presentazione del progetto di un’opera geotecnica
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Presentazione del Progetto di un’Opera GeotecnicaTRANSCRIPT
Ordine degli Ingegneri della Provincia di NapoliOrdine degli Ingegneri della Provincia di Napoli
Corso breve sulla normativa inerente la progettazione Corso breve sulla normativa inerente la progettazione
e la realizzazione di opere pubblichee la realizzazione di opere pubbliche
Presentazione del progetto di
un’opera geotecnica
Sergio Gobbi
Considerazioni preliminariConsiderazioni preliminari
Cosa si intende per “opera geotecnica” ?
Importanza del concetto di “progettazione geotecnica”
Scelta del caso di studio Scelta del caso di studio
Tra le varie applicazioni effettuate in ambito progettuale è stato scelto uno scavo sostenuto da paratie per le seguenti ragioni:
• Il caso specifico presenta vari aspetti di interesse:
– Scavo in terreni sede di falda idrica, fin dal piano campagna
– Analisi in condizioni non drenate in tensioni efficaci e simulazione della consolidazione
– Simulazione di interventi di consolidamento con jet-grouting
– Simulazione dell’installazione di un puntone provvisorio (e della successiva rimozione)
– Possibilità di effettuare un confronto tra varie soluzioni progettuali
• Si tratta dei problemi per i quali l’uso di una modellazione numerica inizia a divenire parte essenziale del progetto
Finalità dell’esposizione Finalità dell’esposizione
• Importanza della programmazione della fase di indagini in relazione agli scopi prefissi ed ai modelli adoperati
• Inquadramento della fase di verifica numerica nell’ambito del processo progettuale
• Utilizzazione del programma di calcolo come stimolo per:
– ragionare sulle scelte fatte
– verificare ed eventualmente rimuovere i propri preconcetti
• Spunto per l’illustrazione di alcune soluzioni tecnologiche
Stralcio planimetrico zona di Stralcio planimetrico zona di
intersezione (galleria artificiale)intersezione (galleria artificiale)
pro
gr.
1+012.9
14
7
pro
gr.
0+968.2
5
pro
gr.
0+
940.2
5
5
8
prog
r. 1
+113
.880
7
6
prog
r. 1
+186
.80
prog
r. 1
+15
8.75
6
5
INIZ
IO G
ALLE
RIA
FIN
E G
ALL
ER
IA
prog
r. 1
+04
1.8
14
pro
gr. 1+
071
.014
pro
gr. 1
+083
.814
INIZ
IO G
ALLE
RIA
prog
r. 1
+172
.80
pro
gr.
0+
963.8
7
Sezione trasversale tipo Sezione trasversale tipo
Sottopasso
Sviluppo complessivo:
circa 1100 m
Larghezza di scavo:
14.0÷18.0 m
Profondità massima di scavo: 8.10 m
18.00
Jet- grouting
7.4
0
Sezione analizzata
Profilo del terreno
Scala lunghezze = 1:2.000
Scala altezze = 1:100
PROFILO STRATIGRAFICO LONGITUDINALE
Materiale eterogeneo di riporto
Argilla con limo e limo argilloso
Limo sabbioso e sabbia limosa
Argilla con limo torbosa
Argilla limosa, poco consistente
Argilla limosa, da moderatamente
Sabbia più o meno limosa
consistente a molto consistente
Indagini progetto esecutivo
Indagini integrative
Intradosso platea
Estradosso platea
Intradosso platea
Profilo del terreno
Profilo longitudinale stratigraficoProfilo longitudinale stratigrafico
Argille molli
Sabbie limose e limi
sabbiosi
Riporto
Limi con argilla
sabbiosi
Stati limite ultimi e di servizioStati limite ultimi e di servizio
Stratigrafia, k e condizioni iniziali della falda idricaSLSInfiltrazioni d’acqua
CND e CD: vedi sopraSLSSollecitazioni nella
paratia e nelle altreparti strutturali
CND e CD: stratigrafia, γ, c’, ϕ’, ko, parametri di
deformabilità a piccoli livelli di deformazione, condizioniiniziali della falda idrica, coefficiente di permeabilità deiterreni
SLSSpostamenti paratia e cedimenti piano campagna
Condizioni di falda ed, eventualmente, caratteristiche diresistenza dei terreni
SLUGalleggiamento
CND: stratigrafia, γSLU“Stappamento” fondoscavo
CND: stratigrafia, γ, cu
SLUInstabilità fondo scavo
CD: stratigrafia, γ, condizioni della falda idrica SLUSifonamento
CD: stratigrafia, γ, c’, ϕ’, andamento falda idrica
CND: stratigrafia, γ, cu, ϕ’ (per i terreni a grana grossa)
SLUInstabilità delle paratie
Parametri e dati necessariStato limiteProblematica
Scelta delle modalità di analisiScelta delle modalità di analisi
