LIQUEFAZIONE TERRENI
Background
Liquefazione dei terreni in condizioni sismiche: la mitigazione del rischio mediante iniezioni chimiche eco-compatibili. Il caso della Scuola Primaria A. Diaz di San Martino di Lupari (PD).
L’edificio oggetto di studio è caratterizzato da due diversi corpi di fabbrica, realizzati in tempi diversi: il primo edificio a sud, più datato, di forma pressoché rettangolare in pianta, ospita le aule e la sala mensa e presenta due piani fuori terra e un piano semi-interrato; mentre il secondo, realizzato in tempi più recenti, è assimilabile ad un quadrato con la facciata nord curva, si sviluppa anch’esso su due livelli e ospita una sala polifunzionale e alcune aule. Dal primo edificio si accede al secondo tramite una passerella coperta. L’intervento riguarda solamente l’edificio più datato.
In sintesi i risultati della verifica, svolta secondo i metodi di Boulanger & Idriss (2014), Idriss & Boulanger ( 2008), e Robertson & Wride (1998), meglio descritti nella relazione geologica a cura della committenza evidenziano una pericolosità dovuta a probabili effetti di liquefazione che potrebbero manifestarsi con terremoti di magnitudo superiore a 5 si consiglia di procedere ad interventi di consolidamento del terreno e/o di trasferire il carichi a strati di terreno non suscettibili di liquefazione.
Stato di fatto.
Dal punto di vista geografico l’area di studio si colloca nel centro abitato della località di Borghetto di San Martino di Lupari, ad una quota media di 30 m s.l.m
ASSETTO LITOSTRATIGRAFICO e CONSIDERAZIONI GEOLOGICO-TECNICHE e SISMICHE
Sono state eseguite alcune prove penetrometriche statiche con penetrometri pagani TG 73-200.
Dalle queste prove è stata rilevata la seguente stratigrafia:
| LITOTIPO | PROFONDITÀ |
| A Riporto argilloso limoso ghiaioso | Da piano campagna a – (0,80 ÷1,00) m |
| B Terreni caratterizzati da alternanze di limi argillosi e limi sabbiosi | Da – (0,80 ÷ 1,00) m a -(3,4÷3,6) m |
| C Terreni caratterizzati da alternanze di limi sabbiosi e limi argillosi | Da – (3,4÷3,6) m a – (6,6÷7,0) m |
| D Terreni sabbiosi e sabbioso limosi più o meno addensati | Da – (6,6 ÷7,0) m a massima profondità raggiunta (7,2÷8,6) |
La normativa tecnica di riferimento prevede comunque che la definizione di parametri caratteristici nella progettazione geotecnica possa derivare da una “stima cautelativa, effettuata dal progettista, del valore del parametro appropriato per lo stato limite considerato”. In generale, per pervenire ad una scelta corretta dei valori caratteristici, quando nello stato limite considerato è coinvolto un elevato volume di terreno o quando la struttura e dotata di rigidezza sufficiente a trasferire le azioni dalle zone meno resistenti a quelle più resistenti, appare giustificato il riferimento a valori prossimi ai valori medi dell’insieme dei dati.
Quando invece i volumi di terreno influenzati dall’opera sono modesti o la struttura a contatto con il terreno non sia sufficientemente rigida, si possono assumere cautelativamente valori caratteristici dei parametri geotecnici prossimi ai valori minimi.
VERIFICA ALLA LIQUEFAZIONE pre intervento
Secondo le NTC 2018 la verifica a liquefazione deve essere svolta nei seguenti casi:
- eventi sismici attesi di magnitudo M uguale o superiore a 5;
- accelerazioni massime attese al piano campagna in assenza di manufatti (condizioni di campo libero) maggiori di 0,1g;
- profondità media stagionale della falda inferiore a 15 m dal piano campagna, per piano campagna sub- orizzontale e strutture con fondazioni superficiali;
- depositi costituiti da sabbie pulite con resistenza penetrometrica normalizzata (N1)60 < 30 oppure qc1N < 180 dove (N1)60 è il valore della resistenza determinata in prove penetrometriche dinamiche (Standard Penetration Test) normalizzata ad una tensione efficace verticale di 100 kPa e qc1N è il valore della resistenza determinata in prove penetro metriche statiche (Cone Penetration Test) normalizzata ad una tensione efficace verticale di 100 kPa;
- distribuzione granulometrica esterna alle zone indicate nella Figura 7.11.1(a) nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc < 3,5 ed in Figura 7.11.1(b) nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc > 3,5.
