento ...............221
• Verifica al sifonamento .....................................................222
14.5 Gabbionate e crib - walls ..................................................... 222
14.6 Paratie ............................................................................... 223
• Le palancole ...................................................................224
• Opere geotecniche attinenti alle palancole in generale ........224
• I diaframmi .....................................................................225
14.7 Metodo di calcolo convenzionale – paratie a sbalzo ............... 226
• Calcolo palancolata a sbalzo in terreni granulari ................228
• Calcolo palancolata a sbalzo in terreni coesivi ...................229
14.8 Tiranti di ancoraggio ........................................................... 230
• Resistenza allo sfilamento secondo Schneebeli ....................232
• Resistenza allo sfilamento secondo Bustamante Doix ............232
14.9 Metodo del supporto libero – paratie e tiranti ......................... 233
14.10 Bibliografia........................................................................ 235
• Breve accenno sulla nuova normativa sismica (3274 e succ. integr.) ......................................................236
- Requisiti generali .........................................................236
- Criteri di progetto ........................................................236
- Metodi di analisi ..........................................................236
- Metodi pseudo-statico ...................................................236
- Schematizzazione delle forze sismiche ...........................238
- Spinte di progetto ........................................................238
- Spinte attive e passive secondo Mononobe e Okabe ........................................239
- Sistemi di ancoraggio ...................................................239
- Resistenza della struttura ...............................................239
UntitledBook1.book Page 12 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
13
CAPITOLO 15
VERIFICHE FRONTI DI SCAVO E STABILITÀ DEI PENDII............................................................241
15.1 Introduzione ....................................................................... 241
15.2 Concetti generali sui movimenti franosi .................................. 242
15.3 Nomenclatura di un movimento franoso ................................. 243
15.4 Classificazione dei movimenti franosi .................................... 246
• Crolli e ribaltamenti ..........................................................246• Espandimenti laterali ........................................................247• Scivolamenti ....................................................................247• Colate o flussi ..................................................................248• Frane complesse ..............................................................248
15.5 Rischio frana....................................................................... 248
15.6 Stato di attività.................................................................... 250
15.7 Cinematismi dei dissesti ....................................................... 251
15.8 Analisi e stabilità dei pendii ................................................. 251
15.9 Pendii indefiniti ................................................................... 254
• Terreni incoerente ed asciutti ............................................254• Terreni incoerente totalmente
immersi in acqua in quiete.................................................255• Terreno omogeneo con moti di filtrazione parallela .............256
15.10 Pendii artificiali - fronti di scavo .......................................... 257
• Metodo di Culmann ........................................................258• Metodo di Taylor e carte di stabilità
in terreni omogenei ..........................................................259• Litologie omogenee coesive...............................................260• Litologie omogenee caratterizzate
da coesione e attrito.........................................................261
15.11 Pendii naturali.................................................................... 262
• Metodo di Fellenius ..........................................................262• Metodo di Bishop semplificato ...........................................264• Metodo di Skempton ........................................................265
UntitledBook1.book Page 13 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
14 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
15.12 Scelta del coefficiente di sicurezza ...................................... 266
15.13 Criteri generali per la mitigazione del rischio frana ................................................................ 266
15.14 Bibliografia ...................................................................... 268
Appendici....................................................................................271
• Conversioni .....................................................................273• Pressioni..........................................................................274• Pesi.................................................................................275• Lunghezze .......................................................................277• Superfici..........................................................................277• Volumi ............................................................................277• Angoli.............................................................................277• Frane ..............................................................................278• Scala Mercalli..................................................................282• Scala Richter....................................................................283
UntitledBook1.book Page 14 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
15
PREFAZIONE
Il presente testo non deve essere inteso come un trattato di geotecnica, macome un manuale utile per un primo approccio ai concetti fondamentali dellageotecnica. Si rivolge a tecnici professionisti quali, geologi, ingegneri ecc. cheoperano nel settore della geologia applicata o della geotecnica in generale.
