Capitoli 6 e 7: aspetti geotecnici g. scarpelli La revisione delle NTC2008 Capitoli 6 e 7: aspetti geotecnici g. scarpelli

Commissione per la revisione La Commissione ha il compito di coordinare le attività, di analisi e propositive, dei gruppi di lavoro tematici, e di proporre un testo revisionato delle norme. La Commissione è, allo stato, così composta: Coordinatore - Ing. Eugenio Gaudenzi, Presidente della I Sezione del Consiglio Superiore dei lavori pubblici Componenti - Ing. Massimo Sessa, Coordinatore del Servizio tecnico Centrale - Prof. Mauro Dolce, Rappresentante del Dipartimento della protezione civile - Ing. Fabio Dattilo, Rappresentante del Ministero dell’Interno - (da nominarsi), Rappresentante della Conferenza permanente Stato – Regioni Componenti, Coordinatori dei Gruppi di Lavoro - Prof. Franco Braga  - Prof. Giovanni Solari  - Prof. Gaetano Manfredi - Prof. Carlo Castiglioni  - Prof. Maurizio Piazza  - Prof. Claudio Modena - Prof. Giuseppe Mancini - Prof. Giuseppe Scarpelli - Ing. Pietro Baratono - Ing. Antonio Lucchese Componente e responsabile della segreteria tecnica - Ing. Emanuele Renzi, Dirigente del Servizio tecnico centrale

GRUPPO DI LAVORO N. 1 – Costruzioni in zona sismica - Prof GRUPPO DI LAVORO N. 1 – Costruzioni in zona sismica -    Prof. Franco BRAGA, Coordinatore -    Ing. Emanuele RENZI,  Componente -    Prof. Gaetano MANFREDI, Componente -    Prof. Alberto PAVESE, Componente -    Prof. Carlo LAI, Componente -    Prof. Walter SALVATORE, Componente -    Prof. Luis DECANINI, Componente -    Prof. Maurizio DE ANGELIS, Componente GRUPPO DI LAVORO N. 9 – Costruzioni esistenti -    Prof. Mauro DOLCE Coordinatore -    Prof. Camillo NUTI, Componente -    Prof. Alberto PAVESE, Componente -    Prof. Giorgio MONTI, Componente -    Prof. Gaetano MANFREDI, Componente GRUPPO DI LAVORO N. 8 – Geotecnica -    Prof. Giuseppe SCARPELLI, Coordinatore -    Ing. Carlo RICCIARDI, Componente -    Prof. Massimo GRISOLIA, Componente -    Prof. Michele MAUGERI, Componente -    Prof. Sebastiano RAMPELLO, Componente -    Prof. Lamberto GRIFFINI, Componente -    Prof. Carlo LAI, Componente

mandato Una revisione «leggera» da predisporre entro Dicembre 2011 Una revisione più «sostanziale» da predisporre per il futuro In realtà è probabile che vi sarà una sola revisione, quella attuale, ed è pertanto opportuno valutare cosa è necessario variare pensando ad un futuro lungo

7.11.1. REQUISITI NEI CONFRONTI DEGLI STATI LIMITE IN TEMPI STRETTI (ENTRO IL 15 NOVEMBRE) SI DEVONO INDICARE LE REVISIONI AL CAPITOLO 7 PER LA GEOTECNICA SISMICA Oltre alle proposte che indicherà Carlo LAI, componente del gruppo di lavoro 1 direttamente interessato, ritengo necessario valutare se proporre l’impiego dei fattori parziali unitari per il parametri geotecnici nella combinazione sismica 7.11.1. REQUISITI NEI CONFRONTI DEGLI STATI LIMITE Le verifiche agli stati limite ultimi devono essere effettuate con la combinazione sismica delle azioni indicata al § 2.5.3 ponendo pari all’unità i coefficienti parziali sulle azioni e impiegando i parametri geotecnici e le resistenze di progetto, con i valori dei coefficienti parziali tutti unitari. indicati nel Capitolo 6. Le implicazione di questa importante modifica sono state valutate per le fondazioni dirette e per le opere di sostegno flessibili

