Caratterizzazione Geotecnica dell’area portuale di Ravenna Angelo Piras 1622151 Relazione finale attività di tirocinio Centro di Ricerca CERI Previsione, Prevenzione e Controllo dei Rischi Geologici Prof. Giuseppe Scarpelli UNIVPM - Università Politecnica delle Marche Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Master di II livello in Analisi e mitigazione del rischio idrogeologico Direttore Prof.ssa Francesca Bozzano a.a. 2013/2014 Previsione, Prevenzione e Controllo dei Rischi Geologici
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Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di Ravenna
Angelo Piras
1622151
Relazione finale attività di tirocinio
Centro di Ricerca CERIPrevisione, Prevenzione e Controllo dei Rischi Geologici
Prof. Giuseppe Scarpelli
UNIVPM - Università Politecnica delle Marche
Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Master di II livello in
Analisi e mitigazione del rischio idrogeologico
Direttore Prof.ssa Francesca Bozzano
a.a. 2013/2014
Previsione, Prevenzione e Controllo dei Rischi Geologici
Premessa
STRUTTURE-SERVIZI ADEGUATI E SCALI PORTUALI COMPETITIVI
BANCHINE ALTO FONDALE E NAVI GRANDI DIMENSIONI
MANUFATTI PORTUALI E LORO INTERAZIONE CON I TERRENI
CONOSCENZA TERRENI E CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA
Titolo ridotto tirocinio candidato 2Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Sommario caratterizzazione geotecnica
• NORMATIVA E DOCUMENTI RIFERIMENTO
• AREA DI STUDIO E MEZZI DI INDAGINE GEOGNOSTICA
• INTERPRETAZIONE RISULTATI
• INQUADRAMENTO GEOLOGICO-STRATIGRAFICO DELL’AREA
• DEPOSITO SABBIOSO (LITOTIPO S)
• DEPOSITO COESIVO (LITOTIPO M)
Titolo ridotto tirocinio candidato 3Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
• DEPOSITO COESIVO (LITOTIPO M)
• DEPOSITO DI FASE TRASGRESSIVA (LITOTIPO T)
• DEPOSITO ALLUVIONALI (LITOTIPO A)
• ESEMPIO ELABORAZIONE DATI STAZIONE A
• SUSCETTIVITA’ ALLA LIQUEFAZIONE IN CONDIZIONI SISMICHE
Normativa e documenti di riferimento
D.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008 “Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni”
(Suppl. Ord. alla G.U. 4-02-2008, n.29).
Circolare 2 febbraio 2009 n.617 C.S.LL.PP “Istruzioni per l’applicazione delle «Nuove norme tecniche
per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008”.
Titolo ridotto tirocinio candidato 4
Risultati della campagna di indagine 2014 svolta lungo tutto il porto canale per la progettazione delle
opere in attuazione del PRP vigente
Risultati campagne di indagini esistenti messe a disposizione dall’AP di Ravenna.
Relazione Geologica relativa alla progettazione dell’Hub portuale di Ravenna – “Approfondimento canali
Candiano e Baiona, adeguamento banchine operative esistenti, nuovo terminal in penisola Trattaroli e riutilizzo materiale
estratto in attuazione al PRP vigente 2007”; redatta dal dott. geol. Maria Bruno – Geostudi S.r.l. (2015).
.Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Area di indagine [m]
Estensione volume influenza e ubicazione indagini geognostiche
La campagna d’indagine in termini di profondità ed estensione è
finalizzata ad indagare il volume di influenza delle opere in progetto
nell’area portuale industriale di Ravenna.
Le stazioni di indagine (blu) contengono indagini puntuali, gli
Titolo ridotto tirocinio candidato 7Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Tipo Prova n°°°°Contenuto d’acqua 48
Peso specifico 8
Peso di volume 32
Limiti Atterberg 48
Analisi granulometrica 48
Prove edometriche 12
Triassiali Consolidate
Isotropicamente Drenate11
Triassiali Consolidate
Isotropicamente non Drenate10
Triassiali non Consolidate
Isotropicamente non Drenate11
Colonna risonante 2
Contesto geologico dell’areaL’area della piana costiera romagnola appartiene al bacino di avanfossa di età plio-quaternaria racchiuso
a Nord dalle Alpi e ad Ovest dalla Catena Appenninica, poi riempito in età olocenica durante un ciclo
trasgressivo-regressivo.
