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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




                     Master di II livello in
                 PROGETTAZIONE GEOTECNICA
                    (II edizione, anno accademico 2011-12)




Studio del completamento delle vasca di colmata
di Fiumicino: Aspetti geotecnici


Relatore:                                                        Allievo
Prof. Ing. Salvatore Miliziano                                   Tajura Getachew OSSA
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




Il problema:
La vasca di colmata è stata costruita per il
refluimento dei terreni di scavo dal canale
del porto di Fiumicino e dalla darsena




         Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




Situazione attuale della vasca
 Il materiale dragato è attualmente
  sino a quota -0.5m slm
 il ristagno d’acqua meteorica fino
  +0.00m slm
     Provoca cattivo odore
     Crea habitat non igienici




      Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
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    Il nuovo porto di Fiumicino
La zona dalla vasca è inclusa nel nuovo
progetto del porto di Fiumicino che destina
la zona a piazzale di stoccaggio con quota
finale +2.00m slm con il carico di 40-60kPa




          Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
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 Interventi:
 Eliminare l’acqua con
  riempimento di materiale
  grossolana fino a quota di +2.00m
   (Lavoro in corso)




 Precarico per migliorare la
  resistenza e ridurre il tempo di
  consolidazione durante l’opere e
  successiva sistemazione finale del
  piazzale (oggetto della tesi)




        Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




Caratteristiche geotecniche dei terreni di fondazione e dei
terreni di dragaggio
Sono state fatte alcune indagini geotecniche in varie
  epoche
   Indagine 1998
   Indagine 2005
   Indagine 2008
   Indagine 2012




     Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
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 La stratigrafia sabbia Limosa
                                                                                     La falda

Sabbia - sabbia limosa
                                                                                                   0.5 m
    Mediamente addensata
                                             Materiale dragato (Limo argilloso-sabbioso)
     γ medio 19kN/m3                                                                              4.0 m
    Densità relativa 40 – 60%
    Angolo di attrito 34- 37°
    (36°) Modulo di Young 12                                Sabbia - sabbia limosa                10 m
    MPa




                                                                 Argilla_Limosa
                                                                                                  60 m




        Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
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                 La stratigrafia (argilla limosa)
  Alluvioni recenti del Tevere per                                                                  La falda
     spessori elevati: 60-70 m
       Argille , limo organico tenero                                                                          0.5
                                                                                                                m
       Normalmente consolidate                                                  Materiale dragato (Limo
                                                                                 argilloso - sabbioso)          4.0 m
La formazione di argilla limosa con frazione di sabbia
   fino 20%
      Contenuto di acqua naturale prossimo al limite
        liquido. L’indice di consistenza molto bassa                                     Sabbia - sabbia        10 m
      Peso di volume 17.5 kN/m3                                                         limosa

      L’indice dei vuoti circa 1
  La resistenza al taglio bassa
               Coesione trascurabile
               Angolo di attrito 23°
        La caratteristiche della rigidezza                                                  Argilla_Limosa
      o    L’indice di compressibilità 0.27-0.5 (0.35)                                                          60
                                                                                                                m
      o    L’indice di rigonfiamento medio circa 0.06
      o    Il modulo edometrico è inferiore a 5MPa
      o    Il coefficiente di permeabilità è di 1.5 E-08m/s


         Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
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                                                                      Analisi della granulometria

                                         campio profon
                                         ne     dità (m) Argilla Limo Sabbia Ghiaia

                                         A1                    2        20     30         35    15
                                         A2                    2        25     50         22     3
                                         H1                    2        40     55           5    0
                                         J1                    2        22     50         24     4
                                         K1                  1.5        18     40         42     0
                                         K2                  2.5        20     30         42     8
                                         B1                    1         7     18         67     8
                                         B2
Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA               2         5     15         75
                                                     (II edizione, anno accademico 2011-12)      5
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Carta di Casagrande                                         Tabella 2 L’indice di Atterberg

                                                                                    Limite di Atterberg
                                                          profon
                                                    campi dità Limite Limite      Indice di
                                                     one   (m) liquide plasticità plasticità