Fondazione diretta di una palazzina di due piani in un sito di media sismicità (città di Macerata) Risultato: con i fattori parziali sulle resistenze (e/o sui parametri geotecnici) la fondazione a trave rovescia passa da B= 1,2m in condizioni statiche a B= 2,3m per quelle sismiche. con i (gM e/o gR) = 1 sarebbe sufficiente B= 1,5m

Media sismicità B=1.2 m Qk=33.75 kN/m ahmax= 0.23g Gk=101.25 kN/m falda assente t=0.6 m  = 30° Qk Qk Gk Gk HE= 37.8 kN/m B=1.2 m CONDIZIONE STATICA CONDIZIONE SISMICA Gk (kN/m) 101.25 Qk (kN/m) 33.75 Wk (kN/m) 18 Vd (kN/m) 1.3 (Gk+Wk) +1.5Qk 205.75 Hd (kN/m) e (m) B’ = B-2e (m) 1.2 N 23.76 Nq 16.51 Rk (kN/m) 521.89 Rd (kN/m) Rk/2.3 (appr 2) 226.90 Vd/Rd 0.9 FS Rk/(Gk+Wk+Qk) 3.4 Gk (kN/m) 101.25 Qk (kN/m) 33.75 Wk (kN/m) 18 VE (kN/m) 1 (Gk+Wk) +O.3Qk 129.37 HE (kN/m) 37.8 e (m) 0.175 B’ = B-2e (m) 0.85 NE N x0.23 5.36 NqE Nq x0.44 7.3 RE(kN/m) 101.86 VE/RE 1.27 Rd (kN/m) RE/2.3 44.28 VE/Rd 2.92 Spostamento plastico

Media sismicità B=1.5 m Qk=33.75 kN/m ahmax= 0.23g Gk=101.25 kN/m falda assente t=0.6 m  = 30° Qk Qk Gk Gk HE= 37.8 kN/m B=1.5 m CONDIZIONE STATICA CONDIZIONE SISMICA Gk (kN/m) 101.25 Qk (kN/m) 33.75 Wk (kN/m) 22.5 Vd (kN/m) 1.3 (Gk+Wk) +1.5Qk 211.5 Hd (kN/m) e (m) B’ = B-2e (m) 1.5 N 23.76 Nq 16.51 Rk (kN/m) 748.6 Rd (kN/m) Rk/2.3 (appr 2) 325.48 Vd/Rd 0.65 FS Rk/(Gk+Wk+Qk) 4.7 Gk (kN/m) 101.25 Qk (kN/m) 33.75 Wk (kN/m) 22.5 VE (kN/m) 1 (Gk+Wk) +O.3Qk 133.87 HE (kN/m) 37.8 e (m) 0.169 B’ = B-2e (m) 1.162 NE N x0.23 5.36 NqE Nq x0.44 7.3 RE(kN/m) 156.01 VE/RE 0.85 Rd (kN/m) RE/2.3 67,83 VE/Rd 1.97 NO Spostamento plastico

Media sismicità B=2.3 m Qk=33.75 kN/m ahmax= 0.23g Gk=101.25 kN/m falda assente t=0.6 m  = 30° Qk Qk Gk Gk HE= 37.8 kN/m B=2.3 m CONDIZIONE STATICA CONDIZIONE SISMICA Gk (kN/m) 101.25 Qk (kN/m) 33.75 Wk (kN/m) 34.5 Vd (kN/m) 1.3 (Gk+Wk) +1.5Qk 227.1 Hd (kN/m) e (m) B’ = B-2e (m) 2.3 N 23.76 Nq 16.51 Rk (kN/m) 1531 Rd (kN/m) Rk/2.3 (appr 2) 670.14 Vd/Rd 0.33 FS Rk/(Gk+Wk+Qk) 9.03 Gk (kN/m) 101.25 Qk (kN/m) 33.75 Wk (kN/m) 34,5 VE (kN/m) 1 (Gk+Wk) +O.3Qk 145.875 HE (kN/m) 37.8 e (m) 0.155 B’ = B-2e (m) 1.99 NE N x0.23 5.36 NqE Nq x0.44 7.3 RE(kN/m) 346.25 VE/RE 0.42 Rd (kN/m) RE/2.3 150.54 VE/Rd 0.96 NO Spostamento plastico

