Dott. Geologo PAOLA LAFRANCONI
Geologia Applicata, Geotecnica, Idrogeologia,Geologia Ambientale, Pianificazione Territoriale
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RELAZIONE GEOLOGICA
PER REALIZZAZIONE ALLOGGI
IN VIA MONTE SABOTINO
NEL COMUNE DI LECCO
Dott. Geologo Paola Lafranconi
Gennaio 2011
1 PREMESSA
Con incarico dell’Azienda Lombarda per l’Edilizia Residenziale della provincia di Lecco
(A.L.E.R.) è stata redatta la seguente relazione per caratterizzare dal punto di vista geologico e
geotecnico il sito destinato ad ospitare la struttura in progetto. Lo studio è stato redatto ai sensi
del D.M. 14-09-2005 “Norme tecniche per le costruzioni”.
Il terreno in oggetto è ubicato nel settore settentrionale del comune di Lecco in Via Monte
Sabotino ad una quota di circa 280m s.l.m.
Si prevede di costruire in una zona ormai completamente urbanizzata una palazzina costituita da
quattro piani fuori terra più un piano semi-interrato.
Figura 1 : ubicazione area in esame
Ai sensi dell' O.P.C.M. n° 3274 del 23 marzo 2003 -allegato 1- il comune di Lecco è classificato
in Zona 4 per il rischio sismico (rischio basso).
Col presente studio ci si prefigge lo scopo di:
1. valutare lo stato dei luoghi per verificare la fattibilità geologica dell’intervento
2. precisare il contesto geotecnico, per il quale è stata condotta apposita campagna di indagini,
3. valutare la portata ammissibile del terreno alla quota di fondazione e i possibili cedimenti
prevedibili.
4. fornire indicazioni sull’eventuale presenza di acqua libera nel primo sottosuolo,
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Per definire le caratteristiche geologiche-morfologiche e per individuare eventuali fenomeni
morfodinamici in atto o potenziali che possano compromettere la realizzazione delle opere in progetto
è stato eseguito un rilievo di dettaglio dell' area in esame e limitrofe.
L'indagine si è articolata nelle seguenti fasi:
1. Raccolta ed analisi critica dei dati esistenti in bibliografia.
2. Rilievo geologico-morfologico dell'area di edificazione e circostanti.
3. Esecuzione di 3 prove penetrometriche dinamiche SCPT in data 17 Dicembre 2010 spinte fino
al rifiuto alla penetrazione.
2 GEOMORFOLOGIA ED IDROGEOLOGIA
L’area in esame si trova in corrispondenza di una zona urbanizzata, ad una quota media di 280 m s.l.m.
in Via Monte Sabotino nel comune di Lecco.
Il rilievo di dettaglio eseguito in corrispondenza dell’area in esame e nelle aree limitrofe ha permesso
di riconoscere la presenza di depositi di origine alluvionale antichi frammisti a brecce di falda e detriti.
Geologicamente il terreno sul quale si prevede di realizzare l’edificio in esame è costituito da
alternanza di depositi di conoide alluvionale antichi del torrente Gerenzone e detriti di falda.
Nel primo caso si tratta di accumuli di clasti, ciottoli, ghiaie e sabbie che il torrente ha trasportato a
valle depositandoli in corrispondenza delle zone dove si ha una riduzione dell’acclività del pendio
dando origine ad un deposito a forma di cono denominato “conoide di deiezione alluvionale”.
I detriti di versante sono costituti da materiale detritico costituito da clasti a spigoli vivi
prevalentemente di natura calcarea, di varia pezzatura (5-10-40 cm) con grado di cementazione
variabile e derivano dalla disgregazione e dei versanti montuosi sovrastanti ad opera delle acque
superficiali. A tratti tali depositi si presentano cementati.