Disposizione Stratigrafica Facies
Anni Eventi
18000 Ultima glaciazione del Quaternario. Regressione marina che porta all’avanzamento della piana alluvionale del Po fino all’altezza di Pescara.
10000Rapida trasgressione marina. Il delta del Po arretra fino quasi alla posizione attuale. L’estesa pianura venne rapidamente allagata data
anche la sua modesta inclinazione, tutti i sedimenti precedentemente deposti e sommersi vennero rimaneggiati e rideposti.
6000Massimo arretramento della linea di costa fino a raggiungere l’entroterra di Ravenna. In corrispondenza dell’attuale fascia costiera la
deposizione avviene in condizioni di mare basso (ambiente di prodelta).
da 6000
ad oggi
Stabilizzazione del livello del mare. Progressivo accrescimento e spostamento verso mare della linea di costa ad opera dell’apporto fluviale.
Raggiungimento dell’attuale configurazione delle aree emerse. Formazione delle zone lagunari della Pialassa del Piombone.
Titolo ridotto tirocinio candidato 8Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Modello di sequenza stratigrafica delle facies proposta da Amorosi et al. (1999) relativa alla sezione
geologica del CARG del litorale Ravenna (foglio 223) e sintetizzata in tabella.
Depositi di palude salmastra (P)
Sabbie fini di cordone litorale (S)
Depositi di prodelta (M)
Strati sabbiosi trasgressivi (T)
Depositi di piana alluvionale pleistocenici (A)
Variabilità stratigrafica lungo il canale
I profili penetrometrici delle CPTu evidenziano chiaramente la variazione della litologia con la
profondità attraverso una corrispondente variazione dei caratteri meccanici medi. Si possono
distinguere in figura gli intervalli litologici.
Nella figura a sinistra è rappresentata la sovrapposizione dei profili ricavati dalle CPTu alla sezione
geologica riportata nel foglio 223 in cui si riconosce il Subsintema di Ravenna (CGI – Foglio 223).
Titolo ridotto tirocinio candidato 9Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Ben distinti sono i passaggi tra le diverse facies dei sedimenti (fini e grossolani) del Ravennate:, in
particolare i passaggi tra i depositi palustri superficiali (facies P), le sabbie di cordone (facies S) e
soprattutto fra queste ultime e i depositi fini di prodelta (facies M).
Si è ritenuto utile individuare 3 modelli stratigrafici di riferimento lungo il canale, coerenti con i tre diversi
profili penetrometrici. La figura a destra rappresenta planimetricamente la suddivisione scelta,
descrivendo la variazione della profondità del tetto delle sabbie (CARG) e correlando tale suddivisione
con l’andamento planimetrico del Canale Candiano.
Zone stratigrafiche: Darsena San Vitale (sett. ovest)ll profilo stratigrafico rappresentativo dei settori è stato
interpretato dalle CPTu con il riconoscimento litologico in base
alla correlazione empirica proposta da Robertson e Wride
(1993).
Nome Codiceda m su
l.m.m.
a m su
l.m.m.
Il parametro di riferimento scelto per definire la natura e lo
spessore dei depositi e l’indice di comportamento Ic.
Titolo ridotto tirocinio candidato 10Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Nome Codicel.m.m. l.m.m.
Riporto antropico - +1 0
Depositi di palude
salmastra P 0 -2÷-3
Sabbie fini di
cordone litoraleS -4÷-5 -9
Depositi di prodelta M -15 -25
Strati sabbiosi
trasgressiviT -25 -26
Depositi di piana
alluvionaleA -26 -
Zone stratigrafiche: Canale Candiano (sett. centrale)
Nome Codiceda m su a m su
Classifica
zione
Terre
ni
orga
nici
Argille
Terreni a
matrice
limosa
Terreni a
matrice
sabbiosa
SabbieSabbie
ghiaie
Valore di Ic Ic>3,60 2,95<Ic<3,60 2,60 < Ic < 2,95 2,05 < Ic < 2,60 1,31 < Ic < 2,05 Ic < 1,31
Dal valore dell’indice di comportamento Ic si determina la
classificazione dei depositi incontrati dalle CPTu procedendo
lungo le verticali di indagine.
Titolo ridotto tirocinio candidato 11
Nome Codiceda m su
l.m.m.
a m su
l.m.m.