Gli aspetti teorici che stanno alla base delle metodologie trattate sono suf-ficientemente approfonditi; l’attenzione è però puntualizzata sugli aspettiapplicativi in generale, in modo da fornire al lettore un valido strumento capa-ce di: programmare ed eseguire una corretta campagna di indagini, una vali-da elaborazione ed interpretazione dei dati ottenuti dalle prove di caratteregeofisico; gli elementi di giudizio per decidere la metodologia migliore daadottare e per valutare la bontà ed i limiti dei risultati acquisiti.
Il volume è suddiviso in maniera schematica, ovvero secondo le fasi e gliaspetti progettuali che vanno dalla programmazione delle indagini, ai metodidi perforazione o investigazione del sottosuolo con le relative tecniche, allavalutazione ed alla elaborazione dei dati secondo le diverse teorie.
Inoltre a corredo del presente volume, sono stati creati 96 file excel per untotale di 133 schede di elaborazione dati. Le schede sono organizzate percapitoli secondo le diverse Teorie trattate. L’uso è semplicissimo, basta inserirei dati necessari all’elaborazione nelle celle di colore giallo o selezionare lescelte opportune per ottenere i risultati cercati. Il CD-Rom allegato al testo digeotecnica, presenta una veste grafica ben organizzata per capitoli, il tutto inmodo semplice ed intuitivo.
Poiché il testo nasce come una guida allo studio delle problematiche piùcomuni, legate alla geotecnica, si raccomanda vivamente al lettore per mag-giori approfondimenti di consultare la bibliografia allegata.
L’Autore
UntitledBook1.book Page 15 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
17
CAPITOLO 1
PROGRAMMA DELLE INDAGINI
1.1 Introduzione
Lo scopo delle indagini da eseguire in situ è quello di adottare tecnicheopportune, mantenendo i costi entro certi limiti per la determinazione dellecaratteristiche fisico-meccaniche dei terreni da studiare. Per tanto in base allatipologia dell’opera da realizzare è necessario prendere in esame, uno spes-sore “utile” di terreno per affrontare le problematiche legate all’intervento. Talespessore è definito come volume significativo. Esso rappresenta la porzione diterreno interessata dalle azioni prodotte dai carichi in superficie. Infatti, nellafase progettuale di un’opera generalmente, le caratteristiche geometriche e leproprietà fisico-meccaniche della struttura da realizzare sono noti e modifica-bili con buona approssimazione, mentre al contrario le proprietà litologichedei terreni, con le eventuali circolazioni idriche sia superficiali che profonde,sono quasi sempre immodificabili e sono tutte da determinare. Per tanto nellaprogrammazione delle indagini in sito, sono di valido aiuto le conoscenze geo-logiche ma ancora più importanti sono le conoscenze ingegneristiche dell’ope-ra da realizzare.
È quindi proprio nella fase della programmazione delle indagini che l’inter-vento del geologo è insostituibile in quanto rappresenta l’unica figura profes-sionale in grado di ricostruire in maniera attendibile il quadro litostratigraficolocale e la prevedibile evoluzione morfogenetica dei luoghi d’intervento.
Le indagini da programmare devono essere sempre commisurate, alledimensioni, alle caratteristiche strutturali, all’importanza dell’opera da realiz-zare ed alla complessità della situazione geomorfo-strutturale dei terreni pre-senti. La presenza di terreni particolarmente scadenti o di terreni moltoresistenti ne modifica in maniera sostanziale il volume significativo di sottosuo-lo da prendere in considerazione.
UntitledBook1.book Page 17 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
18 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
1.2 Indagini e studi preliminari alla progettazione
La qualità e la quantità delle indagini devono ispirarsi sempre a finalità talida permettere la ricostruzione dei rapporti stratigrafici, geotecnici e sismici conl’area di studio e delle relative aree limitrofe.
Il programma delle indagini inoltre deve tener conto dei caratteri propri delprocesso morfoevolutivo (superficie interessata, volumi mobilizzati o mobiliz-zabili, velocità ecc.) e della specificità del sito (frane storiche, caratteri pluvio-metrici ed idrologici, incendi boschivi, interventi antropici per le condizioni distabilità del versante ecc.).
