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www.romolodifrancesco.it1. INTRODUZIONE• reperimento di lavori effettuati nei pressi delsito in oggetto e di lavori effettuati in areesimili;• esecuzione di n° 3 sondaggi a carotaggiocontinuo con prelievo di campioniindisturbati;• prove di laboratorio sui terreni.2. RIFERIMENTI NORMATIVIMINISTERO DEI LAVORI PUBBLICIDecreto 11 marzo 1988“Norme tecniche riguardanti le indagini suiterreni e sulle rocce, la stabilità dei pendiinaturali e delle scarpate, i criteri generali e leprescrizioni per la progettazione, l’esecuzione eil collaudo delle opere di sostegno delle terre edelle opere di fondazione”.(G.U. 01.06.1988, n° 127 supplemento)La presente relazione illustra i risultati diindagini geognostiche eseguite presso unedificio residenziale-commerciale sito in Atri(TE) - di proprietà del sig. Xx Xxxxx Xxxxx, alfine di accertare le cause attinenti il dissestorilevato sull’edificio in questione ed ipotizzareun intervento di consolidamento.L’edificio, ubicato lungo un crinale, sviluppa sun° 2 livelli fuori terra. Alcuni anni or sono lostesso ha subito modifiche strutturali importanti,in occasione di ampliamenti e sopraelevazioni.Attualmente è in itinere un progetto diristrutturazione e di realizzazione di un localeseminterrato a ridosso della parete ovest, inprosecuzione con un locale esistente.Lo schema strutturale è costituito da muratureportanti in mattoni pieni e pietre. L’apparatofondale consiste in fondazioni nastriformiperimetrali di sezione non nota.Le indagini condotte per un correttoespletamento dell’incarico sono state eseguite inun intorno geologico e geomorfologicoespressivo, ed estesa alla porzione di sottosuoloritenuta significativa ai fini dell’accertamentodella fattibilità dell’opera in progetto.A tale scopo sono stati eseguiti:• rilevamento geologico e geomorfologico didettaglio nell’area di “influenza”, volti allaricostruzione della stratigrafia e dei possibiliprocessi agenti;3. ANALISI DEL QUADROFESSURATIVOÈ stata eseguita una campagna di indagini conl’intento di rilevare eventuali stati di crisi neglielementi primari costituenti le strutture statiche.La necessarietà di tale indagine esplorativaderiva dalla presenza di diversi quadrifessurativi in stato avanzato e che nel contempoindicano una condizione di possibile evoluzionee che dipendono chiaramente dall’esistenza dicedimenti fondali che hanno già interessato,seppur in misura diversificata, alcuni settoridell’edificio.È bene anche chiarire che la presenza di unostato fessurativo non significa necessariamenteuno stato di pericolo, bensì che quasisicuramente la mancanza di vincoli cinematici(o la variazione degli stessi nel tempo) al disotto delle strutture murarie determinerà unincremento, per sviluppo e dimensioni, dellostato fessurativo.Si precisa comunque che non sempre unaumento delle deformazioni possa essereincompatibile con l’integrità staticadell’edificio, ma che nel contempo ad essopotrebbe corrispondere un danno in terminifunzionali, se la sua entità è tale da mettere incrisi i collegamenti impiantistici. Ossia, nonnecessariamente il danno è univocamente intesoin termini di comparsa di crepe, fessure ecc., main una sua accezione più ampia occorreconsiderare anche le modifiche dell’assetto diGEO&GEO Instruments ® - research & development (www.geoandgeo.com)Sonda-Cementi sas (www.sondacementi.com)1

www.romolodifrancesco.itinsieme in relazione alla destinazione ed allafunzionalità della struttura.La natura delle lesioni è principalmentericonducibile alla natura iperstatica delcomplesso murario che in fase di sollecitazioneha determinato la riduzione della iperstaticitàcon ridistribuzione dei carichi; in tale contestole fratture rappresentano degli ideali giuntidestinati alla funzione.In particolare l’edificio presenta un quadrofessurativo denotante l’esistenza di cedimentifondali che hanno interessato i seguenti settori:1) il muro perimetrale del prospetto Est e partedi quello nord ad esso connesso;2) il setto centrale compreso la cucina el’ingresso e parte dei muri trasversale ad essoconnessi.Inoltre occorre prevedere un in intervento dipre-consolidamento della parete ovest oggetto discavo a sezione obbligata per una