In generale, in questo caso i primi tre punti vengono soddisfatti, essendo la magnitudo attesa nella zona attorno ai 5,120 (cfr. Grafico di disaggregazione di a(g) tratto da INGV, http://esse1-gis.mi.ingv.it/), la soggiacenza della falda prossima al piano campagna e l’accelerazione massima attesa per lo Stato limite di salvaguardia della vita pari a 0,176 g, quindi risulta necessario svolgere una analisi alla liquefazione.
I risultati di tale verifica, svolta secondo i metodi di Boulanger & Idriss(2014), Idriss & Boulanger ( 2008),e
Robertson & Wride (1998), evidenziano come risulti un FS<1, e potenziale di liquefazione basso, LPI (tra 0 e 1) in corrispondenza di diversi livelli dal p.c.. La verifica a liquefazione condotta preliminarmente alle iniezioni ha permesso di riscontrare la presenza di isolati strati potenzialmente liquefacibili a profondità comprese tra – 2.5 e – 7.5 m dal p.c..
A causa della pericolosità dovuta a probabili effetti di liquefazione che potrebbero manifestarsi con terremoti di magnitudo superiore a 5 si è eseguito un intervento di consolidamento del terreno e/negli strati suscettibili di liquefazione.
L’intervento GEOSEC.
Per mitigare il rischio di liquefazione dei terreni, GEOSEC® ha sviluppato una metodologia brevettata, che prevede iniezioni di una speciale resina, capace di consolidare efficacemente, in totale sicurezza e con estrema rapidità, i terreni liquefacibili. I risultati ottenuti su campi prova dell’Emilia Romagna, per diversi siti interessati dal sisma del 2012, sono stati sottoposti al parere del Servizio Geologico Sismico della Regione ed hanno permesso di superare, talvolta anche triplicare, il fattore di sicurezza Fs dettato dalle normative di riferimento, migliorando notevolmente lo stato dell’arte fino ad allora consolidato secondo un approccio basato su invasive iniezioni di cementi ad alta pressione.
L’intervento con soluzione LIQUEMIT® nel caso della Scuola A. DIAZ di San Martino di Lupari ha interessato i volumi di terreno compresi tra -2,5 e -7,5 m dal p.c. ed è stato esteso a tutta l’impronta fondale del fabbricato seguendo le medesime caratteristiche esecutive del campo prova eseguito pre-intervento con iniezioni spinte fino ad una profondità di 7.5 m dal piano di campagna e con effetti comunque rilevati anche più superficialmente.
VERIFICA A LIQUEFAZIONE POST TRATTAMENTO
La verifica a liquefazione dei terreni è stata eseguita secondo il “metodo di Robertson e Wride”.
La verifica è stata condotta ipotizzando un sisma di magnitudo pari a 5,12 della scala Richter con una accelerazione di picco attesa al sito per lo stato SLV di 0,176 g 8confiormemente alla documentazione progettuale).
A seguire si riportano i grafici delle prove eseguite, i confronti fra le CPTu pre e post trattamento e il grafico dell’andamento del fattore di sicurezza alle profondità comprese tra – 2,5 e -7,5 m dal p.c. .
La profondità della falda è stata rilevata in occasione dei lavori Geosec a quota -2 m circa dal piano campagna.
Il valore soglia del fattore di sicurezza è stato invece considerato pari a 1 così come suggerito dal Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli della Regione Emilia-Romagna.
Le prove post-intervento sono state eseguite ad opportune distanze dalle verticali di iniezione così come suggerite dal Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli della Regione Emilia-Romagna ed hanno mostrato un incremento medio nello strato trattato della resistenza alla punta di circa il 197% e della resistenza all’attrito laterale di circa il 147%.
Il fattore di sicurezza ha evidenziato un incremento medio sullo strato di circa il 98% e la verifica a liquefazione è risultata soddisfatta.
