relazione geologica e geotecnica

CASADIO & CO.
Studio Tecnico Associato
di Casadio e Zaffagnini
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P.I. 03480110406
RELAZIONE GEOLOGICA E GEOTECNICA
Committente: SolHar Piangipane Srl
REALIZZAZIONE DI UN IMPIANTO
FOTOVOLTAICO CONNESSO ALLA RETE
ELETTRICA DI DISTRIBUZIONE
Potenza = 1 960 kW
SITO PRESSO LA DISCARICA DI PIANGIPANE,
COMUNE DI RAVENNA
DATA:20/12/2011
Dott. Geol. Fabio Zaffagnini
Casadio & Co. – geologia acustica ambiente
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Casadio & Co. – geologia acustica ambiente
Committente: SolHar Piangipane Srl
RELAZIONE GEOLOGICA E GEOTECNICA
PER LA REALIZZAZIONE DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO CONNESSO ALLA RETE ELETTRICA DI
DISTRIBUZIONE Potenza = 1 960 kW SITO PRESSO LA DISCARICA DI PIANGIPANE,
COMUNE DI RAVENNA
SOMMARIO
PREMESSA .....................................................................................................................................................4
NORMATIVA DI RIFERIMENTO .....................................................................................................................4
DESCRIZIONE DELL'INTERVENTO...............................................................................................................5
MORFOLOGIA E GEOLOGIA DEL TERRITORIO ..........................................................................................5
MODELLO GEOTECNICO ..............................................................................................................................6
ELEMENTI DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA...........................................................................................6
PROFONDITÀ FONDALE, CARICO AMMISSIBILE E CEDIMENTI ...............................................................8
CONCLUSIONI ..............................................................................................................................................12
Casadio & Co. – geologia acustica ambiente
PREMESSA
La presente relazione geologica è stata commissionata allo scrivente allo scopo di verificare le condizioni
geologiche, geotecniche e l’idoneità di un'area, sulla quale sarà realizzato un campo fotovoltaico presso un’area
di discarica esaurita in località Piangipane, comune di Ravenna.
Alla presente relazione sono allegati:
-
corografia a scala 1:5.000;
-
planimetria area d'intervento a scala 1:1000;
NORMATIVA DI RIFERIMENTO
Relativamente alla parte geologica, si fa riferimento alle seguenti normative:
1. Decreto Ministeriale 14.01.2008 Testo Unitario - Norme Tecniche per le Costruzioni Consiglio Superiore dei
Lavori Pubblici
2. Istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008.
Circolare 2 febbraio 2009. Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici
3. Pericolosità sismica e Criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale. Allegato al voto n.
36 del 27.07.2007
4. Eurocodice 8 (1998) Indicazioni progettuali per la resistenza fisica delle strutture Parte 5: Fondazioni,
strutture di contenimento ed aspetti geotecnici (stesura finale 2003)
5. Eurocodice 7.1 (1997) Progettazione geotecnica – Parte I : Regole Generali . - UNI
6. Eurocodice 7.2 (2002) Progettazione geotecnica – Parte II : Progettazione assistita da prove di laboratorio
(2002). UNI
7. Eurocodice 7.3 (2002) Progettazione geotecnica – Parte II : Progettazione assistita con prove in sito(2002).
UNI
Relativamente alla parte geotecnica, si fa riferimento alle seguenti normative:
1. Decreto Ministeriale 14.01.2008 Testo Unitario - Norme Tecniche per le Costruzioni Consiglio Superiore dei
Lavori Pubblici
2. Istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008.
Circolare 2 febbraio 2009. Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici
3. Pericolosità sismica e Criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale. Allegato al voto n.
36 del 27.07.2007
4. Eurocodice 8 (1998) Indicazioni progettuali per la resistenza fisica delle strutture
5. Parte 5: Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici (stesura finale 2003)
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6. Eurocodice 7.1 (1997) Progettazione geotecnica – Parte I : Regole Generali . - UNI
7. Eurocodice 7.2 (2002) Progettazione geotecnica – Parte II : Progettazione assistita da prove di laboratorio
(2002). UNI
8. Eurocodice 7.3 (2002) Progettazione geotecnica – Parte II : Progettazione assistita con prove in sito(2002).
UNI
DESCRIZIONE DELL'INTERVENTO
Il progetto prevede la messa in posa di pannelli fotovoltaici montati su platee di fondazione di dimensione di
dimensione 2.4 x 6 appoggiate sulla superficie del capping, a seguito una leggera operazione di scotico.