Per uno studio preliminare è necessario pianificare una serie d’indagini chepermettono di accertare, in un seguente studio definitivo la migliore soluzioneal problema.
Gli studi minimi necessari per una prima e generale idea della problematicada trattare dal punto geologico riguardano:
- esame cartografico dei luoghi;
- ricerca bibliografica o lavori eseguiti nelle zone circostanti;
- fotografie aeree;
- prove ed indagini eseguite nelle circostanti zone di studio;
- sismicità delle aree d’interesse;
- rilievi geomorfologico locali rilevati o rilevabili;
- correlazioni con eventi storici e le attuali strutture.
1.3 Volume significativo di terreno da indagare per le diverse tipologie di opere
Nella seguente figura 1.1 sono rappresentati i volumi significativi dei casi piùgenerali.
Esso rappresenta, come definito nel paragrafo precedente, lo strato di terre-no sottoposto a stress per le azioni dei carichi deformativi trasmessi dall’opera.
Importante precisare inoltre che il volume significativo può essere influenzatoin modo più o meno rilevante dalle circostanti opere esistenti, da eventualicedimenti in atto o dalla presenza di falde idriche. Infatti le indicazioni illustra-te in figura 1.1 sulle dimensioni da prendere in considerazione per le relativeproblematiche, possono non essere sufficienti per l’analisi dei fattori. Inoltre
UntitledBook1.book Page 18 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
19
per le opere di stabilità dei pendii o dei fronti di scavi, il volume significativoda prendere in considerazione deve estendersi sempre al di sotto dei piani discorrimenti più probabili. In questo modo si ha la certezza di prendere in esa-me anche quei terreni che si trovano nelle condizioni più sfavorevoli.
1.4 Pianificazione degli studi da compiere sui terreni di fondazione
La pianificazione degli studi da compiere deve svilupparsi sulla base dei pro-blemi prevedibili e sulle ipotetiche caratteristiche dei terreni di fondazione, inmodo che le indagini siano le più opportune e complete possibili.
Di seguito sono elencati in ordine cronologico le indagini da pianificare:
a) INDAGINI PRELIMINARI
b) INDAGINI GEOTECNICHE
c) IDROGEOLOGIA
d) INTERAZIONI CON I TERRENI DI FONDAZIONE
e) VERIFICHE DI STABILITÀ.
Figura 1.1Volume significativo per terreni omogenei (Da: A.G.I., 1977)
UntitledBook1.book Page 19 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
20 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
a) INDAGINI PRELIMINARI
Le indagini preliminari sono quelle che permettono di individuare in primaanalisi le possibili soluzioni alle diverse problematiche.
b) INDAGINI GEOTECNICHE
Riguardano in genere prove e monitoraggi in ambito delle caratteristiche fisi-co-meccaniche dei terreni.
Prove in situ sui terreni (casi più comuni):
Tab. 1.1 - Metodi di sondaggi e risultati ottenibili sui terreni
INDAGINE Gs Gd ϕ cu
DESCRIZIONE C NC C NC C NC C NC
Penetrometro dinamico std. SPT E1 E E E E E
Penetrometro statico CPT E1 E E E SE SE SE SE
Penetrom. Stat. Piezocono CPTU E E E E SE SE SE SE
Dilatometro piatto DMT E E E E SE SE E E
Figura 1.2
Figura 1.3
UntitledBook1.book Page 20 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
21
Prove in situ sulle rocce (casi comuni):
Pressione di Menard PM Dr Dr SE SE SE SE
Piastra di carico PCP D D SE SE SE SE
Cross-hole CH D D
Down-hole DH D D
Sismica a riflessione RIFL D D
Sismica a rifrazione RIFR D D
LEGENDA:C Terreni coesiviNC Terreni non coesiviGs Modulo di deformazione a taglio staticoGd Modulo di deformazione a taglio dinamicoφ Angolo di attrito espresso in termini di Pressioni efficaciCu Resistenza a taglio non drenata in traimi di Tensioni totaliD Determinazione direttaDr Determinazione diretta con riservaE Determinazione empiricaE1 Determinazione empirica non affidabileSE Determinazione semi-empirica
Tab. 1.2 - Prove sulle rocce
PROVA MODALITÀ DESCRIZIONE NOTE
Compressione monoassiale
Si effettua su provini cilindrici.