Riporto antropico - +1 0
Depositi di palude
salmastra P 0 -4÷-5
Sabbie fini di cordone
litoraleS -4÷-5 -9
Depositi di prodelta M -9 -29
Strati sabbiosi
trasgressiviT -29 -30
Depositi di piana
alluvionaleA -30 -
Angelo PirasCaratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di Ravenna
Zone stratigrafiche: Marina Ravenna (sett. est)
da m a m
A differenza delle successioni stratigrafiche degli altri settori è
assente il deposito di palude salmastra P.
Il deposito di palude salmastra P si è formato in seguito alle
dinamiche intradunali del deposito sabbioso di cordone litorale
Essendo il deposito più superficiale, ha subito più di tutti l’effetto
della forte antropizzazione che ha interessato tutta l’area
portuale.
Titolo ridotto tirocinio candidato 12Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di Ravenna
Nome Codice
da m
su
l.m.m.
a m
su
l.m.m.
Riporto antropico - +1 0
Sabbie fini di cordone
litoraleS 0 -8
Depositi di prodelta M -8 -29
Strati sabbiosi
trasgressiviT -29 -30
Depositi di piana
alluvionaleA -30 -
Angelo Piras
Elaborazione dati Stazione A (Settore Centrale)La stazione A viene individuata come stazione campione per confrontare i risultati. La stazione è un area in
cui sono concentrate indagini tra loro diverse che garantiscano una efficace ridondanza dei dati. Dalle
prove eseguite (vedi tabella) si sino elaborate curva granulometrica e carta di plasticità.
Titolo ridotto tirocinio candidato 13Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Sondaggi e Prove effettuate per stazione A n°
sondaggio a carotaggio continuo (S6/14) 1
sondaggio a distruzione (S6 a/14) 1
verticale cross-hole S6CH/14 1
verticale penetrometrica statica a terra (CPTU11/14) 1
verticale penetrometrica a mare (CPTU11m/14) 1
verticale dilatometrica (DMT7/14) 1
campioni rimaneggiati (S6/14) 25
campioni indisturbati (S6/14) 3
Elaborazione dati Stazione A (Settore Centrale)Una visione unitaria dell’andamento delle proprietà dei terreni presenti è proposta in figura. Sono
rappresentati i risultati delle elaborazioni (qc, u2, Id, Ic) delle diverse prove (CPTu, DMT) in funzione di
profondità, granulometria e natura mineralogica.
Titolo ridotto tirocinio candidato 14Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Elaborazione dati Stazione A (Settore Centrale)
0 20 40
W [%]
0 50 100 150 200 250
Vs [m/s] da CH20 25 30 35
φ' [°] da CPT e LAB
0 20 40 60 80 100
Frazioni granulometrica [%]
0 25 50 75
cu [kPa] da DMT
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
0 25 50 75
cu[kPa] da CPT
Una visione unitaria dell’andamento delle proprietà dei terreni presenti è proposta in figura. Sono
rappresentati i risultati delle elaborazioni (cu, Vs, φ’, Vs) delle diverse prove (CPTu, DMT, CH) in funzione di
profondità, granulometria e natura mineralogica.
Titolo ridotto tirocinio candidato 15Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Contenuto d'acqua naturale
Campo di plasticità
CH-S1CPTU_11
CPTU_11
S6_A TD
S6_B CID
S6_C CID
Mayne (2006)
Kulhawy et al(1990)
Argilla
Limo
Sabbia
Ghiaia
DMT-7
-40
-38
-36
-34
-32
-30
-28
-26
-24
-22
CPTU_11
Elaborazione dati Stazione A (Settore Centrale)
Ancora elaborazioni sul deposito M in cui si confronta l’indice di plasticità (Ip) con l’angolo di attrito
(relazione di Kenney, 1959). Nel grafico a destra si ha la stima di cu partendo dall’indice di plasticità.
Titolo ridotto tirocinio candidato 16Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Quadro sinottico parametri geotecnici
I parametri riguardano sia
la classificazione che la
resistenza meccanica dei
terreni.
I valori sono elaborati da
indagini in sito o da prove in
laboratorio oppure dal
confronto di entrambe.
Litotipo
S e T
Litotipo
P
Litotipo
M
Litotipo A
Porzione
fine
porzione
granulare
Peso di volume γ[kN/m3] 17,5-19,5 17,0-18,0 17,5-19,5 18,5-20,5
Contenuto d’acqua w [%] 22-30 40 25-40 22-33 n.d.