MORFOLOGIA E GEOLOGIA DEL TERRITORIO
Dal punto di vista morfologico, l'area è pianeggiante
alla quota di circa 1,7 m s.l.m..
Essa ricade dal punto di vista geologico all’interno
dei depositi alluvionali di pianura classificati come
AES8a Unità di Ravenna, e caratterizzati da limi e
argille prevalenti.
L’area in passato è stata occupata da una cava per
l’estrazione di argilla, poi trasformata in discarica per
inerti.
Il corpo di discarica raggiunge la profondità di circa
5-6 m dal piano campagna ed è stata ricoperta da
uno strato di 1 m di terra.
La stratigrafia è seguito riassunta:
Livello
m
0-1
1-5.5
5.5
Descrizione
Terreno
Inerti
Limi e argille
Da prove condotte nei pressi dell’area, rese pubbliche dalla regione Emilia Romagna (223140C022), si evince
che la falda sia presente alla profondità indicativa di 2 m circa, ma è possibile che essa subisca forti fluttuazioni
stagionali.
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MODELLO GEOTECNICO
Non essendo possibile condurre indagini geognostiche all’interno di un corpo di discarica, si considerano valori
cautelativi, riconducendo gli inerti a valori comparabili a ghiaie e sabbie non particolarmente consolidate.
Il modello geotecnico del sito può quindi essere così semplificato:
Livello
m
0-1
1-5.5
5.5
Descrizione
Terreno
Inerti
Limi e argille

t/m3
1.8
1.7
1.8

°
15
25
0
cu
Kg/cm2
0
0
0.6
E
Kg/cm2
30
150
50
ELEMENTI DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
La nuova normativa in materia sismica impone un approccio più attento relativamente alle azioni indotte da
eventi sismici di particolare entità, agenti sulla struttura degli edifici.
Tali eventi sismici sono in primo luogo descritti in termini di accelerazione di picco su sottosuolo rigido (PGA),
valore proposto in base alla nuova classificazione sismica nazionale, che distribuisce i vari comuni del territorio
nazionale in 4 categorie.
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Procedendo con le azioni di progetto si passa poi ai cosiddetti “effetti di sito”, che modificano l’azione sismica di
partenza, in base alla litologia dei depositi attraversati dalle onde sismiche prima di pervenire all’edificio di
progetto.
Le varie tipologie di sottosuolo sono discriminate sulla base delle velocità di propagazione delle onde S e sono
state raggruppate in 5 + 2 categorie.
Il valore indicativo di tali velocità è definito dalla media pesata su uno spessore di 30 m delle velocità misurate
vs,30. In alternativa si utilizzano dei parametri corrispondenti, meno significativi, rappresentati dal valore della
coesione non drenata cu o del numero di colpi NSPT.
Qui di seguito è mostrata la tabella di identificazione dei tipi di sottosuolo:
Descrizione del profilo stratigrafico
A
B
C
D
E
S1
S2
Formazioni litoidi o suoli omogenei molto rigidi Caratterizzati da
Vs30 > 800 m/s, comprendenti eventuali strati di alterazione
superficiale di spessore massimo pari a 5 m
Depositi di sabbie o ghiaie molto addensate o argille molto
consistenti Con spessori di diverse decine di metri, caratterizzati
da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la
profondità e da valori di Vs30 compresi tra 360 e 800 m/s (oppure
resistenza penetrometrica NSPT > 50, o coesione non drenata cu >
250 kPa)
Depositi di sabbie o ghiaie mediamente addensate o argille di
media consistenza Con spessori variabili da diverse decine a
centinaia di metri, caratterizzati da valori di Vs30 compresi tra 180
e 360 m/s (15 < NSPT < 50, 70 < cu < 250 kPa)
Depositi di terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure
coesivi da poco a mediamente consistenti Caratterizzati da valori
di Vs30 < 180 m/s (NSPT < 15, cu < 70 kPa)
Profili di terreno costituiti da strati superficiali alluvionali Con
valori di Vs30 simili a quelli dei tipi C o D e spessore compreso tra
5 e 20 m, giacenti su di un substrato di materiale più rigido con
Vs30 > 800 m/s
Depositi costituiti da, o che includono, uno strato spesso
almeno 10 m di argille/limi di bassa consistenza, con elevato
indice di plasticità (PI > 40) e contenuto d’acqua,
caratterizzati da valori di Vs30 < 100 m/s (10 < cu < 20 kPa)
Depositi di terreni soggetti a liquefazione, di argille sensitive,
o qualsiasi altra categoria di terreno non classificabile nei tipi
precedenti
Vs30 (m/s) NSPT
Cu
(kPa)
> 800
-
-
360 – 800
> 50
> 250
180 – 360
15 – 50
70 – 250
< 180
< 15
< 70
< 100
-
10 – 20
In base alla tipologia di terreno di fondazione, l’Ordinanza dispone uno spettro di risposta elastico orizzontale
tipico, che individua la risposta della struttura dell’edificio ai movimenti impressi dal terreno.
