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Progettazione Geotecnica

1.1     PROGETTAZIONE GEOTECNICA

Riguarda il progetto e la realizzazione:
  • delle opere di fondazione;
  • delle opere di sostegno;
  • delle opere in sotterraneo;
  • delle opere e manufatti di materiali sciolti naturali;
  • dei fronti di scavo;
  • del miglioramento e rinforzo dei terreni e degli ammassi rocciosi;
  • del consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nonché la valutazione della sicurezza dei pendii e la fattibilità di opere che hanno riflessi su grandi aree.
1.2     PRESCRIZIONI GENERALI
 
Le scelte progettuali devono tener conto delle prestazioni attese delle opere, dei caratteri geologici del sito e delle condizioni ambientali.
I risultati dello studio rivolto alla caratterizzazione e modellazione geologica devono essere esposti in una specifica relazione geologica. Le analisi di progetto devono essere basate su modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e prove che il progettista deve definire in base alle scelte tipologiche dell’opera o dell’intervento e alle previste modalità esecutive.
Le scelte progettuali, il programma e i risultati delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica, unitamente ai calcoli per il dimensionamento geotecnico delle opere e alla descrizione delle fasi e modalità costruttive, devono essere illustrati in una specifica relazione geotecnica.
 
2.        ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO
 
Il progetto delle opere e dei sistemi geotecnici deve articolarsi nelle seguenti fasi:
 
1.        caratterizzazione e modellazione geologica del sito;
2.        scelta del tipo di opera o d’intervento e programmazione delle indagini geotecniche;
3.       caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce e definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo;
4.        descrizione delle fasi e delle modalità costruttive;
5.        verifiche della sicurezza e delle prestazioni;
6.        piani di controllo e monitoraggio.
 
2.1     CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOLOGICA DEL SITO
 
La caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella ricostruzione dei caratteri litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfologici e, più in generale, di pericolosità geologica del territorio.In funzione del tipo di opera o di intervento e della complessità del contesto geologico, specifiche indagini saranno finalizzate alla documentata ricostruzione del modello geologico.
Esso deve essere sviluppato in modo da costituire utile elemento di riferimento per il progettista per inquadrare i problemi geotecnici e per definire il programma delle indagini geotecniche. Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati in una relazione geologica.
 
2.2 INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA
 
Le indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o di intervento e devono riguardare il cosi detto “volume significativo” , e devono permettere la definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo necessario alla progettazione.
I valori caratteristici delle grandezze fisiche e meccaniche da attribuire ai terreni devono essere ottenuti mediante specifiche prove di laboratorio su campioni indisturbati di terreno e attraverso l’interpretazione dei risultati di prove e misure in sito. Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi una stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato.
Per modello geotecnico s’intende uno schema rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all’analisi quantitativa di uno specifico problema geotecnico. È responsabilità del progettista la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la
modellazione geotecnica. Le indagini e le prove devono essere eseguite e certificate dai laboratori di cui all’art.59 del DPR
6.6.2001, n.380. I laboratori su indicati fanno parte dell’elenco depositato presso il Servizio Tecnico Centrale del Ministero delle Infrastrutture. Nel caso di costruzioni o di interventi di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute dal punto di vista geotecnico, la progettazione può essere basata sull’esperienza e sulle conoscenze disponibili, ferma restando la piena responsabilità del progettista su ipotesi e scelte progettuali.
 
2.3     VERIFICHE DELLA SICUREZZA E DELLE PRESTAZIONI
 
Le verifiche di sicurezza relative agli stati limite ultimi (SLU) e le analisi relative alle condizioni di esercizio (SLE) devono essere effettuate nel rispetto dei principi e delle procedure relativi a:
 
2.3.1 Verifiche nei confronti degli stati limite ultimi (SLU)
2.3.2 Valutazione della combinazione delle azioni
2.3.3 Calcolo delle resistenze di progetto : a) in modo analitico ; b) sulla base di misure dirette su
         prototipi.
2.3.4 Verifiche nei confronti degli stati limite ultimi idraulici
         Le opere geotecniche devono essere verificate nei confronti dei possibili stati limite di sollevamento o di 
         sifonamento.
2.3.5 Verifiche nei confronti degli stati limite di esercizio (SLE)
           Le opere e i sistemi geotecnici devono essere verificati nei confronti degli stati limite di esercizio. A tale scopo, il progetto deve esplicitare le prescrizioni relative agli spostamenti compatibili e le prestazioni attese per l'opera stessa. Il grado di approfondimento dell’analisi di interazione terreno-struttura è funzione dell’importanza dell’opera.
 
2.4   IMPIEGO DEL METODO OSSERVAZIONALE
 
Nei casi in cui a causa della particolare complessità della situazione geotecnica e dell’importanza e impegno dell’opera, dopo estese ed approfondite indagini permangano documentate ragioni di incertezza risolvibili solo in fase costruttiva, la progettazione può essere basata sul metodo osservazionale. Nell’applicazione di tale metodo si deve seguire il seguente procedimento: 
  • devono essere stabiliti i limiti di accettabilità dei valori di alcune grandezze rappresentative del comportamento del complesso manufatto-terreno;
  • si deve dimostrare che la soluzione prescelta è accettabile in rapporto a tali limiti;
  • devono essere previste soluzioni alternative, congruenti con il progetto, e definiti i relativi oneri economici;
  • deve essere istituito un adeguato sistema di monitoraggio in corso d’opera, con i relativi piani di controllo, tale da consentire tempestivamente l’adozione di una delle soluzioni alternative previste, qualora i limiti indicati siano raggiunti. 
2.5 MONITORAGGIO DEL COMPLESSO OPERA –TERRENO
 
