Eurocodice 7 di seconda generazione: prime valutazioni relative a pendii, scavi e rilevati

Il capitolo relativo a pendii, scavi e rilevati viene trattato diffusamente nella nuova edizione dell’Eurocodice 7 di seconda generazione, attualmente disponibile in versione provvisoria (aggiornamento 2022).
L’Eurocodice 7 di seconda generazione, recante il titolo generale “Progettazione Geotecnica”, risulta suddiviso in tre parti:

• Parte 1: Regole generali (prEN 1997-1:2022, Eurocode 7);
• Parte 2: Indagini nel sottosuolo (prEN 1997-2:2022, Eurocode 7);
• Parte 3: Strutture geotecniche (prEN 1997-3:2022, Eurocode 7).

La nuova versione dell’Eurocodice 7 presenta interessanti novità, relativamente a pendii, scavi e rilevati, con particolare riferimento alle verifiche di stabilità (stati limite ultimi), alle valutazioni di cedimenti e movimenti in genere (stati limite di esercizio), con considerazioni relative ai monitoraggi.

L’Eurocodice 7 riporta infine alcuni riferimenti relativi all’Eurocodice di seconda generazione – Basi per la progettazione strutturale e geotecnica (EN 1990:2023, Eurocode).

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Dopo la definizione delle diverse Classi di Conseguenza (conseguenze a causa di collassi di strutture, con effetti sulla vita umana, economici, sociali e ambientali):

• CC4 elevatissima;
• CC3 elevata;
• CC2 normale;
• CC1 bassa;
• CC0 bassissima.

L’Eurocodice presenta a titolo di esempio un elenco delle strutture geotecniche nelle diverse Classi di Conseguenza, evidenziando la necessità di ulteriori valutazioni per le opere in classe CC4, non prendendo in considerazione le opere in classe CC0.

• In classe di conseguenza (CC4): rientrano fra l’altro le opere geotecniche la cui integrità è di vitale importanza per la protezione civile (dighe in terra, argini fluviali e rilevati particolarmente importanti);
• in classe di conseguenza (CC3): rientrano fra l’altro pendii, scavi molto esposti; importanti rilevati stradali e ferroviari;
• in classe di conseguenza (CC2): rientrano tutte le opere non classificate come CC1, CC3 o CC4:
• in classe di conseguenza (CC1): rientrano fra l’altro pendii e scavi in aree ove l’eventuale collasso potrebbe aver un basso impatto sociale; rilevati stradali e ferroviari minori non vitali per la società.

L’Eurocodice 7 passa poi a definire le Classi di Complessità Geotecnica:

• GCC3 elevata;
• GCC2 normale;
• GCC1 bassa.

in funzione di possibili incertezze e variabilità nella valutazione delle condizioni del terreno, della sensibilità nei confronti di acque superficiali o di falda e della complessità nell’interazione terreno-struttura.
La Categoria Geotecnica (GC) risulta poi dalla combinazione di Classe di Conseguenza (CC) e Classe di Complessità Geotecnica (GCC), come da tabella seguente.

 

 

Ciò detto, l’Eurocodice 7 fornisce precise indicazioni per la valutazione diretta e indiretta delle proprietà di resistenza e deformazione del terreno (da prove di laboratorio e indagini in sito), evidenziando specifiche correlazioni per la valutazione di detti parametri.
Fornisce inoltre indicazioni relative ai materiali rocciosi.

 

Scopi e applicazioni

I criteri contenuti nell’Eurocodice 7 si applicano anche a dighe in terra e arginature, anche se per classi di conseguenza CC3 e CC4 possono essere previste ulteriori verifiche.
I criteri di cui al capitolo in esame (pendii-scavi-rilevati) vanno utilizzati anche per le verifiche di stabilità globale delle seguenti strutture geotecniche:

• strutture di sostegno;
• strutture con elementi di rinforzo per il miglioramento del terreno;
• strutture, infrastrutture e fondazioni su pendii o prossime a scavi;
• pendii esistenti entro la zona di influenza di nuove costruzioni.

 

Azioni

Nella valutazione di cedimenti e movimenti a lungo termine si dovrebbe tenere conto delle azioni permanenti e variabili, utilizzando la combinazione quasi permanente.
Nelle verifiche di scavi si dovrà tenere conto della ridistribuzione delle tensioni iniziali a seguito delle operazioni di scavo.
Le azioni del traffico dovranno essere prese in considerazione nelle verifiche di pendii, scavi e rilevati.
Si dovrà poi tenere conto delle azioni cicliche e dinamiche.

 

Eurocodice 7 di seconda generazione: prime valutazioni relative alle fondazioni dirette
Il testo tratta le novità della nuova versione dell'Eurocodice 7 per quanto riguarda i criteri di valutazione degli aspetti geotecnici relativi a fondazioni dirette con particolare riferimento alle verifiche di capacità portante (stati limite ultimi) e alle valutazioni di cedimenti e movimenti in genere del terreno (stati limite di esercizio).
LEGGI APPROFONDIMENTO

 

Stati limite ultimi

Oltre ai normali fenomeni di instabilità:

• rottura del terreno circostante la struttura geotecnica;
• rottura traslazionale e rotazionale del terreno o dei blocchi rocciosi;
• perdita di capacità portante e slittamento di fondazioni;
• perdita di resistenza geotecnica degli elementi strutturali realizzati nel terreno.

i seguenti stati limite ultimi vanno verificati per pendii, scavi e rilevati:

• perdita di stabilità generale e locale del terreno e delle strutture entro la zona di influenza;
• rottura imputabile alla graduale perdita di resistenza del terreno;
• rottura lungo discontinuità;
• rottura dovuta all’impatto a seguito di cadute di blocchi rocciosi;
• perdita di capacità portante di rilevati;
• rottura strutturale della superficie di pendii, scavi e rilevati;
• rottura strutturale di interventi di stabilizzazione;
• effetti idraulici derivanti dalla rottura di dreni, filtri, giunti o altro;
• svaso rapido del livello dell’acqua, causa di eccessi della pressione dei pori;
• rottura del terreno causata da erosioni superficiali, o sifonamenti;
• rottura di strutture, strade, linee ferroviarie, a causa dei movimenti del terreno. 

