GEOTECNICA IN SITO

 

 

 

La geognostica legata alla realizzazione di nuovi manufatti rappresenta il settore per il quale l’azienda Prove Penetrometriche srl è nata e si è specializzata nel tempo, attraverso una sempre più ampia offerta di servizi.

Con l’entrata in vigore delle “Nuove Norme Tecniche per le costruzioni” (DM 14/01/2008), l’esecuzione di prove geognostiche in sito assume, più di prima, una rilevanza di primo piano nella caratterizzazione e modellazione geologica del terreno, finalizzata alla progettazione geotecnica e alla conseguente realizzazione di nuove costruzioni.

In particolare le indagini geotecniche in sito che Prove Penetrometriche srl propone, rispondono alle direttive del paragrafo 6.2.2. di tale decreto, dove viene prescritta l’esecuzione e la certificazione di indagini geognostiche solo a laboratori iscritti in uno speciale elenco del Servizio Tecnico Centrale del Ministero Infrastrutture e Trasporti.

Infatti, Prove Penetrometriche srl ha ottenuto apposita Concessione ministeriale per l’esecuzione di indagini in sito (settore C) e relativa emissione di certificati ufficiali.

In particolare la nostra azienda è in grado di eseguire e certificare le seguenti prove in sito:

Sondaggi a carotaggio continuo o a distruzione di nucleo

con messa in posa di piezometri o inclinometri, esecuzione prove SPT, Vane Test in foro e prelievo di campioni indisturbati tipo Shelby, Osterberg, Denison, utilizzo di carotieri semplici T1, doppi T2 ed ambientali;

Prove penetrometriche statiche

con punta Begemann (CPT) o con punta elettrica/piezocono (CPTE/CPTU)

Prove penetrometriche dinamiche SCPT

Prove di carico su piastra

Prove CBR in sito

Determinazione della densità in sito

A queste si aggiungono altre prove geognostiche in sito, per le quali si possono emettere specifici Rapporti di Prova:

Prove penetrometriche dinamiche

DL-20 (60°), DPH, DPSH

Tutte le indagini in sito sono effettuate da personale esperto, laureato in scienze geologiche, spesso con numerosi anni di lavoro alle spalle, con l’ausilio, quando necessario, di operai specializzati.

Le prove sono eseguite per mezzo di attrezzature consone, notevolmente professionalizzate, conformi alle normative di sicurezza ed adeguate ad eseguire indagini accurate anche a profondità significative. Gli strumenti di misura, dove applicabile, vengono tarati, almeno ogni sei mesi, presso il Politecnico di Milano, centro di taratura SIT n. 104.

Per effettuare tali prove vengono utilizzate le seguenti strumentazioni:

Penetrometro statico Gouda da 200 kN

(per prove CPT e CPTU) penetrometriche dinamiche SCPT

Penetrometro statico/dinamico Pagani TG 63-100 da 100 kN

(per prove CPT, CPTU, DPSH e SCPT)

Penetrometro dinamico cingolato PP/91 su sottocarro Hynowa (per prove DPH-DPSH-SCPT)

Penetrometro dinamico su ruote gommate per cantieri difficilmente accessibili

Penetrometro manuale (per prove DL-20)

Piastra di carico Tecnotest TB 637 (per prove di carico su piastra)

Piastra di carico Matest S225 (per prove di carico su piastra)

Attrezzatura Tecnotest 640/1 (per prove CBR in sito)

Volumomento a sabbia Tecnotest 615/E (per determinazione densità in sito)

Sondaggi

Attualmente Prove Penetrometriche srl effettua sondaggi a carotaggio con carotieri di diametro compreso tra 101 e 127 mm. I carotieri normalmente utilizzati (carotieri semplici T1) permettono il prelievo di campioni rimaneggiati, utili per il campionamento in continuo e la conseguente ricostruzione stratigrafica del terreno.
Per ottenere carote a minor grado di disturbo, è possibile utilizzare carotieri doppi T2.

Per specifiche esigenze, come l’installazione di strumenti in foro, è possibile effettuare sondaggi a distruzione di nucleo, che non permettono il campionamento in continuo del terreno, ma consentono un più rapido avanzamento del sondaggio. Gli strumenti per effettuare l’avanzamento in tali sondaggi sono scalpelli e triconi.
Al termine di ogni sondaggio è possibile strumentare il foro con specifica attrezzatura, che può essere un piezometro tipo Norton (diametro massimo pari a 8°), tipo Casagrande, inclinometri in alluminio (75 mm) o tubazione in PVC per l’esecuzione di prove sismiche down-hole.