profondità dicirca 3 m dal piano pavimento al fine dellarealizzazione del locale interrato citatonell’introduzione.Lo studio della direttrice della tensioneprincipale massima (σ 1 ), individuata mediantericostruzione dello stato tensionale attuale sullelesioni principali (a partire dall’andamentodella direttrice fessurativa, della tangente adesso nel punto di analisi e della tensioneprincipale ideale secondo il principio di DeSaint Venant), indica:a) un verso congruente con cedimenti direttoverso E-NE per il problema di cui al precedentepunto “1”; trattasi di cedimento per pressoflessionedeviata;b) un verso congruente con tipico problema diinflessione della fondazione per il problema dicui punto “2”.4. IPOTESI DI INTERVENTOIn relazione a quanto emerso dal sopralluogo,dal rilievo ed analisi del quadro fessurativo, siritiene opportuno dover intervenire confondazioni speciali tipo micropali iniettati adalta pressione.Poiché parte delle strutture portanti presentanoquadri fessurativi allo stato embrionale, tale danon richiedere un consolidamento fondale, siritiene sia necessario tenere in debitaconsiderazione il possibile trasferimento deglistati di coazione alle strutture non consolidatia seguito di un ri-equilibrio della struttura incondizioni post-intervento. Pertanto siconsiglia di monitorare le porzioni di edificionon consolidate per un tempo ragionevolmentelungo.Sulla scorta di un pre-dimensionamentogeotecnico sono stati scelti micropali con laseguente geometria:a) foro del diametro di 120 mm;b) armatura con tubo metallico (Fe430)valvolato con valvole di non ritorno, condiametro esterno di 76.1 mm, diametro internodi 64.1 mm, spessore di 6 millimetri;c) lunghezza di perforazione di 9 metri.Il tubo metallico racchiuderà un cilindro dimalta di iniezione a bassa pressione (< 3 atm) esarà a sua volta racchiuso da una coronacilindrica coassiale al tubo stesso, dellamedesima malta, che in tale posizione definiràl’interfaccia con il terreno.Le modalità di messa in opera di un micropalodovranno essere le seguenti:• perforazione eseguita con idoneeattrezzature dotate di una batteria di aste(batteria di perforazione) con la qualesaranno eseguiti i fori sino alla profonditàdi progetto;• posa in opera dell’armatura metallica,costituita da un tubo metallico, a fineperforazione;• iniezione del micropalo attraverso il tubometallico di armatura facendo fuoriuscire lamiscela cementizia dal by-pass costituito dauna coppia di fori disposti ogni 100 cm apartire dal fondo del micropalo stesso;• la miscela di iniezione sarà composta dacemento con resistenza caratteristica R’bk ≥300.Per lo sviluppo del calcolo di portanza atrazione/compressione del singolo micropalo,sono 4 le analisi da eseguire:1) instabilità all’equilibrio elastico;2) resistenza della sezione;3) portanza4) resistenza dell’ancoraggio alla strutturasupportata.Tali calcoli richiedono l’assunzione implicita dialcuni vincoli al fine della determinazione deiparametri di cui al paragrafo precedente:a) sono stati valutati inizialmente i parametrigeomeccanici dei terreni di fondazionescaturiti dalle prove in sito e da quelle dilaboratorio;b) è stato imposto un legame costitutivosforzi-deformazione del tipo elastico-nonlineare;c) il calcolo del coefficiente di Winkler, chedescrive le proprietà elastiche dei terreni, hatenuto conto della compatibilità tra lapressione di contatto in corrispondenzaGEO&GEO Instruments ® - research & development (www.geoandgeo.com)Sonda-Cementi sas (www.sondacementi.com)2

www.romolodifrancesco.itdella superficie del micropalo ed il relativospostamento;d) si è tenuto conto nella valutazione dellaplasticizzazione del cavo anche l’effetto deldisturbo del terreno dovuto allaperforazione ed alla iniezione a pressione;e) il coefficiente di maggiorazione deldiametro di perforazione è stato valutatotramite apposite tabelle in funzione dellecaratteristiche granulometriche egeomeccaniche dei terreni di fondazione;f) il coefficiente di adesione acciaiocalcestruzzoè funzione di aderenzamigliorata;g) è stato completamente trascurato ilcontributo della punta alla portanza al finedi dimensionare la lunghezza del micropalotale da assorbire totalmente i carichitrasmessi dalle sovrastrutture ed