Il monitoraggio del complesso opera-terreno e degli interventi consiste nell’installazione di un’appropriata strumentazione e nella misura di grandezze fisiche significative - quali spostamenti,tensioni, forze e pressioni interstiziali - prima, durante e/o dopo la costruzione del manufatto. Il monitoraggio ha lo scopo di verificare la corrispondenza tra le ipotesi progettuali e i comportamenti osservati e di controllare la funzionalità dei manufatti nel tempo. Nell’ambito del metodo osservazionale, il monitoraggio ha lo scopo di confermare la validità della soluzione progettuale adottata o, in caso contrario, di individuare la più idonea tra le altre soluzioni previste in progetto. Se previsto, il programma di monitoraggio deve essere definito e illustrato nella relazione geotecnica. 
 
3 CONSOLIDAMENTO GEOTECNICO DI OPERE ESISTENTI
 
Riguarda l’insieme dei provvedimenti tecnici con i quali si interviene sul sistema manufatto-terreno per eliminare o mitigare difetti di comportamento.
 
3.1 CRITERI GENERALI DI PROGETTO
 
Il progetto degli interventi di consolidamento deve derivare dalla individuazione delle cause che hanno prodotto il comportamento anomalo dell’opera. Tali cause possono riguardare singolarmente o congiuntamente la sovrastruttura, le strutture di fondazione, il terreno di fondazione. In particolare, devono essere ricercate le cause di anomali spostamenti del terreno, conseguenti al mutato stato tensionale indotto da modifiche del manufatto, da variazioni del regime delle pressioni interstiziali, dalla costruzione di altri manufatti in adiacenza, da modifiche del profilo topografico del terreno per cause antropiche o per movimenti di massa, oppure le cause alle quali è
riconducibile il deterioramento dei materiali costituenti le strutture in elevazione e le strutture di fondazione.
Il progetto del consolidamento geotecnico deve essere sviluppato unitariamente con quello strutturale, ovvero gli interventi che si reputano necessari per migliorare il terreno o per rinforzare le fondazioni devono essere concepiti congiuntamente al risanamento della struttura in elevazione. La descrizione delle modalità esecutive dell’intervento e delle opere provvisionali sono parte integrante del progetto. Per situazioni geotecniche, nelle quali sia documentata la complessità del sottosuolo e comprovata l’impossibilità di svolgere indagini esaustive, è possibile il ricorso al metodo osservazionale.
 
3.2 INDAGINI GEOTECNICHE E CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA
 
Il progetto degli interventi di consolidamento deve essere basato su risultati di indagini sul terreno e sulle fondazioni esistenti, programmate dopo aver consultato tutta la documentazione eventualmente disponibile, relativa al manufatto da consolidare e al terreno.
In presenza di manufatti particolarmente sensibili agli spostamenti del terreno di fondazione,nell’ubicazione e nella scelta delle attrezzature e delle tecniche esecutive delle indagini si devono valutare le conseguenze di ogni disturbo che potrebbe indursi nel manufatto. Le indagini devono anche comprendere la misura di grandezze significative per individuare i caratteri cinematici dei movimenti in atto e devono riguardare la variazione nel tempo di grandezze geotecniche come le pressioni interstiziali e gli spostamenti del terreno all’interno del volume ritenuto significativo. Se è presumibile il carattere periodico dei fenomeni osservati, legato ad eventi stagionali, le misure devono essere adeguatamente protratte nel tempo.
 
3.3 TIPI DI CONSOLIDAMENTO GEOTECNICO
 
I principali metodi per il consolidamento di una struttura esistente fanno in generale capo a uno o più dei seguenti criteri: 
  • miglioramento e rinforzo dei terreni di fondazione;
  • miglioramento e rinforzo dei materiali costituenti la fondazione;
  • ampliamento della base;
  • trasferimento del carico a strati più profondi;
  • introduzione di sostegni laterali;
  • rettifica degli spostamenti del piano di posa. 
Nella scelta del metodo di consolidamento si deve tener conto della circostanza che i terreni di fondazione del manufatto siano stati da tempo sottoposti all’azione di carichi permanenti e ad altre azioni eccezionali. Si devono valutare gli effetti di un’eventuale ridistribuzione delle sollecitazioni nel terreno per effetto dell’intervento sulla risposta meccanica dell’intero manufatto, sia a breve che a lungo termine.
Interventi a carattere provvisorio o definitivo che comportino variazioni di volume, quali il congelamento, le iniezioni, la gettiniezione, e modifiche del regime della falda idrica, richiedono particolari cautele e possono essere adottati solo dopo averne valutato gli effetti sul comportamento del manufatto stesso e di quelli adiacenti. Le funzioni dell’intervento di consolidamento devono essere chiaramente identificate e definite in progetto.
 
3.4 CONTROLLI E MONITORAGGIO
 
Il controllo dell’efficacia del consolidamento geotecnico è obbligatorio quando agli interventi consegue una ridistribuzione delle sollecitazioni al contatto terreno-manufatto. I controlli assumono diversa ampiezza e si eseguono con strumentazioni e modalità diverse in relazione all’importanza dell’opera, al tipo di difetto del manufatto e ai possibili danni per le persone e le cose. Il monitoraggio degli interventi di consolidamento deve essere previsto in progetto e descritto in dettaglio ,indicando le grandezze da misurare, gli strumenti impiegati e la cadenza temporale delle misure nel caso di ricorso al metodo osservazionale. Gli esiti delle misure e dei controlli possono
costituire elemento di collaudo dei singoli interventi.