Progetto «pseudostatico» di opere di sostegno flessibili: paratia mono_ancorata La duttilità assunta a priori non è compatibile con gli approfondimenti (d) che risultano dall’uso dei fattori parziali sui parametri geotecnici Risultato: la paratia si sposta molto meno e le sollecitazioni strutturali potrebbero essere ben superiori a quelle calcolate

PRoGETTO STATICO SECONDO NTC 2008 Tiro DA1.1 A1 + M1+ R1 DA1.2 A2+ M2 + R1 APPROCCIO 1 Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

PRoGETTO STATICO SECONDO NTC 2008 Static design according EC7 CASO STUDIO Tiro=130 kN/m d =3.11 m Mmax= 389 kNm/m H = 8 m ha = 1 m k = 18 kN/m3 k = 30° Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

1. Valutazione delle azioni sismiche 2. Cinematismi di collasso SEISMIC EFFICIENCY OF the STATIC DESIGN EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO 1. Valutazione delle azioni sismiche 2. Cinematismi di collasso SAE SPE 3. Valutazione dell’accelerazione critica 4. Previsione degli spostamenti permanenti e sollecitazioni interne acceleration (g) ac Spostamenti orizzontali Momento flettente Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO Seismic active earth pressure 1. Valutazione delle azioni sismiche Seismic passive earth pressure (Lancellotta, 2007) Seismic active earth pressure (Mononobe – Okabe ,1929) SAE SPE ah = khg av = kvg angolo sismico Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

 1. Valutazione delle azioni sismiche SEISMIC EFFICIENCY OF the STATIC DESIGN EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO 1. Valutazione delle azioni sismiche Distribuzione dell’azione sismica  Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO Valutazione delle azioni sismiche: IMPORTANZA DELL’ OPERA Opera ordinaria/affollamento normale Vita nominale: VN ≥ 50 anni Classe d’uso: II → coefficiente d’uso CU= 1 Periodo di riferimento: VR = VN · CU = 50 · 1 = 50 anni AMPLIFICAZIONE STRATIGRAFICA E TOPOGRAFICA Sottosuolo categoria C → SS Piano campagna orizzontale → ST SLV agR = ag Ss ST amax [g] [-] BARI 0.071 1.5 1 0.11 MESSINA 0.247 1.342 0.33 Accelerazione di picco (amax) attesa nel volume di riferimento dell’opera Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO 2. Cinematismi di collasso rotazione intorno al punto di ancoraggio per superamento della resistenza passiva del terreno antistante la paratia (rottura al piede) rotazione intorno al piede, per sfilamento o eccessiva deformazione dell’ancoraggio (rottura dell’ancoraggio) traslazione orizzontale dell’intera opera ipotizzando paratia e cuneo di spinta attiva solidali nel cinematismo. RA RP Towhata e Islam (1987) TO Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO 3. Valutazione dell’accelerazione critica: ac Distribuzione della pressione sismica  RA 0.22g 0.25g RP 0.22g 0.18g TO 0.22g 0.22g Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

4a. Previsione degli spostamenti permanenti EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO 4a. Previsione degli spostamenti permanenti Andamento medio Funzione adottata 0.22 0.18 0.22 1.2 0.18 3 (Rampello and Callisto, 2008) Una paratia ben progettata in condizioni statiche nel caso dovesse sopportare due diversi input sismici italiani (Bari, Messina) manifesterà spostamenti plastici permanenti molto piccoli (nulli nel caso di Bari) e pertanto sicuramente compatibili con le usuali richieste di funzionalità per opere di questo genere (spostamenti ammissibili < 0.5 % Hparete) Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

