Relazione geologico-geotecnica, geomorfologica, idrogeologica-idrologica superficiale e sismica per la costruzione di un edificio civile e verifica di stabilità di un versante in Via F.lli Corradini in località Ghiardo in comune di Bibbiano (RE). Si tratta di un importante lavoro di modellazione 2D e successivamente anche 3D di una scarpata di origine fluviale che sarà interessata dalla costruzione di un nuovo edificio civile. Sulla scarpata è presente un movimento gravitativo che è stato studiato e per il quale sono state eseguite una serei di verifiche geotecniche e geomeccaniche (in condizioni sismiche e con parametri geotecnici ridotti) per stabilirne il fattore di sicurezza (Fs).

Come precedentemente descritto e come è possibile notare dalla fotografia sottostante, le condizioni della scarpata, ad un primo esame visivo, non si presentavano buone. Nella fotografia sottostante è possibile vedere la lunghezza e l'ampiezza del movimento gravitativo.

Per tali motivi è stata pianificata una campagna di indagini corposa e dettagliata; essa si avvale di:

n°5 prove penetrometriche statiche meccaniche (CPT);

 

n°1 prova penetrometrica dinamica pesante (DPSH-B);

 

n°1 stendimento tomografico (ERT);

 

n°1 stendimento sismico (MASW);

 

n°1 analisi del microtremore sismico (HVSR).

L’instabilità di un pendio origina frane; esse possono essere di diverse tipologie a seconda della cinematica (movimento) e delle litologie coinvolte. La classificazione dei movimenti franosi universalmente riconosciuta è quella di Varnes D.J., 1978. Nel caso in oggetto trattasi di “Frana complessa”, in particolare si parla di “Scorrimento rotazionale o Colata di terra”.

L'esecuzione delle prove penetrometriche ha permesso di individuare con precisione la stratigrafia della scarpata e di ottenere tutti i parametri geotecnici e geomeccanici utili per la modellazione della frana e del sito sul quale dovrà sorgere il nuovo edificio.

Con riferimento ai risultati delle prove penetrometriche statiche (CPT) è possibile così riassumere la stratigrafia del sottosuolo:

E' inoltre possibile visualizzare i dettagli delle elaborazioni precedentemente citate.

Di seguito i risultati della prova penetrometrica statica meccanica CPT 1

Di seguito i risultati della prova penetrometrica dinamica pesante DPSH-B 6

Per la modellazione del versante secondo le NTC 2018 sono state eseguite anche le prove sismiche previste dalla legge.

Di seguito i risultati della sismica a rifrazione MASW

Di seguito i risultati della registrazione del microtremore sismico HVSR

Preliminarmente all’interpretazione tomografica dei dati, si è proceduto al rilievo topografico con l’obiettivo di ricostruire con precisione il versante. Lo stendimento ERT è stato eseguito, con direzione circa sud-est, nord-ovest dove l’elettrodo 1 verso Via F.lli Corradini (a monte) mentre l’elettrodo 32 in direzione di Rio del Ghiardo (a valle).

Le misure sperimentali sono state quindi trattate mediante il software di interpretazione tomografica Res2Dinv, il quale permette, dopo i dovuti filtraggi, di elaborare un modello bidimensionale della resistività del sottosuolo in funzione dei valori sperimentali acquisiti.

In fase di “Forward modelling”, per ottenere un maggior dettaglio, è stato discretizzato il sottosuolo in celle con lato pari alla metà della distanza interelettrodica. Dopo 3 iterazioni, il software ha fornito una sezione con un errore RMS (deviazione standard dell’errore relativo) pari a 2,6%, a dimostrazione della bontà del dato acquisito.

Il campo di resistività varia da un minimo di 11 Ωm (blue) a un massimo di 126 Ωm (rosso). Superiormente la sezione mostra una forte anomalia conduttiva (bassi valori di resistività elettrica) fino alla profondità di circa 5 m da p.c. A questa profondità, è stato evidenziato con tratteggio rosso il possibile piano di scivolamento del corpo franoso. Questo trova un’ottima corrispondenza anche nelle prove penetrometriche. A circa metà stendimento, in corrispondenza degli elettrodi 14/15, la resistività aumenta via con la profondità. Questo andamento non si presenta però nella zona “di monte”, costituita, secondo il dato elettrico, da materiali fortemente conduttivi (prevalentemente limi e argille), aventi caratteristiche geotecniche similari alle litologie che costituiscono il corpo di frana.

Attualmente lo stato di attività della frana si può considerare quiescente, ma viste le caratteristiche elettriche e geomeccaniche delle litologie coinvolte, non possiamo escludere una riattivazione con arretramento della nicchia di distacco o addirittura neo attivazioni lungo il versante in seguito ad eventi piovosi particolarmente intensi o sisma.

