Lezione 2 OBIETTIVO DEL CORSO Preliminarmente però dovremo affrontare il problema della definizione del modello geotecnico del sottosuolo per il quale.

Presentazione sul tema: "Lezione 2 OBIETTIVO DEL CORSO Preliminarmente però dovremo affrontare il problema della definizione del modello geotecnico del sottosuolo per il quale."— Transcript della presentazione:

1 Lezione 2 OBIETTIVO DEL CORSO Preliminarmente però dovremo affrontare il problema della definizione del modello geotecnico del sottosuolo per il quale occorrerà apprendere le metodologie, le tecniche di indagine e quelle di interpretazione dei risultati delle prove geotecniche, sia in sito che di laboratorio, al fine di determinare le proprietà fisiche e meccaniche del “mezzo terreno”. Progetto di una indagine per la realizzazione di un’opera geotecnica Occorrerà acquisire conoscenze su: elementi di normativa di interesse; Fornire nozioni, strumenti e procedure finalizzate allo sviluppo del tipologie delle opere geotecniche, loro campi di impiego, tecniche esecutive, metodi di progetto e verifica. Indagini e Monitoraggio Geotecnico

2 Lezione 2 Per affrontare lo studio di un’opera di Ingegneria Geotecnica è necessario preliminarmente definire il mezzo fisico a cui fare riferimento per le scelte progettuali. PROGETTAZIONE GEOTECNICA comprende: le opere e gli interventi in progetto; il terreno che li circonda (“volume significativo”); le opere o le parti di opere già esistenti sul terreno e/o nel sottosuolo. le acque superficiali e profonde eventualmente presenti; sistema geotecnico Indagini e Monitoraggio Geotecnico

3 Lezione 2 PROGETTAZIONE GEOTECNICA Il sistema geotecnico può modificarsi nel tempo a seguito del processo di costruzione. Ruolo particolarmente importante è svolto dal terreno del “volume significativo” che condiziona la risposta meccanica (e quindi il comportamento) alle azioni applicate delle opere geotecniche e delle sovrastrutture collegate Indagini e Monitoraggio Geotecnico

4 Lezione 2 FINALITA’ DELLO STUDIO Vengono presi in esami tutti i fattori che possono influenzare il comportamento dell’opera, compresi quelli estremi. Progetto Viene esaminato il comportamento dell’opera nelle condizioni che con maggiore probabilità si verificheranno nella sua vita. Previsione del comportamento Viene eseguita nelle condizioni a cui l’opera è effettivamente soggetta. Osservazione del comportamento Indagini e Monitoraggio Geotecnico

5 Lezione 2 L’approfondimento da dedicare a ciascuna delle fasi innanzi indicate dipende dall’importanza dell’opera stessa. Quindi nella attività di progetto si farà riferimento anche a condizioni di cui, in linea di massima, non sarà possibile osservare il comportamento, mentre nella previsione sarà sufficiente portare in conto solo le azioni e le condizioni al contorno che realmente potranno interessare l’opera. Indagini e Monitoraggio Geotecnico

6 Come in tutti i problemi ingegneristici, anche nella progettazione di un’opera geotecnica è necessario ricorrere ad un procedimento di riduzione della realtà fisica ad un “modello” Il modello, caratterizzato da leggi più o meno complesse, deve permettere l’analisi quantitativa del problema e fornirne la soluzione La modellazione è il nocciolo del problema progettuale; occorre “cogliere” le informazioni essenziali del problema reale, individuando grandezze e parametri necessari ad una modellazione vicina alla realtà e tuttavia sufficientemente semplice Il modello deve quindi essere in grado di mediare tra aderenza alla realtà e semplicità del modello stesso, in maniera da essere facilmente utilizzabile. L’individuazione del modello più idoneo non deve quindi perseguire la finalità di cogliere tutti gli aspetti del problema (modello “esatto”); spesso è sufficiente e di maggiore utilità che fornisca un minor numero di informazioni, che permettano però di perseguire un certo fine (modello “adeguato”) Lezione 2 Indagini e Monitoraggio Geotecnico

7 ESEMPIO Comportamento di una fondazione Lezione 2 Si potrebbe fare riferimento ad un modello complesso che dia conto del comportamento tesio-deformativo complessivo Indagini e Monitoraggio Geotecnico