impedirefenomeni di punzonamento dei terreni difondazione.Ciò premesso, l’analisi della fondazione amicropali è stata svolta secondo la seguentecomposizione:I. determinazione della capacità portante di unsingolo micropalo, tenuto conto deicontributi dei diversi terreni attraversati eper diversi diametri operativi: carico limitedi 300.48 kN ed un carico ammissibile di120.19 kN; il coefficiente di sicurezzaadottato è stato quindi di 2.5, comeprescritto del DM 11.03.1988 per lefondazioni profonde;II. valutazione del coefficiente di sicurezza neiconfronti dell’instabilità euleriana: ≈ 29 >15 (valore minimo);III. valutazione del coefficiente di sicurezza neiconfronti della sezione reagente, calcolatosia per l’insieme acciaio+malta che per ilsolo acciaio, considerando quindi anchel’ipotesi di scollamento tubo-alone esterno;nel primo caso Fs = 2.32, con tensioni nelcls di 12.18 MPa e nell’acciaio di 67.6 MPa;nel secondo caso Fs = 1.702, con tensioninell’acciaio di 92.11 MPa;IV. infine è stato verificato l’ancoraggio nodalealla struttura fondale esistente, che haportata al calcolo di una lunghezza minimadi ammorsamento di 27.4 cm.5. ANALISI DELLO SCAVOUn valutazione di ordine diverso deve essereeseguita per quanto riguarda la realizzazionedello scavo. Di fatti entità e la distribuzione deicedimenti prodotti dagli scavi dipendono damolteplici fattori: dal tipo di terreno, dallecondizioni di falda, dalla tecnica di scavo, dalprogramma di scavo e dalla rigidezza dellestrutture di sostegno. Non è pertanto possibilefare previsioni accurate, ma ci si deveaccontentare di individuare i confini, superioreed inferiore, entro i quali ricadono i cedimentiattesi, principalmente sulla base delle esperienzeacquisite.Innanzitutto va osservato che movimenti cheinteressano un’ampia zona di terreno sonoassociati allo scarico tensionale prodotto dallarimozione del terreno di scavo. Questimovimenti possono riguardarsi comeindipendenti dalla natura dell’opera di sostegnoe, per tale motivo non possono esserecontrollati. Sovente si è tentati di fare delleprevisioni sulla base di un approccio elastico,assimilando lo scavo ad un carico negativo: illimite di tale approccio risiede nella difficoltà, oimpossibilità, di definire un modulo dideformazione equivalente, che tenga cioè dasolo conto di tutto un insieme di fattori, tra iquali rivestono particolare importanza lo statotensionale iniziale e i fenomeni di rigonfiamentoaccoppiati alle distorsioni.Movimenti locali, sono, in aggiunta, prodotti inadiacenza alle strutture di sostegno dalledeformazioni plastiche sviluppatesi nelle zonedi equilibrio limite, di tipo attivo e passivo.Al fine di poter meglio comprendere ilcomportamento dell’insieme terreno-struttura diprogetto è stata quindi condotta un’analisinumerica del problema modellando il complessocon il metodo matematico degli elementi finiti(FEM), il quale permette la risoluzione disistemi di equazioni differenziali di secondogrado alle derivate parziali. Inoltrel’impostazione di “funzioni di esistenzatemporali” ha permesso la simulazione deglistep esecutivi e quindi la ricostruzione dellastoria tensionale e deformativa.Da un punto di vista della modellazionematematica, i principali parametri adottati sonostati i seguenti:a) i modelli di calcolo adottati sono: per iterreni costituenti il terreno di sedime il“Drucker-Prager” (elastico non lineare –perfettamente plastico), la cui superficie disnervamento è rappresentata, nello spaziodegli sforzi principali (σ 1 > σ 2 > σ 3 ), da uncono il cui asse è passante per il punto diorigine; nel caso di φ’ = 0°, tale modellocoincide con il criterio di rottura di VonMises. Gli elementi strutturali (pilastri,solai e nastri di fondazione) sono statiGEO&GEO Instruments ® - research & development (www.geoandgeo.com)Sonda-Cementi sas (www.sondacementi.com)3