Sull’area oggetto di studio sono state condotte analisi di stabilità nella porzione di versante che interessa la nuova abitazione (zona A) e nella zona della frana già descritta nei precedenti capitoli (zona B).

Preliminarmente, attraverso l’elaborazione dei dati topografici tramite il software MicroStation PowerDraft, è stato elaborato un modello 3D del versante.

Tale calcolo è stato eseguito tramite apposito software, nei tre casi indicati dalla normativa vigente (NTC 2018, Delibera di Giunta Regionale 21 dicembre 2015, n. 2193):

• - condizioni statiche pre-sisma con coesione drenata (metodo di Janbu valido per superfici di scorrimento di forma generica);
• - condizioni dinamiche sismiche con coesione non drenata (analisi dinamica semplificata, metodo di Newmark, con falda coincidente con p.c.);
• - condizioni statiche post-sisma con coesione drenata, resistenza al taglio ridotta e φ residuo (metodo di Janbu valido per superfici di scorrimento di forma generica).

Dall’analisi delle prove di campagna, è stato posto un piano di scorrimento ad una profondità variabile dai 3 ai 5 metri da p.c.

Nelle verifiche di stabilità non si è tenuto conto del contributo del peso del fabbricato, in quanto è prevista una fondazione su pali la quale permette di superare lo strato che potrebbe essere soggetto a movimenti di tipo gravitativo.

I valori dei coefficienti di sicurezza sono riportati nella seguente tabella:

Possiamo concludere che “zona A” dove sorgerà la nuova abitazione, presenta Coefficiente di sicurezza (Fs) maggiore di 1 solo in condizioni statiche pre-sisma. Pertanto, in caso di terremoto (condizioni dinamiche), il versante si troverebbe in condizione di instabilità, con spostamenti superiori a 10 cm, i quali provocherebbero “forti” danni alle strutture (Legg et al.1982). È necessario prevedere fondazioni su pali trivellati. I pali, tuttavia, non garantiscono la stabilità del versante, ma solo dell’edificio che potrebbe trovarsi con pali parzialmente scoperti (primi 2-3 m) in caso di attività sismica.

Come già anticipato nel precedente capitolo, la “zona B”, ovvero la porzione di versante interessata dal movimento gravitativo, si trova chiaramente in condizioni di instabilità. Dopo la prova statica in condizioni drenate (pre-sisma), Fs è risultato pari a 0,80. Attualmente lo stato di attività della frana si può considerare quiescente, ma viste le caratteristiche delle litologie coinvolte, non possiamo escludere una riattivazione con arretramento della nicchia di distacco o addirittura neo attivazioni lungo il versante in seguito ad eventi piovosi particolarmente intensi o sisma. Nel corpo di frana non è stato necessario eseguire un’analisi dinamica (condizioni sismiche), in quanto tale versante risulta già instabile in condizioni statiche.

Si ribadisce che le fondazioni su pali trivellati garantiscono una condizione di sicurezza al nuovo fabbricato anche in caso di sisma.

A titolo di esempio si riportano gli elaborati delle verifiche di stabilità:

- condizioni statiche pre-sisma con coesione drenata, in corrispondenza del punto di costruzione del nuovo edificio;

- condizioni dinamiche sismiche con coesione non drenata, in corrispondenza del punto di costruzione del nuovo edificio;

- condizioni statiche post-sisma con coesione drenata, in corrispondenza del punto di costruzione del nuovo edificio;

- condizioni statiche pre-sisma con coesione drenata, in corrispondenza della frana.

Il calcolo della portata verticale dei pali, viene solitamente effettuato tramite l’utilizzo di formule statiche che dipendono dalla geometria del palo, dalle caratteristiche del terreno e dall’interfaccia palo-terreno.

Per quanto riguarda il cedimento verticale, esso viene calcolato con il metodo di Fleming (1992).

Il calcolo dei parametri sopradescritti viene eseguito mediante software specifico ed è riassunto nella sottostante tabella. Si precisa che per ogni palo è stato indicato il carico ammissibile massimo (Qp) ed il conseguente cedimento massimo (W) applicando la portata massima di ogni palo.

Di seguito la modellazione del calcolo della portata del palo in rapporto alla stratigrafia del terreno individuata mediante le prove penetrometriche.

CONSULTA IL PDF CON LA PRESENTAZIONE DELLA RELAZIONE:

PHOTO GALLERY:

Di seguito alcune fotografie dell'esecuzione delle indagini tomografiche e della frana nella sua complessità.