4b. Previsione delle sollecitazioni interne EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO 4b. Previsione delle sollecitazioni interne in bassa sismicità (Bari) il margine di sicurezza preso in condizioni statiche è sufficiente in caso di sisma in alta sismicità (Messina) il margine statico non è sufficiente in caso di sisma “Our experiments indicate that an anchored retaining wall designed by conventional methods for static loading can sustain a small to moderate earthquake if the soil does not liquefy.” (Neelakantan, Budhu, Richards Jr , 1992) Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

PROGETTO PSEUDOSTATICO SECONDO NTC 2008 l’analisi pseudostatica viene eseguita con i parametri geotecnici ridotti l’azione sismica è definita mediante un’accelerazione equivalente (ah) che, in mancanza di studi specifici può essere legata all’accelerazione di picco attesa nel volume di riferimento dell’opera (amax) con la relazione:  ≤ 1 coeff che tiene conto della deformabilità dei terreni ≤1 coeff che tiene conto della capacità dell’opera di subire spostamenti senza cadute di resistenza Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO PSEUDOSTATICO SEISMIC PERFORMANCE - comparison Bassa sismicità (Bari) In alcuni casi, eseguire un’opera “particolarmente sicura” da un punto di vista geotecnico (paratia più lunga), e fare allo stesso tempo affidamento su risorse di duttilità () per il calcolo delle sollecitazioni può condurre ad un’opera assai poco sicura da un punto di vista strutturale Alta sismicità (Messina) Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

… per ragionare insieme Per le fondazioni dirette il fattore b non è esplicitamente previsto (un accenno si ritrova solo nella circolare); ponendo i fattori parziali sulle resistenze pari a 1, il dimensionamento si riequilibria Per le paratie l’impiego del fattore b unitamente ai gM sbilancia il dimensionamento: occorre scegliere ( personalmente sceglierei gM e/o gR=1) …e per i pali di fondazione ? Le tabelle dei fattori b possono essere unificate ? ci sono piccole differenze numeriche che in genere non si apprezzano

Nella circolare cambierei la metodologia proposta per la verifica delle paratie mono-ancorate: Si parte dal progetto statico Si determina l’accelerazione critica e quindi in funzione dello spostamento ottenibile dai diagrammi sintetici (u,b) si sceglie il fattore b appropriato Si verifica la capacità strutturale, eventualmente integrandola come necessario

Cap. 6: Geotecnica statica: meno urgente della sismica (…forse) Alcune proposte sono state già discusse nel gruppo di lavoro GL8 e prevedono una revisione del testo per rendere più esplicite le prescrizioni di carattere generale Altre proposte sono più tecniche e richiedono una discussione ed una condivisione con la comunità geotecnica

1°: correzione delle imprecisioni Correzione della combinazione dei carichi errata per i pali di fondazione Revisione di tutte le tabelle che riportano la separazione fra STR e GEO nell’applicazione dell’approccio 1: questa modifica si riverbera oltre che nel cap. 6, nei capitoli 3 e 5

2: Modifiche significative che potrebbero essere proposte Eliminazione dell’approccio 1 per le fondazioni dirette Sostituzione dei fattori di correlazione x con i livelli di conoscenza LC (da 1 a 3) nella progettazione dei pali e degli ancoraggi dai risultati delle prove I livelli di conoscenza potrebbero essere utilizzati più in generale, come un fattore di affidabilità del modello geotecnico di sottosuolo; in tal caso la modifica sarebbe ancora più sostanziale ed importante e volendo si potrebbe collegare il livello di conoscenza alle classi di conseguenza, per esprimere un vero e proprio fattore di rischio associato alla qualità dell’indagine geotecnica

sarebbe opportuno dedicare un paragrafo alla geotecnica delle costruzioni esistenti definire in modo più specifico i contenuti del collaudo delle opere geotecniche ed in particolare: Scavi Rilevati Opere di sostegno rivedere il rapporto fra prove di carico di progetto e di collaudo dei pali di fondazione nel processo progettuale e costruttivo