Compressione graduale sino a
raggiungere il punto di rottura unitario.
Si possono avere valori di resistenza a
compressione maggiori di quelli reali.
Compressione triassiale
Si effettua su provini cilindrici.
Carico verticale crescente mentre viene
mantenuta costante la pressione
di sconfinamento.
-
PunzonamentoViene effettuata sia
in laboratorio che in situ.
Determinazione dell’indice di resistenza, utile nella classificazione
dei materiali rocciosi.
L’esito può essere influenzato
dalla velocità di applicazione
del carico.
Tab. 1.1 - (segue) Metodi di sondaggi e risultati ottenibili sui terreni
INDAGINE Gs Gd ϕ cu
DESCRIZIONE C NC C NC C NC C NC
UntitledBook1.book Page 21 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
22 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
Prove in laboratorio sui terreni:
Martello di Schimdt
In laboratorio viene effettuata sulle carote di rocce, mentre in situ direttamente
sull’affioramento.
La roccia è percossa da un pistoncino metallico il quale fa rimbalzare
una pallina che misura la resistenza
alla compressione.
-
Trazione -
Caratteristica della qualità dell’ammasso
roccioso, viene determinata sulla carota
di roccia prelevata.
Poco utilizzata per le molteplici difficoltà
pratiche.
Di TaglioEseguita su provini di forma cilindrica
o prismatica.
Permette la determina-zione diretta delle
caratteristiche meccani-che quali coesione ed
angolo di attrito.
Si possono ricavare i parametri sia
della matrice che delle discontinuità.
BrasilianaSi effettua su
provini di diverse dimensioni
Si ricava la coesione e l’angolo di attrito.
Può fornire dati sull’anisotropia
della roccia.
Tab. 1.3 - Prove di laboratorio sui terreni
PROVADIMENSIONE
PROVINIDESCRIZIONE NOTE
Edom
etric
a Rapporto diametroaltezza > 2,5
Diametro > 50 mmAltezza > 19 mm
Riproduce le condizioni di consolidazione monodiensionale e fornisce le informazioni di:1) Pressione di preconsolidaz.2) Parametri di compressibilità3) Param. permeabilità orizzont.4) Param. di compress. Second.
Il disturbo dei provini può
alterare i risultati.
Tagl
io d
iretto
Generalmente:60 x 60 x 25 mm
1) Resistenza a taglio di un campione di sabbia ricostruito.
2) Resistenza a taglio di un Campioneindisturbato di terreno ricostruito.
3) Deformazioni qualitative.
Non si possono verificare né le
condizioni di dre-naggio né le pres-sioni interstiziali.
Tria
ssia
le Rapporto diametroaltezza = 2
2) Resistenza dei terreni in entrambe le condizioni
2) Deformabilità dei terreni in entrambele condizioni.
-
Tab. 1.2 - (segue) Prove sulle rocce
PROVA MODALITÀ DESCRIZIONE NOTE
UntitledBook1.book Page 22 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
23
Prove in laboratorio sulle rocce:
Monitoraggi in campagne d’indagini:
c) IDROGEOLOGIA
Queste indagini sono eseguite al fine di consentirne la ricerca, la quantifica-zione, la captazione delle acque di circolazione nel sottosuolo. La gestione del-le risorse richiede le conoscenze sulle reali condizioni d’infiltrazione, deflussoed emergenza delle acque sotterranee.
Tab. 1.4 - Prove di laboratorio sulle rocce
PROVA DIMENS. PROVINI DESCRIZIONE NOTE
Triassiale a pressione elevata
Si effettua su campioni di roccia compatte da carote.
Proprietà elastiche della roccia
Valori poco attendibili in determinate condizioni.
Espansione laterale libera
Si effettua su campioni di roccia compatte da carote.