L’idrografia superficiale è molto semplice, a circa 100 m a SE dall’area in oggetto scorre il torrente
Gerenzone che con decorso NE-SW attraversa la città di Lecco fino a sfociare nel Lago a quota 197m
s.l.m. Il torrente Gerenzone, nel tratto urbano è completamente inalveato ed il suo alveo si trova
ribassato rispetto al piano campagna di alcuni metri. Per il resto la circolazione superficiale è
condizionata dall’urbanizzazione esistente.
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Figura 2: Carta geologica generale
3 PROVE PENETROMETRICHE E STRATIGRAFIA DEI TERRENI DI
FONDAZIONE
3.1 Prove Penetrometriche Dinamiche Scpt
Per determinare le caratteristiche stratigrafiche e geotecniche dei terreni in esame sono state
eseguite 3 prove
penetrometriche dinamiche continue spinte sino al rifiuto alla penetrazione
avvenuto ad una profondità di –3,40 m e -3.20 m da p.c. esistente.
Per l’ubicazione delle prove si rimanda alla figura allegata.
Per l’esecuzione di queste prove è stato utilizzato un penetrometro dinamico pesante per prove
SCPT (standard coin penetration test) le cui caratteristiche tecniche sono di seguito riassunte:
- peso del maglio: 63,5 kg
- altezza di caduta: 75 cm
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- punta conica: diametro 5.1 cm e conicità 60°
- diametro aste: 3.6 cm
- lunghezza aste: 100 cm
L’esecuzione di una prova penetrometrica consiste nell’infiggere verticalmente nel terreno una
punta conica metallica posta all’estremità di un’asta d’acciaio prolungabile con l’aggiunta di aste
successive. L’infissione della punta avviene per battitura, facendo cadere da un' altezza costante di
75 cm, un maglio del peso di 63,5 kg e registrando il numero di colpi di maglio necessari per
approfondimenti costanti di 20 cm. La resistenza del terreno è funzione inversa della penetrazione
per ciascun colpo e diretta del numero di colpi Nscpt.
Se vengono raggiunti 100 colpi per approfondimento di 20 cm , la prova viene interrotta e si parla
di rifiuto alla penetrazione.
Conoscendo i valori di Nscpt è possibile attraverso delle correlazioni empiriche risalire al
corrispondente valore di Nspt che è funzione dell’angolo d’attrito del terreno e della densità
relativa, inoltre è possibile definire indirettamente la litostratigrafia locale.
Le prove hanno raggiunto le seguenti profondità:
Prova n
Profondità
Presenza
Rifiuto alla
in m dal p.c.
d’acqua
penetrazione
1
3,20
No
Si
2
3,20
No
Si
3
3,40
No
Si
dove p.c. = piano campagna esistente
Le tabelle, i grafici e le valutazioni statistiche relative alle prove Scpt sono riportate in appendice.
Le prove eseguite in data 17 Dicembre 2011 hanno permesso di evidenziare l’assenza di una falda
freatica fino alla quota raggiunta di –3.40 m da p.c. Studi bibliografici indicano la profondità della
falda nella zona in esame ad oltre 10 m.
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Esecuzione prova penetrometrica SCPT
4 STRATIGRAFIA DEI TERRENI E PARAMETRI GEOTECNICI
4.1 STRATIGRAFIA DEI TERRENI
L'indagine geognostica unitamente al rilievo geologico-morfologico eseguito in corrispondenza
dell’area in esame e di quelle limitrofe, ha evidenziato la presenza di depositi di origine alluvionale
antico e detrito di versante parzialmente rimaneggiato da azione antropica.
Il livello più superficiale è costituito da materiale più fine (sabbia-fine, materiale sciolto) ed ha uno
spessore medio di 0.60 cm.
Dalla profondità di -0.60 m fino a -1.80/2.00 m è presente un livello di discrete caratteristiche
geotecniche costituito da ghiaie e sabbie con ciottoli di natura a prevalenza calcarea.
Oltre la profondità di -2.00 m da p.c. si ha un netto miglioramento delle caratteristiche geotecniche
con terreni dove si alternano livelli con ghiaie e ciottoli a livelli ghiaiosi.