8 ESEMPIO Comportamento di una fondazione Lezione 2 Mezzo monofase equivalente Più semplicemente si può ricorrere ad un frazionamento del fenomeno in schemi semplici di più facile ed intuitivo approccio Carico limiteCedimenti Condizione Non Drenata Condizione Drenata Metodo S&B Cedimento di consolidazione Cedimento immediato Teoria dell’elasticità Metodo edometrico Indagini e Monitoraggio Geotecnico

9 Lezione 2 Una volta individuato il modello più adeguato, sono definite le leggi costitutive da adoperare, per le quali vanno scelti i parametri che le caratterizzano. PROBLEMA DEFINITO IN GENERE NELLA INGEGNERIA CIVILE Una struttura in c.a. o in acciaio è modellabile quasi sempre come un telaio con comportamento elastico--lineare o elastico-perfettamente plastico, vincolato in maniera generica e costituito da materiali (calcestruzzo, acciaio, materiali compositi) di cui sono note a priori le caratteristiche di deformabilità e resistenza (acciaio), ovvero possono essere assegnate (calcestruzzo) La risoluzione del problema si riduce quindi ad una serie di calcolazioni, più o meno onerose in funzione del modello prescelto e dello schema statico assegnato, peraltro affrontabile oggi con l’ausilio di potenti mezzi di calcolo automatico, che forniscono elaborati progettuali avanzati Indagini e Monitoraggio Geotecnico

10 Lezione 2 IL CAMPO DELL’INGEGNERIA GEOTECNICA RAPPRESENTA UNA ECCEZIONE A TALE REGOLA Si ha a che fare infatti con un materiale, il terreno, che presenta alcune peculiarità: materiale naturale; 1) è un materiale naturale; mezzo polifase; 2) è un mezzo polifase; comportamentonon lineare; 3) ha un comportamento spiccatamente non lineare; Fondamenti di Geotecnica. Gli aspetti connessi con il punto 3) interessano la risposta tensio-deformativa, e sono stati affrontati nel corso di Fondamenti di Geotecnica. Gli aspetti connessi con il punto 1) comportano la necessità di non potere assumere o assegnare le proprietà fisico-meccaniche, ma di doverle misurare; Gli aspetti connessi con il punto 2) comportano la necessità di dover preliminarmente definire i rapporti tra le fasi nella risposta meccanica; Il primo passo di uno studio geotecnico è quindi quello di procedere alla classificazione del mezzo terreno Indagini e Monitoraggio Geotecnico

11 Lezione 2 La progettazione di una qualsiasi opera di Ingegneria Civile richiede l’acquisizione di una serie di informazioni sull’opera e sull’area interessata, quali ad esempio: caratteristiche geometriche; caratteristiche dei materiali; informazioni di tipo storico; informazioni sulle condizioni meteorologiche. Indagini e Monitoraggio Geotecnico

12 Lezione 2 Nel campo dell’Ingegneria Geotecnica tale esigenza si specializza nella necessità di caratterizzare dal punto di vista fisico e meccanico quella parte di sottosuolo che influenza il comportamento dell’opera in progetto. regime delle acque sotterranee; In particolare occorrerà definire: stato tensionale attuale e passato. stratigrafia; proprietà fisico-meccaniche dei terreni; Indagini e Monitoraggio Geotecnico

13 Lezione 2 Le informazioni necessarie a caratterizzare i terreni di fondazione derivano da un complesso di indagini che consentono di valutare i parametri necessari all’attività di progetto. da porre alla base della costruzione del modello geotecnico del sottosuolo, necessario, come detto in precedenza, per il calcolo delle opere in progetto. La sintesi delle informazioni raccolte costituisce la caratterizzazione geotecnica del sottosuolo Indagini e Monitoraggio Geotecnico

14 Lezione 2 FINALITA’ DELLE INDAGINI GEOTECNICHE Scopo: ridurre incertezze e rischi connessi alla variabilità dei terreni per rendere possibile, a costi ragionevoli, la realizzazione di opere di ingegneria civile. Il tutto va dosato in funzione dell’importanza dell’opera Non è detto che una indagine debba essere di per se esauriente Indagini ampie e gravose potrebbero risultare incomplete o inutili se non adeguatamente finalizzate Qualsiasi indagine deve essere programmata e realizzata allo scopo di rispondere ad un quesito tecnico ben preciso: se non ci fosse un quesito, non dovrebbe esserci indagine (Dunnicliff, 1995) Indagini e Monitoraggio Geotecnico Deve esserci un problema prima che ci sia una soluzione! Ovvero Fatemi prima la domanda se volete una risposta!