• Analisi in tensioni efficaci sia in CD sia in CND
• Studio della consolidazione e dei suoi effetti
• Simulazione delle fasi di scavo e di realizzazione (o
rimozione) degli elementi strutturali
• Necessità di utilizzare una modellazione numerica
Indagini eseguiteIndagini eseguite
Progetto esecutivo
• 10 sondaggi a carotaggio continuo
• 5 sondaggi a distruzione di nucleo
• 45 prove SPT
• 8 prove CPT
• 12 prove di permeabilità Lefranc
• 40 prove di taglio diretto (TD)
• 1 prova triassiale non consolidata non drenata (TX- UU)
• 2 prove di compressione uniassiale a espansione laterale libera (ELL)
• 4 prove di compressione edometrica
Progetto costruttivo
� 6 sondaggi a carotaggio continuo
� 3 prove penetrometriche (CPTU)
� 2 prove dilatometriche (DMT)
� 1 prova cross- hole
� Installazione di 3 piezometri Casagrande
� 3 prove di permeabilità Lefranc
� Prove di riconoscimento
� 7 prove edometriche
� 9 prove triassiale TX- CIU
� 2 prove triassiali TX- UU
•
Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini
Granulometria - Complesso superiore
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100
diametro (mm)
S2/C1
S1/C1
S3/C2
Argilla Limo Sabbia Ghiaia C
Granulometria - Pancone
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100
diametro (mm)
S1/C2S1/C1S2/C3S2/C4S3/C4
Argilla Limo Sabbia Ghiaia C
Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini
Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini
Carta di Casagrande
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000
Wl
Ip
Comp. sup.
Pancone
Comp. inf
Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini
•
Coefficiente di spinta a riposo
0
5
10
15
20
25
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
ko
z (
m)
DMT1
DMT2
Complesso superiore
Pancone
Argille molli
Limi sabbiosi
Grado di sovraconsolidazione
0
5
10
15
20
25
1 10 100
OCR
z (
m)
DMT1
DMT2
Proveedometriche
Alcuni risultati ottenuti dalle indaginiAlcuni risultati ottenuti dalle indagini
Prova Cross-hole
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80
Go (MPa)
z (
m)
Per la caratterizzazione si sono
utilizzati unitariamente i risultati
di tutte le prove in sito e lab.
Ipotesi progettualiIpotesi progettuali
�Scavo con paratia libera
�Scavo in presenza del solo puntone
�Scavo in presenza del solo jet-grouting
�Scavo in presenza di puntone provvisorio e jet-grouting
Modellazione FEM del sottosuoloModellazione FEM del sottosuolo
x
yAAAA
BBBB
BBBB
AA
BB
BBBB
B BBBBB
0
1 2
3
4 5
6 7
8 9
10
11
12
13
14
15 161718 19
20 21
22
23
24
25
26
27
2829
30 3132
33 3435
36 373839
40 41
42 43
44 4546
4748
49
505152
54 55
B
56
Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi stato iniziale stato iniziale –– realizzazione paratia e jetrealizzazione paratia e jet--groutinggrouting
Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi prescavoprescavo
Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi scavo primi 3 metriscavo primi 3 metri
Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi installazione puntoneinstallazione puntone
Simulazione delle fasi Simulazione delle fasi completamento scavocompletamento scavo
Simulazione delle fasiSimulazione delle fasirealizzazione soletta di fondorealizzazione soletta di fondo
Simulazione delle fasiSimulazione delle fasirimozrimoz. puntone; applicazione sovraccarichi e consolidazione. puntone; applicazione sovraccarichi e consolidazione
Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone MeshMesh deformata a fine scavodeformata a fine scavo
Massimo
spostamento a
piano scavo
Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone Spostamenti orizzontali a fine scavoSpostamenti orizzontali a fine scavo
Massimo
spostamento
orizzontale
Uxmax = 22 mm
Scavo in presenza del solo puntoneScavo in presenza del solo puntoneGrado di mobilitazione della resistenza a taglioGrado di mobilitazione della resistenza a taglio
Rosso = tensioni
tangenziali limite
Raggiungimento
delle tensioni
limite in molte
zone del
sottosuolo
Posizione dei punti di calcolo degli spostamentiPosizione dei punti di calcolo degli spostamenti
