La liquefazione delle sabbie e le NTC2018

In una zona sismica, in particolari condizioni del terreno, si può verificare il fenomeno della liquefazione delle sabbie.

La liquefazione delle sabbie è avvenuta, ad esempio, in seguito al terremoto in Emilia del 2012.

Ma cosa determina la liquefazione delle sabbie? Quali aspetti vanno valutati? Vediamo insieme cosa ci dicono le norme tecniche per le costruzioni 2018.

Perchè avviene la liquefazione del terreno

La liquefazione è un fenomeno che avviene durante terremoti che hanno una magnitudo superiore a 5,5 – ma nella maggior parte dei casi superiore a 6 – e che interessa terreni sabbiosi sciolti che si trovano al di sotto del livello di falda ( sono quindi saturi d’acqua).
A seguito del sisma si genera un incremento della pressione interstiziale (acqua presente negli interstizi); tale aumento di pressione causa l’annullamento della resistenza del terreno e la fuoriuscita di materiale sabbioso misto ad acqua.

In condizioni statiche (cioè senza terremoto) la resistenza del terreno viene espressa mediante questa formula:

In condizioni sismiche questa relazione diventa:

Fattori predisponenti alla liquefazione del terreno

• terreni granulari sotto-falda;
• granulometria uniforme e granuli arrotondati;
• terreni poco addensati e superficiali;
• depositi recenti di natura sedimentaria;
• riporti antropici.

Fattori che scatenano la liquefazione del terreno

• Magnitudo maggiore di 5.5;
• Accelerazione massima > 0.15g;
• Durata del terremoto maggiore di 15-20 secondi.

Normativa di riferimento

• Nove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC18) – Capitolo 8;
• Eurocodice EC8 – Parte V

Verifica della liquefazione delle sabbie

Per verificare se un terreno è suscettibile alla liquefazione, vengono proposti i seguenti metodi:

1. Robertson & Cabal (2015);
2. Variante di Robertson & Cabal (2015);
3. Boulanger & Idriss (2014);
4. Youd et al. (2001);
5. Kayen et al. (2013);
6. Marchetti (2015).

La verifica a liquefazione, secondo le NTC18, può essere omessa quando si manifesta almeno una di queste circostanze:

1. accelerazioni massime attese al piano campagna in assenza di manufatti (condizioni di campo libero) minori di 0,1g;
2. profondità media stagionale della falda superiore a 15 m dal piano campagna, per piano campagna sub-orizzontale e strutture con fondazioni superficiali;
3. depositi costituiti da sabbie pulite con resistenza penetrometrica normalizzata (N1)60>30 oppure qc1N > 180 dove (N1)60 è il valore della resistenza determinata in prove penetrometriche dinamiche ( Standard Penetration Test) normalizzata ad una tensione efficace verticale di 100 kPa e qc1N è il valore della resistenza determinata in prove penetrometriche statiche ( Cone Penetration Test) normalizzata ad una tensione efficace verticale di 100 kPa
4. distribuzione granulometrica esterna alle zone indicate nella Figura (a), nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc<3,5 e in Figura (b) nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc>3,5.

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