Sulla base dei risultati dei rilievi effettuati e delle indagini eseguite è stato possibile individuare un
modello stratigrafico mediato dell'intera area in progetto:
L’area analizzata è caratterizzata da una sostanziale omogeneità dei terreni indagati.
Profondità
NSPT
Litologia
m da p.c.
Grado di
addensamento
(Agi-Colombo)
da 0.0 m a -0.60 m
4-7
Terreno superficiale
Terreno sciolto
suolo
da –0.60 m a –2.00 m
15-19
Ghiaia con sabbia
Terreno moderatamente addensato
da 2,00 a -3.40 m
35-42
Ghiaia con sabbia
Terreno moderatamente addensato
Oltre-3,40 m
100
Blocchi e ghiaia
Terreno molto addensato
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Nspt medio = numero colpi medio alla prova standard Nspt. (Nspt = 1.20* NSCPT)
4.2 PARAMETRI GEOTECNICI
Le caratteristiche geotecniche dei terreni di fondazione sono state determinate attraverso le
correlazioni proposte da diversi autori (Terzaghi Peck, e Meyerhof) a partire dalle caratteristiche
stratigrafiche dei terreni .
La tabella di seguito riportata riassume le principali caratteristiche geotecniche, con riferimento agli
orizzonti stratigrafici individuati nel precedente paragrafo:
NSpt
Yt
φ
E
da 0.0 m a -0.60 m
4-7
1.70
25-26
20-30
da –0.60 m a –2.00 m
15-19
1.75
31-32
300-350
da 2,00 a -3.40 m
35-42
1,80
34°-35
380-400
Oltre-3,40 m
100
1,80
Profondità in m da p.c.
esistente
>35°
400
3
Yt = peso naturale del terreno (t/m )
φ = angolo di attrito del terreno (°)
E = modulo elastico del terreno (kg/cm2)
Nspt medio = numero colpi medio alla prova standard Nspt. (Nspt = 1.20* NSCPT)
5 PORTATA AMMISSIBILE DEL TERRENO DI FONDAZIONE
Dai progetti in esame (vedasi sezione di progetto) si evidenzia che il piano fondazioni si troverà ad
una quota media di -1.50 m/ -1.80 da p.c. esistente.
Dalla sezione geotecnica si evidenzia che le fondazioni verranno a trovarsi all’interno del secondo
orizzonte, dotato di buone caratteristiche Nspt=15-19 colpi/piede.
Considerando le caratteristiche geologico tecniche del terreno di fondazione descritte nel paragrafo
precedente, sono stati calcolati i valori di capacità portante per una fondazione superficiale tipo
trave con rinterro Df=0.70, larghezza variabile B=1.00m, B= 1.50 m, B=2.00 m, e lunghezza L=10
m.
La valutazione della capacità portante limite (qlim) è stata calcolata mediante l’utilizzo della
formula generale di Brinch-Hansen; i valori di Qlim sono stati calcolati considerando la coesione
pari a zero (a favore della sicurezza) ed un fattore di sicurezza Fs=3 (come prescritto dalla
normativa vigente - D.M.11.3.88).
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Di seguito si riporta una tabella schematica, con i valori di portata ammissibile (Qamm).
Portata ammissibile (kg\cm2)
B =1.00(m)
B=1.50 (m)
B =2.00(m)
Df=0.70 m
1,50
1,70
1.90
Cedimenti
<1.50 cm
<1.50 cm
<1.50cm
B= larghezza fondazione (m)
Df= rinterro fondazione (m)
2
Qamm = portata ammissibile fondazione (kg/cm )
6 PARAMETRI GEOTECNICI (NTC METODO STATI LIMITI)
La sicurezza e le prestazioni di un opera devono essere valutate in base agli stati limite che si
possono verificare durante la vita nominale.