A E
B
C
D
F G H
Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone Spostamenti paratia in funzione degli Spostamenti paratia in funzione degli stepstep
0 50 100 150 200
-0,01
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
Step
Ux paratia [m]
Ux par
Point A
Point B
Point C
Point D
Scavo in presenza del solo puntoneScavo in presenza del solo puntoneCedimenti terreno in funzione degli Cedimenti terreno in funzione degli stepstep
0 50 100 150 200
-0,06
-0,05
-0,04
-0,03
-0,02
-0,01
0,00
0,01
Step
Cedimenti [m]
uy terr
Point E
Point F
Point G
Point H
Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting MeshMesh deformata a fine scavodeformata a fine scavo
Massimo
spostamento in
testa alla
paratia
Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting Spostamenti orizzontali a fine scavoSpostamenti orizzontali a fine scavo
Massimo
spostamento
orizzontale
Uxmax = 42 mm
Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting Grado di mobilitazione della resistenza a taglioGrado di mobilitazione della resistenza a taglio
Rosso = tensioni
tangenziali limite
Raggiungimento
delle tensioni
limite a tergo della
paratia
Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting Spostamenti paratia in funzione degli Spostamenti paratia in funzione degli stepstep
0 50 100 150 200
-0,02
0,00
0,02
0,04
0,06
Step
Ux paratia [m]
ux par
Point A
Point B
Point C
Point D
Scavo in presenza del solo jetScavo in presenza del solo jet--grouting grouting Cedimenti terreno in funzione degli Cedimenti terreno in funzione degli stepstep
0 50 100 150 200
-0,035
-0,030
-0,025
-0,020
-0,015
-0,010
-5,e-3
0,000
5,e-3
Step
Cedimenti [m]
uy ter
Point E
Point F
Point G
Point H
Scavo in presenza di puntone e jetScavo in presenza di puntone e jet--groutinggroutingSpostamenti orizzontali a fine scavoSpostamenti orizzontali a fine scavo
Massimo
spostamento
orizzontale
Uxmax = 9 mm
Scavo in presenza di puntone e jetScavo in presenza di puntone e jet--groutinggroutingGrado di mobilitazione della resistenza a taglioGrado di mobilitazione della resistenza a taglio
Rosso = tensioni
tangenziali limite
Lontani dal
raggiungimento
delle tensioni limite
al piede della paratia
per la presenza del
jet- grouting
Scavo in presenza di puntone e jetScavo in presenza di puntone e jet--groutinggroutingSpostamenti paratia in funzione degli Spostamenti paratia in funzione degli stepstep
0 50 100 150 200
-0,020
-0,015
-0,010
-5,e-3
0,000
5,e-3
Step
Ux paratia [m]
ux par
Point A
Point B
Point C
Point D
Curve
sovrapposte
Scavo in presenza di puntone e jetScavo in presenza di puntone e jet--groutinggroutingCedimenti terreno in funzione degli Cedimenti terreno in funzione degli stepstep
0 50 100 150 200
-0,016
-0,012
-8,e-3
-4,e-3
0,000
4,e-3
Step
Cedimenti [m]
uy ter
Point E
Point F
Confronto tra le soluzioniConfronto tra le soluzioni
in termini di spostamentoin termini di spostamento
0.4 (1.0)0.9Puntone + jet-grouting
2.9 (2.8)4.2Solo jet-grouting
1.1 (4.7)2.2Solo puntone
Uy,max
(cm)Ux,max
(cm)Soluzione
Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone MeshMesh deformata dopo 180 giorni di consolidazionedeformata dopo 180 giorni di consolidazione
Massimo
spostamento al
piede
Ux = 445 mm
Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone
SSpostamenti orizzontali dopo 180 giorni di consolidazionepostamenti orizzontali dopo 180 giorni di consolidazione
Massimo
spostamento
orizzontale
Uxmax = 445 mm
Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone
Spostamenti verticali dopo 180 giorni di consolidazioneSpostamenti verticali dopo 180 giorni di consolidazione
Massimo
spostamento
verticale
Uymax = 390 mm
Scavo in presenza del solo puntone Scavo in presenza del solo puntone Spostamenti paratia dopo 180 gg. di consolidazioneSpostamenti paratia dopo 180 gg. di consolidazione
0 50 100 150 200 250
-0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Step
Ux paratia [m]
ux par
Point A
Point B
Point C
Point D
Scavo in presenza del solo puntoneScavo in presenza del solo puntoneVettori velocità di filtrazioneVettori velocità di filtrazione