Proprietà elastiche della roccia
Valori poco attendibili in determinate condizioni.
Indice RQDSi estrapola dalle carote estratte.
Misura la qualità dell’ammasso
roccioso.
Utile per stabilire di quanto ridurre il modulo elastico o la resistenza a
compressione in situ.
Tab. 1.5 - Strumenti per monitoraggi per i casi più generali
STRUMENTAZIONE APPLICAZIONE TERRENI ROCCE
Tubi inclinometrici Monitoraggi orizzontali dei corpi franosi x
Inclinometri fissi Monitoraggi di aree franose x x
Piezometri elettrici Monitoraggi sulle pressioni neutre x
Fessurimetri Monitoraggi di fratture in ammassi rocciosi x
Celle di carico Misura del carico d’esercizio (tiranti) x x
Misuratori di portata Verifiche sui sistemi di drenaggio x x
Estensimetri o filo Monitoraggio di fratture in corpi rocciosi x
Reti paramassi Monitoraggio caduta massi x
Pluviometri Monitoraggi delle precipitazioni atmosferiche x x
Geofoni Registratori d’onde di propagazione x x
Figura 1.4
UntitledBook1.book Page 23 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
24 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
d) INTERAZIONI CON I TERRENI DI FONDAZIONE
Scelte e verifiche progettuali per la tipologia delle opere da realizzare.
Verifiche sulla capacità portante ed il carico limite di esercizio:
Tab. 1.6 - Metodologie di verifica
TIPOLOGIA DI FONDAZIONE
SUPERFICIALE PROFONDA
STRUTTURA DEL TERRENO TE
RR.
GRA
NA
FI
NE
TERR
. G
RAN
A
GRO
SSA
ROC
CE
T.ER
R G
RAN
A
FIN
E
TERR
. G
RAN
A
GRO
SSA
ROC
CE
CARICO LIMITE E PORTANZA
TERZAGHI (1943)MEYERHOF(1951/63)
HANSEN (1970)VESIC (1974)
Preced.Tab. 2Tab. 4
Formule statiche – formula daneseBEREZANTZEF
HILEYJANBU
Prove di carico
CARICO LIMITE PER OPERE
PROVVISIONALIBRINCH-HANSEN - -
CARICO LIMITE DELLA PALIFICATA
-
CONVERSE LABARREBARLA
TERZAGHI CO
NV
ERSE
LA
BARR
E BE
RLA
-
COEFFICIENTE DI SICUREZZA
> = 3 > = 2,5
Figura 1.5
UntitledBook1.book Page 24 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
25
Valutazione di eventuali cedimenti:
e) VERIFICHE DI STABILITÀ
Questa sezione è molto importante nel campo geotecnico in quanto spessole opere che si realizzano sono collocate, per svariate motivazioni, lungo ver-santi in pendenza. In tali situazioni è necessario prevedere le azioni esercitatedal terreno contro l’opera.
Tab. 1.7 - Metodologie di verifica
TIPOLOGIA DI FONDAZIONE
SUPERFICIALE PROFONDA
STRUTTURA DEL TERRENO
TERRENI A GRANA FINETERRENI A
GRANA GROSSA-
CEDIMENTIELASTO-PLASTICI
MET
OD
O E
DO
MET
RIC
O
SKEMPTON e BJERRUM
SCHMERTMANNTERZAGHI-PECK
BURLAND e BURBIDGE
PROVE DI CARICO
TEORIA DELL’ELASTICITÀ
FONDAZIONE EQUIVALENTE
CEDIMENTI DI CONSOLIDAZIONE
Funzione del grado di
consolidazione-
CEDIMENTI SECONDARI
SIMILITUDINE MECCANICA
METODI EMPIRICI- -
CEDIMENTI DIFFERENZIALI
Controllo dell’entità di rotazione e spostamenti relativiVerifica dell’ammissibilità in funzione dello stato limite
Tab. 1.8 - Metodologie di verifica
METODO APPLICAZIONE IPOTESI VERIFICA CARATTERISTICHE
ROTTURA A BLOCCO
In tutti i casi in cui si riconoscono
le discontinuità - -
PENDIO INDEFINITO
In tutti i casi in cui si presenta
lo scivolamento di una porzione di terreno con
spessori ridotti.