 

Stati limite di servizio

Oltre ai normali fenomeni:

• movimenti del terreno e aspetti strutturali, compresi spostamenti differenziali, rotazioni e altro ancora;
• aspetti idraulici.

i seguenti stati limite di servizio vanno verificati per pendii, scavi e rilevati:

• cedimenti di rilevati;
• spostamenti orizzontali del terreno in corrispondenza di pendii, scavi e rilevati;
• cedimenti a seguito di fenomeni di gelo e disgelo;
• interferenze con strutture adiacenti, strade e altro ancora, a causa di movimenti nel terreno o a variazioni delle condizioni della falda;
• deformazioni nella struttura che possono interferire con strutture adiacenti;
• movimenti nel terreno dovuti a deformazioni al taglio, cedimenti, vibrazioni e a fenomeni di espansione;
• cedimenti di consolidazione secondaria (“creep”).

 

Profondità minima delle indagini

La profondità minima delle indagini dmin dovrebbe essere la seguente:

per gli scavi: d_min = 1,4 h h = profondità massima dello scavo
per i rilevati: d_min = max (1,2 H , 1,0 B)

H = altezza massima del rilevato
B = larghezza della fondazione del rilevato

Per i rilevati si dovrebbe raggiungere il fondo di stratificazioni di terreno di elevata compressibilità (che potrebbero dar luogo a cedimenti di consolidazione), entro la zona di influenza.

 

Proprietà dei materiali: 

Si dovrebbe considerare una eventuale potenziale perdita di resistenza dei materiali esposti agli effetti atmosferici (ad esempio effetti di essiccazione o saturazione, gelo e disgelo).

La stabilità di pendii, scavi e rilevati può essere verificata in termini di pressioni efficaci o totali.
Per pendii instabili, soggetti a movimenti lenti, le proprietà del terreno possono ricavarsi da “back analysis”.
Il materiale da utilizzare per rilevati o per riempimenti dovrà tenere conto delle finalità previste, evitando naturalmente contaminazioni ambientali (di sottosuolo e falda).

Acqua di falda

Si dovrà tenere conto dei fenomeni di erosione del terreno attorno o all’interno di strutture in terra.
Si dovranno valutare le pressioni dell’acqua alle interfacce o in corrispondenza di discontinuità.
Sono da prevedere i necessari controlli per evitare il superamento di prefissati limiti delle pressioni piezometriche. In assenza di controlli dovranno essere previsti opportuni incrementi di pressione.
Vanno utilizzati sistemi adeguati di garanzia (drenaggi o altro).

 

Analisi geotecniche

Oltre alle normali azioni permanenti e variabili, la progettazione di pendii, scavi e rilevati soggetti a carichi ciclici e dinamici dovrebbe considerare:

• la degradazione delle caratteristiche di resistenza e rigidezza del terreno;
• l'accumulo di movimenti e cedimenti del terreno;
• l'aumento delle pressioni piezometriche;
• l'amplificazione di carichi e spostamenti dovuti alla risonanza;
• la potenziale liquefazione del terreno.

Per la progettazione in condizioni sismiche si fa riferimento ai contenuti dell’Eurocodice 8.

La resistenza di superfici di scivolamento pre-esistenti va valutata con le proprietà di resistenza residua.
Se la stabilità non risulta verificata, si possono valutare opportuni criteri di stabilizzazione.
Nelle verifiche si dovranno valutare tutti i potenziali meccanismi di instabilità.

 

Analisi di stabilità

La stabilità va valutata mediante almeno uno dei seguenti metodi:

• metodi dell’equilibrio limite;
• metodi numerici;
• metodi dell’analisi limite.

L’Eurocodice fornisce un elenco dei principali metodi di analisi che si basano sull’equilibrio limite (metodi di Bishop, Janbu, Morgenstern, Spencer, e altri).

Qui di seguito ne vengono citati due:

1. Metodo di Bishop (superfici di scivolamento circolari)
   (non raccomandato nel caso di forze esterne orizzontali)
2. Metodo alla traslazione (corpi multipli, polilinea)
   (pressioni attive e passive del terreno utilizzate come forze agenti e resistenti. Nessun equilibrio dei momenti).

Quando il terreno o il materiale di rilevato è relativamente omogeneo e isotropo, si possono utilizzare superfici circolari, eccetto quando sono presenti carichi esterni elevati.

 

 

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Nei prossimi paragrafi si parlerà di:

• Cedimenti di consolidazione
• Evoluzione della consolidazione nel tempo
• Altre considerazioni sui rilevati
• Movimenti dei rilevati
• Stati Limite Ultimi
• Stati Limite di servizio
• Monitoraggi