15 CONTRIBUTO DELLE INDAGINI GEOTECNICHE ALLA PROGETTAZIONE Progettazione ex novo Lezione 2 Analisi di fattibilità:, per stabilire la fattibilità dell’opera nel sito prescelto; Scelta del sito: nel caso di più soluzioni possibili, per evidenziare la convenienza delle diverse scelte Supporto alla progettazione: per definire i parametri da porre alla base del modello di calcolo; per individuare le cave di prestito più idonee per i materiali da costruzione (es. per rilevati, argini, dighe etc.) In fase preliminare Durante la progettazione Indagini e Monitoraggio Geotecnico per ottimizzare il progetto dal punto di vista tecnologico ed economico, evidenziando tutte le problematiche connesse all’interazione struttura- terreno

16 CONTRIBUTO DELLE INDAGINI GEOTECNICHE ALLA PROGETTAZIONE Interventi su opere esistenti Lezione 2 Conoscenza del sottosuolo: per determinare le caratteristiche del sottosuolo se non si dispone di indagini precedenti; Caratterizzazione del sottosuolo rispetto le nuove opere: indagare un diverso volume di terreno, significativo rispetto le nuove opere Indagini e Monitoraggio Geotecnico

17 CONTRIBUTO DELLE INDAGINI GEOTECNICHE ALLA PROGETTAZIONE Interventi a seguito di dissesti Lezione 2 Back analysis: per individuare le cause del dissesto a partire dalle evidenze attuali; Caratterizzazione del sottosuolo nelle nuove condizioni per la progettazione degli interventi di stabilizzazione Indagini e Monitoraggio Geotecnico

18 Lezione 2 PROGRAMMAZIONE DI UN’INDAGINE GEOTECNICA 1) Geologia: occorre avere un’idea della geologia dell’area oggetto dell’intervento, per individuare a priori le problematiche che potrebbero presentarsi. L’importanza dell’indagine geologica è funzione della dimensione e della complessità dell’opera. Per poter programmare correttamente un’indagine geotecnica occorre preliminarmente acquisire una serie di informazioni Per opere su sottosuoli non complessi, o di dimensioni modeste, ovvero per siti per i quali esiste materiale bibliografico soddisfacente lo studio geologico assume una importanza secondaria. Per opere di maggiore importanza, con sviluppo longitudinale notevole (strade, ferrovie) ovvero particolarmente complesse (dighe, gallerie) è necessario avvalersi di un Geologo a cui sarà affidato lo studio. Le attuali normative richiedono oggi una Relazione Geologica indipendentemente dalla importanza dell’opera Indagini e Monitoraggio Geotecnico

19 Lezione 2 PROGRAMMAZIONE DI UN’INDAGINE GEOTECNICA 2) Indagini precedenti: andranno raccolti tutti i dati disponibili ottenuti da indagini precedenti, al fine di orientare al meglio la campagna da effettuare. Indagini e Monitoraggio Geotecnico

20 Lezione 2

21 Zonazione Geotecnica (1967) Lezione 2

22 Carta geotecnica del sottosuolo di Napoli Croce, 1967 Lezione 2

23 Zonazione sulla base di prove CPT Lezione 2

24 Zonazione Geotecnica (2000) Lezione 2

25 Zonazione Geotecnica (2000) Profili penetrometrici medi relativi alle varie zone Lezione 2

26 PROGRAMMAZIONE DI UN’INDAGINE GEOTECNICA 3) Sopralluoghi: si dovrà prendere visione dei luoghi per verificare la fattibilità delle indagini e scegliere le attrezzature più idonee; Indagini e Monitoraggio Geotecnico

27 Lezione 2

28 EXIT Lezione 2

29

30 PROGRAMMAZIONE DI UN’INDAGINE GEOTECNICA 3) Sopralluoghi (1): si dovrà prendere visione dei luoghi per verificare la fattibilità delle indagini e scegliere le attrezzature più idonee; Indagini e Monitoraggio Geotecnico 4) Sopralluoghi (2): in mancanza di conoscenze dirette, andranno raccolte informazioni sulla peculiarità dei luoghi (es. franosità quiescente) da tecnici ed abitanti del luogo.