Quindi dato un generico accelerogramma, è possibile calcolare i valori massimi Se delle accelerazioni indotte,
espresse in funzione dei periodi propri T dell’edificio, assegnato un valore limitato di coefficiente di smorzamento
.
In base alla classificazione sismica del sottosuolo, il terreno di studio ricade all’interno della classe C.
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PROFONDITÀ FONDALE, CARICO AMMISSIBILE E CEDIMENTI
Metodi di Calcolo
Nelle verifiche della portata del terreno sono state considerate le condizioni così come stabilite dalle N.T.C. 2008
Approccio 2. L’approccio 2 si basa sul concetto dei coefficienti di sicurezza parziali e considera una serie di
combinazioni (A1-M1-R3) che incrementano le azioni di progetto, lasciano invariati i singoli parametri
caratteristici del terreno e riducono il valore finale di resistenza.
Le verifiche condotte sono allo SLU (riferiti allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione
della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali che compongono la
fondazione stessa) e allo SLE (relativi agli spostamenti e alle distorsioni del terreno compatibilmente con i
requisiti prestazionali della struttura in elevazione).
Verifica al carico limite
Il rapporto fra il carico limite in fondazione e la componente normale della risultante dei carichi trasmessi sul
terreno di fondazione deve essere superiore a q. Cioè, detto Qu, il carico limite ed R la risultante verticale dei
carichi in fondazione, deve essere:
Qu / R >= q
Le espressioni di Hansen per il calcolo della capacità portante si differenziano a seconda della presenza o meno
di un terreno puramente coesivo (=0) e si esprimono nel modo seguente:
Caso generale
qu = cNcscdcicbcgc + qNqsqdqiqbqgq + 0.5B Nsdibg
'
Caso di terreno puramente coesivo =0
qu = 5.14c(1+sc+dc-ic-bc-gc) + q
in cui dc, dq, d, sono i fattori di profondità; sc, sq, s, sono i fattori di forma; ic, iq, i, sono i fattori di inclinazione del
carico; bc, bq, b, sono i fattori di inclinazione del piano di posa; i fattori gc, gq g sono i fattori d'inclinazione del
pendio.
I fattori Nc, Nq, N sono espressi come:
Nq = etgKp
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Nc = (Nq - 1)ctg
N = 1.5(Nq - 1)tg
Caso di terreno stratificato
Le formule riportate precedentemente sono valide nel caso di un terreno che permane omogeneo in profondità.
Nel caso di terreno stratificato occorre mediare le caratteristiche che intervengono nelle suddette formule (angolo
di attrito, coesione, peso di volume, etc…). In tali operazioni di media, entrano in gioco solo gli strati interessati
dal potenziale cuneo di rottura che si sviluppa al di sotto della fondazione.
Verifica della portanza per carichi orizzontali (scorrimento)
Per la verifica a scorrimento lungo il piano di fondazione deve risultare che la somma di tutte le forze parallele al
piano di posa che tendono a fare scorrere la fondazione deve essere minore di tutte le forze, parallele al piano di
scorrimento, che si oppongono allo scivolamento, secondo un certo coefficiente di sicurezza. La verifica a
scorrimento sisulta soddisfatta se il rapporto fra la risultante delle forze resistenti allo scivolamento Fr e la
risultante delle forze che tendono a fare scorrere la fondazione F s risulta maggiore di un determinato coefficiente
di sicurezza s
Eseguendo il calcolo mediante gli Eurocodici si può impostare s>=1.0
Fr / Fs >= s
Le forze che intervengono nella Fs sono: la componente della spinta parallela al piano di fondazione e la
componente delle forze d'inerzia parallela al piano di fondazione.
La forza resistente è data dalla resistenza d'attrito e dalla resistenza per adesione lungo la base della fondazione.