Indice di plasticità IP [%] - n.d. 10-30 12-33 n.d.
Grado di
sovraconsolidazioneOCR - 1 1 1 - 2
Parametri di resistenza
in tensioni efficaci
c′ϕ′
[kPa][°]
T.DL.I.
L.S.
0 30
0 38n.d. 0 30
0 28
-
CU-CDL.I.
L.S.
0 34
0 39n.d.
0 28
0 32-
ϕ′[°]DMT 34-36 - - - n.d.
CPTu 35-38 n.d. 25-30 - 32-35
UU - n.d. 20-60 60-110 -
L.I. 0,15σ′v
Titolo ridotto tirocinio candidato 17Caratterizzazione Geotecnica
elaborazioni la normalizzazione è stata effettuata mediante la formulazione di Robertson e
Wride. L’andamento della qc1N, verticali CPTu per ogni settore, non rispetta la normativa.
Magnitudo di riferimento Dal confronto con la NTC 2008 occorre verificare la massima magnitudo storica. La procedura di
scelta del valore di magnitudo non è fissata da normativa per cui la ricerca, in termini di Magnitudo
Momento, nell’area in cui ricade il Porto di Ravenna ha interessato anche le banche dati storiche e la
tettonica.
Titolo ridotto tirocinio candidato 19
Si sono adottati 2 valori distinti della magnitudo di riferimento; la massima magnitudo derivante dal
catalogo storico per l’area in esame con un valore di 5,88, e la massima magnitudo associata alla
sorgente ITCS012. In particolare l’area in esame è prossima alla fascia sismogenetica di Malalbergo-
Ravenna a cui viene attribuita un valore pari a 5,60. In conclusione l’analisi delle magnitudo attese
dell’area in oggetto riporta valori di magnitudo superiori a 5, mentre la norma impone valori inferiori a 5.
La condizione non è rispettata.
Angelo PirasCaratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di Ravenna
Determinazione accelerazione su suolo rigidoL’accelerazione massima di progetto si ottiene mediante l’analisi di pericolosità sismica a partire
dall’accelerazione orizzontale massima ag in campo libero, sito rigido, superficie topografica orizzontale,
e con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR nel periodo di riferimento VR. Le ipotesi fatte
sul periodo di riferimento portano a considerare un evento sismico per SLV con i seguenti parametri:
In figura è mostrato il reticolo di riferimento per la pericolosità sismica con 10% di probabilità di
superamento in 50 anni per il porto di Ravenna. L’estensione dell’area richiede una valutazione
differenziata della pericolosità sismica mediante le maglie del reticolo di riferimento adottato dalle NTC
2008. Sono rappresentati anche i 3 punti relativi alle 3 zone in cui è stato suddivisa l’area portuale. Per
ognuno nella tabella, sono forniti i valori di base dello scuotimento sismico su suolo rigido in termini di
ag, F0, TC*, interpolando i valori dei quattro nodi del reticolo adiacenti al punto selezionato.
• Vita nominale opera VN e periodo riferimento VN pari a 50 anni;
• Coefficiente d’uso dell’opera (classe II) con Cu pari ad 1;
• Tempo ritorno evento sismico TR per SLV pari a 475 anni;
Titolo ridotto tirocinio candidato 20Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
ag, F0, TC*, interpolando i valori dei quattro nodi del reticolo adiacenti al punto selezionato.
Parametri di base delle scuotimento sismico atteso su suolo rigido
Porto Ravenna – SLV (VR=50 anni)
Settore longitudine latitudine ag /g F0 [-] TC* [s]
Ovest 12,242631 44,448133 0,153 2,571 0,278
Centrale 12,259883 44,470723 0,146 2,578 0,278
Est 12,277645 44,491312 0,138 2,587 0,279
Determinazione accelerazione massima attesa in superficiePer ottenere l’accelerazione massima di progetto è necessario considerare l’amplificazione del
segnale negli strati di terreno superficiali. In via semplificata tale parametro è legato alla categoria di
sottosuolo prevista dalla norma identificabile attraverso la velocità di propagazione delle onde di taglio
VS30 nei primi 30 m. Tale intervallo risulta a cavallo di 2 categorie di sottosuolo, C e D, come indica
nella tabella. Riportando in pianta le aree a categoria di sottosuolo omogenea si riconoscono gli stessi
3 settori individuati in precedenza sulla base delle successioni stratigrafiche tipo: settore Ovest (C),
settore Centrale (D) e settore Est (C).