                                                       A1                 2        71.8      37.6         34.2
                                                       A2                 2        68.6      35.3         33.5
                                                       H1                 2        78.0      35.3         42.7
                                                       J1                 2        61.5      31.2         30.3
                                                       K1              1.5         50.4      27.5         22.9
                                                       K2              2.5         53.7      30.6         23.1


  Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
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Modellazione geotecnica

 Nella modellazione geotecnica
   per tenere conto della non
  linearità dell’argilla e cogliere
  meglio le sovrappressioni
  indotte in fase di carico, è
  stato adottato il modello di
  Cam Clay modificato
  implementato in Flac2D.
 Per la sabbia limosa è stato
  utilizzato un modello elastico
  lineare perfettamente plastico.




    Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
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I parametri del modello e legame costitutivo
Materiale di riempimento
   Materiale grossolano (modello elastico lineare)
      Peso di volume 18 kN/m3
      Modulo di Young 8MPa

      Coefficiente di Poisson 0.25

Materiale sabbia limosa (elastico-lineare)
      Peso di volume 19kN/m3
      Modulo di Young 10 mPa

      Coefficiente di Poisson 0.25




     Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
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I parametri del modello e
legame costitutivo                                          Limo argilloso- (materiale nella
                                                               vasca (modello Cam Clay)
                                                                 Peso di volume 14kN/m3
                                                                M              0.648 (φ ‘ =17°)
                                                                 Lambda        0.197
                                                                 Kappa         0.049
 Argilla limosa (modello Cam
  Clay)                                                         N              3.363
      Peso di volume       17kN/m3                              mp1          1kPa
      M                  0.898 (φ ‘ =23°)
                                                                ν      0.3
      Lambda             0.117
      Kappa              0.026
      N                  2.649
      mp1                1kPa
      ν                  0.3


          Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




                Modellazione numerica – Flac2d
E’ stata modellata una
colonna di terreno
ipotizzando condizioni
edometriche.
La dimensione degli
elementi della mesh è di 25
cm. La lunghezza totale
della colonna è di 75 m.




      Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




Modellazione numerica – Flac2d
Fasi della modellazione:
•Inizializzazione del Cam Clay a partire dai valori di p’ e q in sito,
ipotizzando il terreno normalmente consolidato.
• Applicazione di un precarico fino a quota +4m slm con step di un metro
in condizioni non drenate
•Dissipazioni delle pressioni interstiziali conseguenti all’applicazione del
precarico con un’analisi di consolidazione
• Applicazione di un ulteriore precarico fino a quota +7m slm con step di
un metro in condizioni non drenate
•Dissipazioni delle pressioni interstiziali conseguenti all’applicazione
dell’ulteriore precarico con un’analisi di consolidazione

-Sono inoltre state ripetute le analisi ipotizzando che l’applicazione del
carico avvenga direttamente in condizioni drenate

     Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
Sviluppo della pressione interstiziale nel limo argillosa (dragaggio) in varia fasi
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Spostamento verticale nel tempo di alcuni punti nella fase consolidazione
(materiale nella vasca)




      Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




Sviluppo di pressione interstiziale nella argilla limosa
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




Spostamento verticale nel tempo di alcuni punti nella fase di consolidazione
(argilla limosa)




      Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




Cedimenti
 I cedimenti complessivi sono di seguito sintetizzati:

 Precarico di 4 m e consolidazione:
        spostamento massimo                                                 1.56 m
        cedimento della vasca                                               56.9cm
         tempi di consolidazione                                            12.5anni
        cedimento della argilla limosa                                      85.7 cm
        tempi di consolidazione                                             67anni
 Precarico di 4 m in condizioni drenate:
        spostamento massimo                                                 1.66 m
        cedimento della vasca                                               66.2cm
        cedimento della argilla limosa                                      82.2cm
     Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
Cedimenti

Precarico di 7 m e consolidazione:
      spostamento massimo           2.336 m
      cedimento della limo argillosa      79.4cm
      cedimento della argilla limosa      1.406m

Precarico di 7 m in condizioni drenate:
      spostamento massimo           2.208 m
      cedimento della limo argillosa      78.4cm
      cedimento della argilla limosa      1.304m
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA




Conclusioni
Lunga durata di consolidazione
 Non è possibile velocizzare il processo di
   consolidazione per la presenza di
   geomembrana sotto il dragaggio
 È raccomandato limitare il carico nella zona
 Possibilità di dreni orizzontali ??




    Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
VI RINGRAZIO PER LA
  VOSTRA ATTENZIONE

DIO VI BENEDICA TUTTI !!




SPECIAL THANKS TO
Prof. Ing. SALVATORE
      MILIZIANO



                              THANKS TO
                               Ing: Di Sotto
                                Anotonello
                           Ing: Rotisciani Giada

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Tesi finale

  • 1. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12) Studio del completamento delle vasca di colmata di Fiumicino: Aspetti geotecnici Relatore: Allievo Prof. Ing. Salvatore Miliziano Tajura Getachew OSSA
  • 2. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Il problema: La vasca di colmata è stata costruita per il refluimento dei terreni di scavo dal canale del porto di Fiumicino e dalla darsena Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 3. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Situazione attuale della vasca  Il materiale dragato è attualmente sino a quota -0.5m slm  il ristagno d’acqua meteorica fino +0.00m slm  Provoca cattivo odore  Crea habitat non igienici Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 4. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Il nuovo porto di Fiumicino La zona dalla vasca è inclusa nel nuovo progetto del porto di Fiumicino che destina la zona a piazzale di stoccaggio con quota finale +2.00m slm con il carico di 40-60kPa Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 5. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Interventi:  Eliminare l’acqua con riempimento di materiale grossolana fino a quota di +2.00m (Lavoro in corso)  Precarico per migliorare la resistenza e ridurre il tempo di consolidazione durante l’opere e successiva sistemazione finale del piazzale (oggetto della tesi) Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 6. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Caratteristiche geotecniche dei terreni di fondazione e dei terreni di dragaggio Sono state fatte alcune indagini geotecniche in varie epoche Indagine 1998 Indagine 2005 Indagine 2008 Indagine 2012 Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 7. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA La stratigrafia sabbia Limosa La falda Sabbia - sabbia limosa 0.5 m Mediamente addensata Materiale dragato (Limo argilloso-sabbioso) γ medio 19kN/m3 4.0 m Densità relativa 40 – 60% Angolo di attrito 34- 37° (36°) Modulo di Young 12 Sabbia - sabbia limosa 10 m MPa Argilla_Limosa 60 m Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 8. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA La stratigrafia (argilla limosa)  Alluvioni recenti del Tevere per La falda spessori elevati: 60-70 m  Argille , limo organico tenero 0.5 m  Normalmente consolidate Materiale dragato (Limo argilloso - sabbioso) 4.0 m La formazione di argilla limosa con frazione di sabbia fino 20%  Contenuto di acqua naturale prossimo al limite liquido. L’indice di consistenza molto bassa Sabbia - sabbia 10 m  Peso di volume 17.5 kN/m3 limosa  L’indice dei vuoti circa 1 La resistenza al taglio bassa  Coesione trascurabile  Angolo di attrito 23° La caratteristiche della rigidezza Argilla_Limosa o L’indice di compressibilità 0.27-0.5 (0.35) 60 m o L’indice di rigonfiamento medio circa 0.06 o Il modulo edometrico è inferiore a 5MPa o Il coefficiente di permeabilità è di 1.5 E-08m/s Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 9. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Analisi della granulometria campio profon ne dità (m) Argilla Limo Sabbia Ghiaia A1 2 20 30 35 15 A2 2 25 50 22 3 H1 2 40 55 5 0 J1 2 22 50 24 4 K1 1.5 18 40 42 0 K2 2.5 20 30 42 8 B1 1 7 18 67 8 B2 Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA 2 5 15 75 (II edizione, anno accademico 2011-12) 5