Detta N la componente normale al piano di fondazione del carico totale gravante in fondazione e indicando con f
l'angolo d'attrito terreno-fondazione, con ca l'adesione terreno-fondazione e con Br la larghezza della fondazione
reagente, la forza resistente può esprimersi come
Fr = N tg f + caBr
La Normativa consente di computare, nelle forze resistenti, una aliquota dell'eventuale spinta dovuta al terreno
posto a valle della fondazione. In tal caso, però, il coefficiente di sicurezza deve essere aumentato
opportunamente. L'aliquota di spinta passiva che si può considerare ai fini della verifica a scorrimento non può
comunque superare il 30 percento.
Per quanto riguarda l'angolo d'attrito terra-fondazione, f, diversi autori suggeriscono di assumere un valore di f
pari all'angolo d'attrito del terreno di fondazione.
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Calcolo delle tensioni indotte
Metodo di Boussinesq
Il metodo di Boussinesq considera il terreno come un mezzo omogeneo elastico ed isotropo. Dato un carico
concentrato Q, applicato in superficie, la relazione di Boussinesq fornisce la seguente espressione della tensione
verticale indotta in un punto P(x,y,z) posto alla profondità z:
3
3Qz
qv = –––––––
5
2R
dove R= (x +y +z ).
2
2
2
Per ottenere la pressione indotta da un carico distribuito, occorre integrare tale espressione su tutta l'area di
carico, considerando il carico Q come un carico infinitesimo agente su una areola dA. L'integrazione analitica di
questa espressione si presenta estremamente complessa specialmente nel caso di carichi distribuiti in modo non
uniforme. Pertanto si ricorre a metodi di soluzione numerica. Dato il carico agente sulla fondazione, si calcola il
diagramma delle pressioni indotto sul piano di posa della fondazione. Si divide l'area di carico in un elevato
numero di aree rettangolari, a ciascuna delle quali compete un carico dQ: la tensione indotta in un punto P(x,y,z),
posto alla profondità z, si otterrà sommando i contributi di tutte le aree di carico calcolati come nella formula di
Boussinesq.
Cedimenti della fondazione
Metodo Edometrico
Il metodo edometrico è il classico procedimento per il calcolo dei cedimenti in terreni a grana fina, proposto da
Terzaghi negli anni '20.
L'ipotesi edometrica è verificata con approssimazione tanto migliore, quanto minore è il valore del rapporto tra lo
spessore dello strato compressibile e la dimensione in pianta della fondazione. Il metodo risulta dotato di ottima
approssimazione anche nei casi di strati deformabili di grande spessore.
L'implementazione del metodo è espressa secondo la seguente espressione:
n i
H =  ––––––– zi
i=1 Eed,i
dove
 è la tensione indotta nel terreno, alla profondità z, dalla pressione di contatto della fondazione;
Eed è il modulo elastico determinato attraverso la prova edometrica e relativa allo strato i-esimo;
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z rappresenta lo spessore dello strato i-esimo in cui è stato suddiviso lo strato compressibile e per il quale si
conosce il modulo elastico.
Risultati
Sulla base della parametrizzazione sopra descritta e considerando una platea di dimensioni 2.4 x 6 m impostata
in superficie, la portanza calcolata è pari a 1.26 mentre i cedimenti presunti sono pari a 0.38 cm, valore
accettabile.
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CONCLUSIONI
L’intervento oggetto di questa relazione consiste nella realizzazione di un campo fotovoltaico presso una
discarica in località Piangipane, Comune di Ravenna.
Dal punto di vista morfologico, l'area ricade all'interno di un'area pianeggiante, alla quota di 1.7 m s.l.m.
La falda è considerata presente alla quota di 2 m dal p.c. ma è possibile che essa risalga sensibilmente anche
solo per capillarità.
Dal punto di vista sismico, il terreno appartiene alla classe C.
Da quanto sopra accertato, l’intervento è realizzabile, occorre però attenersi ai seguenti consigli operativi:
1. per fondazioni indicative a platea di dimensioni 2.4 x 6 m circa appoggiate in superficie, la capacità portante
2
è pari a 1.26 kg/cm e affinché i requisiti normativi siano soddisfatti (Fs >=2.3) è bene che nelle varie
2
combinazioni il carico allo SLU non superi il valore di 0.54 kg/cm ; in termini di SLE è bene non superare il
2
carico di esercizio medio in condizioni statiche (in assenza di sisma, vento, neve...) di 0.40 kg/cm ;
2. affinché la verifica allo scorrimento sia soddisfatta è necessario non superare un carico laterale pari a
1270.82 kg;
Forlì, 20 Dicembre 2011
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