31 Lezione 2 PROGRAMMAZIONE DI UN’INDAGINE GEOTECNICA 1) Estensione dell’indagine: andranno estese a tutto quel volume che si ritiene potrà essere influenzato dalle variazioni di stati tensionali e regime della falda a seguito della realizzazione dell’opera. 2) Mezzi d’indagine: il programma di indagini dovrà essere effettuato avendo presente limiti e potenzialità degli strumenti e dei mezzi d’opera, in funzione dei quali andranno scelti gli aspetti da investigare, verificando la compatibilità di ciascuno di essi con il terreno da indagare (es. piezometro) Il Progettista dell’indagine dovrà definire: Indagini e Monitoraggio Geotecnico

32 Lezione 2 PROGRAMMAZIONE DI UN’INDAGINE GEOTECNICA Il Progettista dell’indagine dovrà definire: 3) Interpretazione dei risultati: per l’interpretazione di alcune prove spesso si ricorre a correlazioni empiriche formulate per un determinato tipo di terreno. Per una corretta interpretazione occorre quindi individuare la tecnica sperimentale più appropriata 4) Significatività dei risultati: i volumi di terreno indagati in un’indagine, anche molto accurata, sono estremamente ridotti rispetto quello interessato dall’opera. L’estensione dell’indagine ottimale per rendere la estrapolazione dei risultati più o meno attendibile è affidata unicamente alla competenza professionale del Tecnico. Indagini e Monitoraggio Geotecnico

33 Lezione 2 ARTICOLAZIONE DELLE INDAGINI E’ opportuno che un programma di indagini risulti: scaglionato nel tempo (in funzione della importanza e della dimensione dell’opera per garantire la possibilità di adattamenti “in corso d’opera”); flessibile (via via che si acquisiscono le informazioni alcune prove potrebbero risultare superflue, ed altre, non previste, utili e/o indispensabili) tempestivo (è indispensabile che i risultati delle indagini siano disponibili all’atto della progettazione; poiché esse richiedono tempi non trascurabile sarebbe buona norma programmarle ed eseguirle con largo anticipo) Indagini e Monitoraggio Geotecnico

34 Lezione 2 ARTICOLAZIONE DELLE INDAGINI Una campagna di indagini può essere divisa in varie fasi: Indagini in fase di studio di fattibilità essenziale nei casi in cui i fattori geotecnici possono influenzare l’ubicazione dell’opera (dighe, gallerie); evitabile per opere di minore importanza; estensione maggiore in quanto, non essendo definita l’opera, non è ancora stimabile il volume interessato Obiettivi definire la stratigrafia; identificare i terreni; individuare la presenza e la posizione di eventuali falde. Indagini e Monitoraggio Geotecnico

35 Lezione 2 ARTICOLAZIONE DELLE INDAGINI Una campagna di indagini può essere divisa in varie fasi: Indagini in fase di progetto devono fornire al progettista le conoscenze stratigrafiche e fisico-meccanica dei terreni presenti (modello geotecnico del sottosuolo); estensione più limitata (volume interessato definito) ma maggiore densità perché la conoscenza del sottosuolo deve essere più dettagliata possono essere previste prove specifiche per testare particolari procedimenti esecutivi (es. prove di carico, campi sperimentali, etc.) Indagini in corso d’opera non sempre necessarie permettono di verificare le ipotesi di progetto man mano che vengono messi a giorno i terreni interessati dall’opera che in precedenza non è stato possibile indagare con sufficiente approssimazione (es. gallerie); permettono di precisare alcuni aspetti che possono venire alla luce durante i lavori; Monitoraggio consiste nel controllo della variazione nel tempo di alcune grandezze (pressioni neutre, spostamenti, forze) su opere in fase di realizzazione o ultimate; nel primo caso i risultati possono essere utilizzati come dati di progetto; nel secondo caso verifica che l’opera abbia il comportamento previsto in progetto e ne controlla la funzionalità; può essere usato anche come allarme rispetto al raggiungimento di stati limiti di servizio La presenza di una o più di tali fasi dipende dall’importanza dell’opera Indagini e Monitoraggio Geotecnico

36 Lezione 2 COSTI Non sono definibili a priori Dipendono dall’importanza dell’opera Dipendono dalla complessità del sottosuolo Indagini e Monitoraggio Geotecnico

37 Lezione 2 INDAGINI GEOTECNICHE NEL NAPOLETANO } preliminare Indagini e Monitoraggio Geotecnico

38 Lezione 2 COSTI In generale non superano il valore di qualche unità percentuale del costo dell’opera QUINDI, NEI LIMITI DEL POSSIBILE Il costo si riduce percentualmente all’aumentare di quest’ultimo Un errore dovuto ad indagini inadeguate può comportare conseguenze molto onerose sull’opera stessa È preferibile largheggiare nella programmazione (benefici >>aggravio di costi che esso comporta) Indagini e Monitoraggio Geotecnico