Secondo la normativa vigente la verifica alla sicurezza nei confronti degli stati limiti ultimi (SLU)
si ottiene con il metodo semi-probabilistico dei coefficienti parziali di sicurezza tramite
l’equazione:
Ed≤Rd
Ed= valore di progetto dell’effetto delle azioni valutato in base ai valori di progetto nelle varie
combinazioni di carico
Rd= resistenza di progetto valutata in base alla resistenza di progetto di materiali e dei valori
nominali delle grandezze geometriche (valore di progetto della resistenza del terreno).La normativa
vigente impone l’uso di coefficienti parziali γ
m
riduttivi da applicare ai valori caratteristici dei
parametri di resistenza del terreno secondo due combinazioni M1 e M2.
Le valutazioni sono eseguite a lungo termine ,carico assiale, metodo di Brich -Hansen
PARAMETRO
COEFFICIENTE
M1
M2
PARZIALE
Tangente
angolo
Tan φ’K
γ φ’
1.0
1.25
Coesione efficacaγ
ck
γ ck’
1.0
1.25
Resistenza
cuk
γ cuk’
1.0
1.40
γn
γ n’
1.0
1.00
attrito
non
drenata
Peso unità di volume
coefficienti parziali per parametri geotecnica del terreno
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si riporta la tabella con le correzione dei parametri geotecnica secondo le riduzioni citate.
Coefficienti parziali
Parametri geotecnici di progetto
Combinazione M1
KPa
Φ(gradi)
γ φ’ =1.00
γ φ’ d =32
c’ (t/mq)
γ c’=1.00
Trascurabile
γ n (t/mc)
γ n =1.00
γ n d=17
Coefficienti parziale
Combinazione M2
Φ(gradi)
γ γ =1.25
γ φ’ d =26.5
c’ (t/mq)
γ c’ =1.25
Trascurabile
γ n (t/mc)
γ γn=1.00
γ n d=17
Verifica
Coeff. parziali (R1)
Coeff. parziali (R2)
Coeff. parziale R3
Capacità portante
γ R=1.00
γ R=1.80
Γ R =2.30
coefficienti parziali per le verifiche agli stati limiti ultimi per fondazioni superficiali
Di seguito si riporta il calcolo della resistenza del terreno RD secondo la formula di Brinch-Hansen stato limite
ultimo SLU combinazione1 approccio 1 combinazione 1(A1+M1+R1)
B( larghezza trave m)
RD (resistenza terreno) KN/mq
1
520
1.5
635
2
750
Di seguito si riporta il calcolo della resistenza del terreno RD secondo la formula di Brinch-Hansen stato limite
ultimo SLU combinazione1 approccio 2 combinazione 1(A2+M2+R2)
B( larghezza trave m)
RD (resistenza terreno) KN/mq
1
140
1.5
170
2
190
Di seguito si riporta il calcolo della resistenza del terreno RD secondo la formula di Brinch-Hansen stato limite
ultimo SLU combinazione2 approccio 1 combinazione 1(A1+M1+R3)
B( larghezza trave m)
RD (resistenza terreno) KN/mq
1
225
1.5
280
2
325
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7 SISMICITA’
Con l’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20 marzo 2003 vengono
individuate le zone sismiche sul territorio nazionale e fornite le relative normative tecniche da
adottare per le nuove costruzioni. Tale Ordinanza è entrata in vigore, per gli aspetti inerenti la
classificazione sismica, dal 23 ottobre 2005. Ai sensi dell'allegato 1 il comune di in oggetto è
classificato in Zona 4 per il rischio sismico (rischio basso).
Categorie di sottosuolo
Ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto si può fare riferimento a un approccio
semplificato, che si basa sull’individuazione delle categorie di sottosuolo indicate nella tabella
3.2.II, di cui al punto 3.2.2 Categorie di sottosuolo e condizioni topografiche, capitolo 3 Azioni
sulle costruzioni del D.M. 14/01/2008. Sono state definite cinque classi di terreni (A, B, C, D, E)
identificabili in base ai valori della velocità equivalente VS30 di propagazione delle onde di taglio
entro i primi 30 m di profondità. Nei casi in cui tale determinazione non sia disponibile, la
classificazione può essere effettuata in base ai valori del numero equivalente di colpi della prova
penetrometrica dinamica NSPT nei terreni prevalentemente a grana grossa e della resistenza non
drenata equivalente Cu 30 nei terreni prevalentemente a grana fina.