  • 10. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Carta di Casagrande Tabella 2 L’indice di Atterberg Limite di Atterberg profon campi dità Limite Limite Indice di one (m) liquide plasticità plasticità A1 2 71.8 37.6 34.2 A2 2 68.6 35.3 33.5 H1 2 78.0 35.3 42.7 J1 2 61.5 31.2 30.3 K1 1.5 50.4 27.5 22.9 K2 2.5 53.7 30.6 23.1 Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 11. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Modellazione geotecnica Nella modellazione geotecnica per tenere conto della non linearità dell’argilla e cogliere meglio le sovrappressioni indotte in fase di carico, è stato adottato il modello di Cam Clay modificato implementato in Flac2D. Per la sabbia limosa è stato utilizzato un modello elastico lineare perfettamente plastico. Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 12. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA I parametri del modello e legame costitutivo Materiale di riempimento Materiale grossolano (modello elastico lineare)  Peso di volume 18 kN/m3  Modulo di Young 8MPa  Coefficiente di Poisson 0.25 Materiale sabbia limosa (elastico-lineare)  Peso di volume 19kN/m3  Modulo di Young 10 mPa  Coefficiente di Poisson 0.25 Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 13. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA I parametri del modello e legame costitutivo  Limo argilloso- (materiale nella vasca (modello Cam Clay)  Peso di volume 14kN/m3 M 0.648 (φ ‘ =17°)  Lambda 0.197  Kappa 0.049  Argilla limosa (modello Cam Clay) N 3.363  Peso di volume 17kN/m3  mp1 1kPa  M 0.898 (φ ‘ =23°) ν 0.3  Lambda 0.117  Kappa 0.026  N 2.649  mp1 1kPa  ν 0.3 Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 14. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Modellazione numerica – Flac2d E’ stata modellata una colonna di terreno ipotizzando condizioni edometriche. La dimensione degli elementi della mesh è di 25 cm. La lunghezza totale della colonna è di 75 m. Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 15. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Modellazione numerica – Flac2d Fasi della modellazione: •Inizializzazione del Cam Clay a partire dai valori di p’ e q in sito, ipotizzando il terreno normalmente consolidato. • Applicazione di un precarico fino a quota +4m slm con step di un metro in condizioni non drenate •Dissipazioni delle pressioni interstiziali conseguenti all’applicazione del precarico con un’analisi di consolidazione • Applicazione di un ulteriore precarico fino a quota +7m slm con step di un metro in condizioni non drenate •Dissipazioni delle pressioni interstiziali conseguenti all’applicazione dell’ulteriore precarico con un’analisi di consolidazione -Sono inoltre state ripetute le analisi ipotizzando che l’applicazione del carico avvenga direttamente in condizioni drenate Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 16. Sviluppo della pressione interstiziale nel limo argillosa (dragaggio) in varia fasi
  • 17. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Spostamento verticale nel tempo di alcuni punti nella fase consolidazione (materiale nella vasca) Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 18. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Sviluppo di pressione interstiziale nella argilla limosa
  • 19. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Spostamento verticale nel tempo di alcuni punti nella fase di consolidazione (argilla limosa) Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 20. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Cedimenti I cedimenti complessivi sono di seguito sintetizzati: Precarico di 4 m e consolidazione: spostamento massimo 1.56 m cedimento della vasca 56.9cm tempi di consolidazione 12.5anni cedimento della argilla limosa 85.7 cm tempi di consolidazione 67anni Precarico di 4 m in condizioni drenate: spostamento massimo 1.66 m cedimento della vasca 66.2cm cedimento della argilla limosa 82.2cm Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 21. Cedimenti Precarico di 7 m e consolidazione: spostamento massimo 2.336 m cedimento della limo argillosa 79.4cm cedimento della argilla limosa 1.406m Precarico di 7 m in condizioni drenate: spostamento massimo 2.208 m cedimento della limo argillosa 78.4cm cedimento della argilla limosa 1.304m
  • 22. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTURALE E GEOTECNICA Conclusioni Lunga durata di consolidazione Non è possibile velocizzare il processo di consolidazione per la presenza di geomembrana sotto il dragaggio È raccomandato limitare il carico nella zona Possibilità di dreni orizzontali ?? Master di II livello in PROGETTAZIONE GEOTECNICA (II edizione, anno accademico 2011-12)
  • 23. VI RINGRAZIO PER LA VOSTRA ATTENZIONE DIO VI BENEDICA TUTTI !! SPECIAL THANKS TO Prof. Ing. SALVATORE MILIZIANO THANKS TO Ing: Di Sotto Anotonello Ing: Rotisciani Giada