www.romolodifrancesco.itricompresi nella teoria dell’elasticità nonlineare;b) il calcolo è stato eseguito tenendo contodell’accoppiamento delle tensioni (incondizioni di deformazione piana); inoltre iparametri tensionali sono positivi intrazione e negativi in compressione, mentrei parametri deformativi sono positivi insollevamento e negativi in cedimento;c) il calcolo è stato impostato in quattro fasimatematiche: determinazione dello statotensionale nei nodi mediante risoluzionedelle equazioni statiche al contorno diCauchy; imposizione di un legge costitutivaper ognuno dei geomateriali utilizzati;analisi Lagrangiana delle deformazioni;risoluzione delle equazioni di compatibilitào congruenza delle deformazioni.Durante l’intero processo di calcolo sono statiquindi monitorati alcuni punti nodalisignificativi appartenenti ai nodi strutturaliplatea-pilastri.di consolidare preventivamente la fondazioneesistente.I risultati sono stati i seguenti: per quantoriguarda il punto “1”, lo scavo giunge a rotturadurante l’esecuzione dello stesso; ovverosupposto che lo stesso possa durare circa 1settimana, le condizioni di rottura vengonoraggiunte a 4° giorno.2.5 0.0 -2.5-5.0 -2.5 0.0 2.5 5.0DISPLACEMENT-ABSt = 4.0 [day]Z_SOIL.PC 2003 v.6.13 Professional License No: DIFR03052601v6 Company : SONDA - CEMENTI S.a.s.Author : Dr. Romolo Di Francesco - Dr. Adriana CavagliàTitle : analisi geotecnica scavoROTTURA DELLO SCA VO AL 4 GIORNOFig. 2: rottura dello scavo non protetto0 0.000e+004 2.949e-018 5.899e-0112 8.848e-0116 1.180e+0020 1.475e+00La realizzazione di una paratia esterna connessaalla fondazione esistente, impedisce di fatto larottura dello scavo, ma con spostamenti dellestrutture esistenti non compatibili con l’integritàstrutturale delle stesse. Di fatti, mentre icedimenti verticali vengono contenutiall’interno del millimetro (0.19 mm), lafondazione esistente subisce uno spostamentoorizzontale verso l’esterno di 8.4 mm, tale cioèda generare un quadro fessurativo. I massimispostamenti sono stati registrati all’incirca ametà della parete di scavo, la quale risulta in talmodo svincolata dalle strutture esistentimediante la paratia in questione.UNIT[m]Fig. 1: modello di Druker-Prager nel piano deviatorico πed equazione fondamentale-4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.00 -1.019e-021 -9.502e-032 -8.815e-033 -8.128e-034 -7.442e-03Per ogni nodo monitorato sono stati rilevati lecomponenti dei cedimenti verticali, deglispostamenti orizzontali, le tensioniall’interfaccia terreno-fondazioni e ladistorsione angolare.Considerata la complessità del problema, sonostati simulate n° 3 condizioni diverse:1. analisi geotecnica dello scavo nonprotetto;2. analisi geotecnica dello scavo protettoda una paratia di micropali disposti in linea,collegati da una trave testa-palo e connessi allafondazione esistente mediante ancoraggi contondini di ferro;3. analisi geotecnica dello scavo protettoda micropali disposti a cavalletto con lo scopo0.0 -2.0 -4.0DISPLACEMENT-Xt = 7.0 [day]Z_SOIL.PC 2003 v.6.13 Professional License No: DIFR03052601v6 Company : SONDA - CEMENTI S.a.s.Author : Dr. Romolo Di Francesco - Dr. Adriana Cavaglià 07:35:05Title : analisi geotecnica scavoSPOSTAMENTI ORIZZONTALI CON PARATIA ESTERNAFig. 3: spostamenti orizzontali con paratia esterna5 -6.755e-036 -6.068e-037 -5.381e-038 -4.695e-039 -4.008e-0310 -3.321e-0311 -2.635e-0312 -1.948e-0313 -1.261e-0314 -5.745e-0415 1.122e-0416 7.989e-0417 1.486e-0318 2.172e-0319 2.859e-0320 3.546e-03Infine l’adozione di un sistema di preconsolidamentocon micropali disposti acavalletto, comporta cedimenti verticali di 0.44mm e spostamenti orizzontali di 3.3 millimetri;in quest’ultimo caso si ottiene una riduzionedegli spostamenti di un fattore 2,55.UNIT[m]GEO&GEO Instruments ® - research & development (www.geoandgeo.com)Sonda-Cementi sas (www.sondacementi.com)4

www.romolodifrancesco.it-4.0 -2.0 0.0 2.0 4.00 0.000e+001 7.554e-042 1.511e-033 2.266e-034 3.022e-035 3.777e-030.0 -2.0 -4.0DISPLACEMENT-A BSt = 30.0 [day]Z_SOIL.PC 2003 v.6.13 Professional License No: DIFR03052601v6 Company : SONDA - CEMENTI S.a.s.Author : Dr. Romolo Di Francesco - Dr. Adriana Cavaglià Date : 2003-10-31Title : analisi geotecnica scavoSPOSTAMENTI ORIZZONTALI CON MICROPALI A CAV ALLETTO6 4.532e-037 5.288e-038 6.043e-039 6.799e-0310 7.554e-0311 8.309e-0312 9.065e-0313 9.820e-0314 1.058e-0215 1.133e-0216 1.209e-0217 1.284e-0218 1.360e-0219 1.435e-0220 1.511e-02UNIT[m]Fig. 4: spostamenti orizzontali con micropali a cavallettoGEO&GEO Instruments ® - research & development (www.geoandgeo.com)Sonda-Cementi sas (www.sondacementi.com)5