I terreni costituenti il sottosuolo del sito di studio, per una profondità di 30 m dal p.c.rientrano
mediamente nel profilo stratigrafico individuato con la lettera C ovvero:
Zona sismica
Categoria Suolo: C
(C = Depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate con spessori variabili da
4
diverse decine a centinaia di metri, caratterizzate da valori di Vs30 compresi tra
180 e 360 m/s 15<NSpt<70)
Analisi del rischio sismico
Per l’analisi del rischio sismico dell’area in oggetto si è fatto riferimento all’Allegato 5 alla D.G.R.
n. 8/1566 del 22/12/05. Tale allegato illustra la metodologia per la valutazione dell’amplificazione
sismica locale che prevede tre livelli di approfondimento, di seguito sintetizzati:
1° livello, riconoscimento delle aree passibili di amplificazione sismica sulla base sia di
osservazioni geologiche sia di dati esistenti
2° livello, caratterizzazione semiquantitativa degli effetti di amplificazione attesi nelle aree
perimetrate nella carta di pericolosità sismica locale, che fornisce la stima di risposta sismica nei
terreni in termini di valore di Fattore di Amplificazione (Fa)
3° livello, definizione degli effetti di amplificazione tramite indagini e analisi più
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approfondite.
Il primo livello è obbligatorio per tutti i comuni e prevede l’assegnazione dello scenario di
pericolosità sismica locale dell’area in base alle caratteristiche geologiche, geomorfologiche e
geotecniche dell’area stessa (Tabella 1, Allegato 5, D.G.R. n. 8/1566 del 22/12/05).
In riferimento alle diverse situazioni tipo, riportate nella suddetta tabella, in grado di determinare
gli effetti sismici locali (aree a pericolosità sismica locale – PSL) si effettua l’assegnazione diretta
della classe di pericolosità e conseguentemente dei successivi livelli di approfondimento necessari.
Nel caso dello studio in progetto si ricade all’interno delle zone PSL con sigla Z4b, cioè zona
pedemontana con falda detritica che potrebbe causare amplificazioni litologiche e geometriche.
Il secondo livello è obbligatorio: solo per i comuni ricadenti nella zone sismiche 2 e 3, nelle zone
PSL Z3 e Z4 suscettibili di amplificazioni sismiche morfologiche e litologiche se interferenti con
l’urbanizzato e/o con le aree di espansione urbanistica o per i comuni ricadenti in zona sismica 4,
nelle aree Z3 e Z4 nel caso di costruzioni strategiche e rilevanti ai sensi della D.G.R. n.
14964/2003.
L’area di studio ricade in zona sismica 4 e non è interessata dalla progettazione di edifici strategici
o rilevanti, pertanto non necessita di approfondimento di 2° livello.
Il terzo livello non è obbligatorio nel caso in esame essendo già non necessario il secondo livello.
Stima della pericolosità sismica
Conoscendo le coordinate geografiche dell’area in esame
è stata calcolata l’accelerazione
orizzontale massima attesa su sito di riferimento rigido (ag max), i parametri sismici verticali e
orizzontali (Kv e Kh).
