Utilizzo di prove penetrometriche statiche a punta elettrica per la stima del potenziale di liquefazione
La prova penetrometrica statica (CPT) è una tecnica di indagine che, per ragioni di costo e di tempo, è stata ed è molto utilizzata in Italia. Sebbene l’uso dcl penetrometro elettrico (CPTe) si stia rapidamente diffondendo anche in Italia, molte banche dati geotecnici esistenti contengono prevalentemente i risultati di prove di tipo meccanico (CPTm), eseguite in tempi e per scopi diversi da diversi operatori. Le banche dati geotecnici sono particolarmente utili per affrontare problemi di geotecnica delle grandi aree, fra cui la microzonazionc dcl territorio per la definizione del rischio sismico. Da molti anni ormai sono state sviluppate procedure semplificate di valutazione del potenziale di liquefazione sismica dai risultati di prove CPTe. L’applicazione di tali procedure alle prove CPTm conduce generalmente ad una sottostima del rischio associato alla liquefazione e quindi a risultati non cautelativi. Obiettivo del presente lavoro è mettere a punto una procedura per rendere utilizzabili anche i risultati delle prove CPTm presenti nella banche dati geotecnici regionali ai fini della valutazione del potenziale di liquefazione sismica in maniera meno precisa, ma comunque accurata.
Differenze tra i risultati di prove CPTe e CPTm
I risultati di prove CPTe e CPTm differiscono fra loro principalmente a causa di:
a) differente geometria della punta dello strumento,
b) differenti modalità di applicazione delle forze che producono l’infissione dello strumento,
c) differenti modalità di acquisizione delle misure di resistenza,
d) possibile deviazione delle aste dalla verticale, corretta nelle prove CPTe e non corretta nelle prove CPTm,
e) differente volume di terreno cui si riferisce il dato acquisito.
Calcolo del Fattore di Sicurezza alla Liquefazione
Il fattore di sicurezza nei confronti della liquefazione (FSL) è definito nel modo seguente:
FSL =CRRM7.5·σv/(CSR)·MSF ·Kσ
con:
CRRM7.5·σv: Rapporto di Resistenza Ciclica per magnitudo M=7.5 e tensione verticale efficace σv=1 atm (Cyclic Resistance Ratio)
MSF: Fattore di Scala della Magnitudo (Magnitude Scale Factor)
Kσ: Fattore di correzione per la tensione litostatica (Overburden Correction Factor)
CSR: Rapporto di Tensione Ciclica (Cyclic Stress Ratio) e può essere determinato mediante la procedura semplificata suggerita da SEED e IDRISS [1982]:
CSR = 0.65· (amax/g) · (σvo/σ’vo) · rd
in cui amax è l’accelerazione massima in superficie, g è l’accelerazione di gravità, σvo e σ’vo le tensioni geostatiche verticali totali ed efficaci, rd coefficiente di riduzione delle tensioni
La resistenza ciclica alla liquefazione CRR
La resistenza ciclica alla liquefazione CRR può essere valutata da prove cicliche di laboratorio o da correlazioni empiriche basate su risultati di prove e misure in sito (NSPT, CPTM, CPTE). Il diagramma di flusso illustra chiaramente come calcolare la CRR7.5 (P. K. Robertson e K.L. Cabal – 2012)
Equazioni di regressioni CPTE funzione di CPTM
Tramite le seguenti equazioni di regressione vengono ricalcolate le resistenze corrette per punta elettrica per due modelli di calcolo (Juang et al. 2006, Boulanger e Idriss 2014), quindi ricalcolate tutte le grandezze funzione di qc1Ncs (CRRM7.5·σ, MSF, Kσ, ecc.):
qc1Ncs,e=0.8714·qc1Ncs,m+4.3138 (Juang et al. 2006)
qc1Ncs,e=0.0260·qc1Ncs,m1.5611+49.6590 (Boulanger e Idriss 2014)
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