- -
CERCHIO DI ATTRITO
Superficie di scivolamento circolare
- -
UntitledBook1.book Page 25 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
26 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
FELLENIUS O DEI CONCI
Superficie circolare o di forma qualunque
Si trascurano le forze di interstriscia;
È imposto l’equilibrio alla rotazione
Il metodo da risul-tati poco affidabili in pendii modesti e con valori elevati di pres-
sioni interstiziali
BISHOPSuperficie
di scivolamento circolare
Nel metodo semplifi-cato si trascurano le
forze di taglio di interstriscia
Non considera l’equili-brio alla traslazione
orizzontale del blocco
Metodo accurato
JANBU SEMPLIFICATO
Superficie di forma qualunque
Sono trascurate le forze di taglio di interstriscia
Il metodo in genere sottostima i coeffi-cienti di sicurezza
MORGEN-STERN E PRICE
Superficie di forma qualunque
Considera strisce con spessori infinitesimo e formula equazioni di equilibrio in termini
differenziali
Trattazione complessa
SPENCERSuperficie
di forma qualunque
Le forze d’interstriscia hanno la stessa inclina-zione rispetto all’oriz-
zontale
Metodo accurato, utile nello studio di
frane gia in atte
JANBU COMPLETO
Superficie di forma qualunque
Bisogna conoscere la linea di spinta per la
determinazione dell’altezza del punto
di applicazione
Problemi d’instabi-lità numerica
SARMASuperficie
di forma qualunque
Si riconduce il pro-blema al calcolo
dell’intensità della forza orizzontale che si
deve applicare per raggiungere la condizione di equilibrio
Il metodo è applica-bile in zona sismica
e soddisfa tutte le condizioni d’equilibrio
BELLSuperficie
di forma qualunque
Non figurano le forze di interstriscia nelle
equazioni di equilibrio
Applicabilità in zona sismica con valori iniziali ragionevoli
Tab. 1.8 - (segue) Metodologie di verifica
METODO APPLICAZIONE IPOTESI VERIFICA CARATTERISTICHE
UntitledBook1.book Page 26 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
27
1.5 Rapporto conclusivo di una indagine geotecnica
Il rapporto finale rappresenta un documento in cui si riassumono le metodo-logie adottate per le indagini eseguite e da presentare come lavoro svolto. Essodeve contenere al suo interno, generalmente i seguenti punti:
- generalità dell’appaltatore;
- eventuali sub-appaltatori;
- generalità dell’esecutore;
- descrizione sommaria delle indagini eseguite;
- finalità delle indagini;
- planimetrie ed ubicazione delle prove o campionamenti effettuati;
- inquadramento geologico;
- risultati ed elaborazioni dei dati;
- caratteristiche geotecniche dei terreni di fondazione;
- tipologia d’intervento da realizzare;
- eventuali raccomandazioni con le relative conclusioni.
1.6 Bibliografia
- Associazione Geotecnica Italiana (1977) - Raccomandazioni sulla pro-grammazione ed esecuzione delle indagini geotecniche, Roma.
- Associazione Geotecnica Italiana (1963) - Nomenclatura geotecnica eclassificazione delle terre, Geotecnica, 10.
- ASTM (1964) - Procedures for testing soil, 4th Ed.
- Linee guida per la programmazione ed esecuzione delle indagini geotec-niche (D.M. 11/03/1988).
UntitledBook1.book Page 27 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
28 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
UntitledBook1.book Page 28 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
29
UntitledBook1.book Page 29 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
30 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
UntitledBook1.book Page 30 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
Q U
A D
E R
N I
p e
r
l a p
r o
g e
t t
a z
i o n
e
31
UntitledBook1.book Page 31 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM
32 INGEGNERIA GEOTECNICA E GEOLOGIA APPLICATA
UntitledBook1.book Page 32 Tuesday, January 8, 2008 4:01 PM