Parametri sismici
Sito in esame:
latitudine 45.865389
longitudine 9.396165
Categoria suolo : C
Categoria topografica T1
classe edificio II
vita nominale opera =50 anni
Di seguito si riportano i valori di sismicità considerando, un opera ordinaria, con vita Nominale 50
anni, e fondazioni superficiali (travi o platee , non paratie)
Tipo di costruzione
Opera ordinaria 2
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Vita nominale opera VN
50 anni
Classe d’uso
II
Coefficiente d’uso CU
1,00
Vita di riferimento Vr
50 anni
Stato Limite
Tr (anni)
ag (g)
Fo
Tc (s)
Operatività SLO
30
0.020
2.617
0.1589
Danno SLD
50
0.025
2.558
0.187
Salvaguardia vita SLV
475
0.054
2.641
0.278
Prevenzione collasso SLC
975
0.066
2.649
0.298
SLO
SLD
SLV
SLC
Ss amplificazione stratigrafica
1.50
1.50
1.50
1.50
Cc coeff funzione categoria
1.93
1.83
1.60
1.56
St amplificazione topografica
1
1
1
1
SLO
SLD
SLV
SLC
Kh
0.006
0.008
0.016
0.020
Kv
0.003
0.004
0.008
0.010
Amax(m/s)
0.289
0.368
0.787
0.968
Beta
0.200
0.200
0.200
0.200
7 CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
E' stata eseguita, nel comune di Lecco (Lc), in Via Monte Sabotino uno studio geologico ai sensi
del D.M. 14-09-2005 “Norme tecniche per le costruzioni” con lo scopo di definire le caratteristiche
stratigrafico-geotecniche dei terreni di fondazione per la costruzione di un nuovo edificio
residenziale.
L’area, caratterizzata da depositi alluvionali antichi frammisti a depositi di versante, si trova in un
contesto geologicamente stabile, non sono presenti rischi di evoluzione naturale pericolosa per le
opere in progetto. Per la caratterizzazione geotecnica del sito sono state eseguite 3 prove
penetrometriche dinamiche continue con attrezzatura standard spinte fino a al rifiuto alla penetrazione
avvenuto a profondità variabili tra -3,20 e -3,40 m da p.c. esistente . Non è stata rilevata la presenza di
falda freatica alla quota imposta fondazioni. In relazione al contesto litostratigrafico, idrogeologico e
geotecnico definito nei paragrafi precedenti sono state analizzate le principali problematiche connesse
alla realizzazione delle opere di fondazione.
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E’stato calcolato il carico ammissibile del terreno attraverso l’equazione di Brinch-Hansen. Il
valore ottenuto varia, in relazione alla geometria di fondazione, ed alla litologia del terreno. Si
rammenta che tale valore è stato calcolato considerando la coesione pari a zero, ed un fattore di
sicurezza Fs=3 (come prescritto dal - D.M.11.3.88.)
I risultati ottenuti (portata ammissibile kg/cm 2) sono riassunti nella seguente tabella in funzione
della larghezza B della fondazione e del rinterro Df :
capacità portante ammissibile (kg\cmq) lato valle
B = 1.00m
B = 1.50m
B=2.00
Df = 0.80 m
1.50
1.70
1.90
Cedimenti (cm)
<1.50
<1.50
<1.50
Di seguito si riporta il calcolo della resistenza del terreno RD secondo la formula di Brinch-Hansen stato limite
ultimo SLU combinazione2 approccio 1 combinazione 1(A1+M1+R3)
B( larghezza trave m)
RD (resistenza terreno) KN/mq
1
225
1.5
280
2
325
In un paragrafo apposito sono stati riportati i parametri geotecnici calcolati secondo le NTC del
14.01.2008 e i valori di Rd secondo i diversi approcci proposti dalla normativa. di seguito si
riporta un riassunto.
Coefficienti parziali Combinazione M1
Parametri geotecnici di progetto KPa
Φ(gradi)
γ φ’ =1.00
γ φ’ d =32
c’ (t/mq)
γ c’=1.00
Trascurabile
γ n (t/mc)
γ n =1.00
γ n d=17
Coefficienti parziale
Combinazione M2
Φ(gradi)
γ γ =1.25
γ φ’ d =26,5
c’ (t/mq)
γ c’ =1.25
Trascurabile
γ n (t/mc)
γ γn=1.00
γ n d=17
Ai sensi dell' O.P.C.M. n° 3274 del 23 marzo 2003 -allegato 1- il comune di Lecco è classificato
in Zona 4 per il rischio sismico (rischio basso). Per quanto concerne le azioni sismiche, per la
progettazione strutturale si dovrà far riferimento a terreni di tipo C.
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