Coefficienti sismici orizzontali
Porto Ravenna – SLV (VR=50 anni)
Settore longitudine latitudine Cat. ag /g Ss ST amax /g
Titolo ridotto tirocinio candidato 21
In tabella sono presentate le accelerazioni base per le tre zone ed i relativi coefficienti amplificativi
stratigrafici e topografici che permettono di determinare l’accelerazione massima attesa in superficie. Il
porto di Ravenna è contraddistinto da un’accelerazione massima orizzontale amax superiori ai 0,200g,
mentre la norma impone valori <0,100g. Tutte le 5 condizioni di normativa non sono rispettate occorre
procedere con la verifica a liquefazione.
Ovest 12,242631 44,448133 C 0,153 1,464 1,00 0,224
Centrale 12,259883 44,470723 D 0,145 1,800 1,00 0,262
Est 12,277645 44,491312 C 0,138 1,486 1,00 0,205
Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Valutazione suscettività alla liquefazione
La forma di verifica non è fissa, per questa verifica si
sono scelte le correlazioni empiriche, applicate alle
CPTu, di Robertson e Wride (1998). La procedura è
composta da 2 fasi:
2. La determinazione della resistenza alla liquefazione
σσ
σ
σ
KMSF
rg
a
KMSF
CSRCSR
d
v
v
⋅
⋅
⋅
=⋅
='
max65,0
*
1. Calcolo della sollecitazione di taglio indotta dal sisma
di progetto alla varie profondità (CSR*), mediante la
formula di Robertson e Wride.
Titolo ridotto tirocinio candidato 22Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
2. La determinazione della resistenza alla liquefazione
offerta dal terreno CRR7,5 è in funzione della
resistenza alla penetrazione qc normalizzata rispetto
un sisma di magnitudo 7,5. Il valore si ottiene
seguendo la procedura iterativa indicata nel
diagramma di flusso rappresentata in figura.
Il coefficiente di sicurezza alla liquefazione (FSL) alle
diverse profondità è ottenuto dal rapporto tra la
resistenza offerta dal terreno (CRR7,5) e la
sollecitazione sismica alle varie profondità (CSR*).
Valutazione potenziale liquefazione
I risultati delle elaborazioni del potenziale di liquefazione per i primi 20m dal p.c., tramite la
formulazione di Iwasaki (1982), per le verticali ricadenti nei tre settori analizzati, mostrano che
suscettività alla liquefazione si mantiene bassa per magnitudo e le accelerazioni sono minime (Settore
Ovest e Est), mentre arriva a valori alti per accelerazione e magnitudo massime (Settore Centrale).
LPI=0 : suscettività liquefazione molto bassa;
0 < LPI <5 : suscettività liquefazione bassa;
5 < LPI <15 : suscettività liquefazione alta;
LPI > 15 : suscettività liquefazione molto alta.
Sett.Ovest Sett.EstSett.Centrale
Titolo ridotto tirocinio candidato 23Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
Considerazioni finaliL’analisi dei risultati della campagna geognostica 2014, integrata grazie alle campagne precedenti,
ha permesso di stilare una stratigrafia di riferimento per le tre zone dell’area portuale e caratterizzare
i terreni appartenenti a tali successioni stratigrafiche. Vista la mole di dati, tali aspetti sono stati
dapprima analizzati separatamente.
Poiché stratigrafia e determinazione dei parametri geotecnici sono strettamente interconnessi (come
mostrato nel diagramma di flusso) l’approccio di analisi mostrato per la stazione A è stato di utilità
per giungere ad una corretta caratterizzazione stratigrafica e geotecnica.
CAMPAGNA
GEOGNOSTICA 2014
Titolo ridotto tirocinio candidato 24Caratterizzazione Geotecnica
dell’area portuale di RavennaAngelo Piras
RELAZIONE GEOLOGICA 2015
DATABASE INDAGINI PRP 2007
D.M. INFRASTRUTTURE 2008
CIRCOLARE C.S.LL.PP 2009
SUCCESSIONE
STRATIGRAFICA
CARATTERIZZAZIONE
GEOTECNICA
ELABORAZIONE
DIRETTA, INDIRETTA
ED EMPIRICA
INTERPRETAZIONE
ELABORAZIONI
Grazie per l’attenzione!
Titolo ridotto tirocinio candidato 25Caratterizzazione Geotecnica