Nel corso dei sondaggi è possibile provvedere al prelievo di campioni indisturbati, o a disturbo limitato, indispensabili per la caratterizzazione geotecnica del sottosuolo. In particolare Prove Penetrometriche srl impiega campionatori a pareti sottili Shelby, Osterberg e campionatori Denison, utili per il prelievo di campioni di terreno di qualsiasi tipo.

I sondaggi possono permettere anche l’esecuzione di prove SPT (Standard Penetration Test), normate dall’AGI nel 1977 e utili per il calcolo dei parametri geotecnici specifici dei singoli orizzonti stratigrafici individuati. Tali prove vengono eseguite mediante apposito martino tipo “Nenzi” attrezzato con campionatore Raymond a punta aperta o a punta chiusa per ghiaie e rocce.

Per terreni coesivi è possibile infine effettuare il Vane Test in foro, prova torsiometrica per la determinazione della coesione dei terreni.
I sondaggi possono essere eseguiti per mezzo di tre sonde idrauliche, ognuna caratterizzata da specifiche tecniche idonee a diversi tipi di lavoro.

  • sonda idraulica cingolata Ellettari EK200S: le ridotte dimensioni (535×175 cm per un’altezza massima in stazione pari a 790 cm) e l’ottima maneggevolezza  permettono l’utilizzo di questa sonda in condizioni di spazio limitato, vicino a fabbricati, per l’esecuzione di sondaggi anche inclinati sino a oltre 80 m di profondità.
  • sonda idraulica gommata Fraste FS40: questa sonda, allestita su camion Iveco-Magirus 160 D15 4×4, risulta estremamente versatile per cantieri costituiti da numerosi sondaggi poco distanti tra loro e a profondità  contenuta, come ad esempio nel casi di caratterizzazioni ambientali, ove occorra effettuare numerosi piazzamenti in poco tempo. Questa sonda consente l’esecuzione di sondaggi a carotaggio continuo e a distruzione di nucleo sino ad una profondità  di circa 50 m;
  • sonda idraulica cingolata Atlas-Copco Mustang A66 CB T : questa sonda, più potente delle precedenti, presenta un significativo valore di coppia massima, pari a 13.200 Nm, che consente l’esecuzione di sondaggi a carotaggio continuo e a distruzione di nucleo sino a oltre 200 m di profondità.
  • sonda idraulica cingolata Mori M40 questa sonda presenta ridotte dimensioni (413×140 cm con altezza massima in stazione pari a 725 cm) ed è particolarmente adatta all’esecuzione di sondaggi in condizioni di spazio limitato, in ambienti molto bassi e/o ristretti; è inoltre particolarmente indicata per l’esecuzione di sondaggi inclinati

Prove Penetrometriche srl è infine dotata di mezzi ed attrezzature di supporto all’attività  di cantiere, quali autocarri d’appoggio o pick-up, ma anche una terna Foredil 20.13ed un autocarro ribaltabile Iveco-Magirus 170.25 AHW dotato di gru Palfinger 10500 B.

Gru Palfinger 10500 B

GRU_big

Carotieri semplici T1

E’ un utensile di perforazione formato da un cilindro avente alla base una corona dentata tagliente dotata di elemento in metallo duro o diamante; i diametri utilizzati da Prove Penetrometriche srl sono 101 e 127 mm. Alla base del cilindro, subito sopra la corona, è montato un dispositivo denominato estrattore allo scopo di non far ricadere la carota nel foro quando si risolleva il carotiere. Ne esistono due tipi: uno a molla per terreni coesivi ed uno a cestello per terreni sciolti.
Nell’esecuzione del sondaggio il carotiere viene fatto ruotare con una determinata spinta in modo che il campione di terreno risalga il cilindro. Quando il tratto di perforazione ha raggiunto la lunghezza del carotiere, quest’ultimo viene riportato in superficie e vuotato.
I carotieri in dotazione, escludendo la lunghezza del porta-estrattore, dell’estrattore e della corona, hanno lunghezze standard pari a 500, 1.000 e 1.500 mm.

T1

Ricostruzione stratigrafica del terreno

STRATIGRAFIA

Carotieri doppi T2

Al fine di ottenere campioni meno disturbati può essere impiegato il carotiere doppio T2 (o carotiere a doppio cilindro), il quale elimina i principali inconvenienti del carotiere semplice T1.
Questo utensile è costituito da un tubo porta-campione interno fisso e da un tubo esterno che ruota solidale con la batteria di aste e al cui termine è montata la corona di perforazione. Il fluido di circolazione è iniettato attraverso le aste nello spazio tra i due tubi. In questo modo, col procedere della perforazione, il campione penetra lentamente nel cilindro interno e non viene disturbato né dalla circolazione dei fluidi né dal movimento di rotazione del cilindro esterno. I carotieri doppi T2 in dotazione a Prove Penetrometriche srl hanno diametro pari a 101 mm e lunghezza 1500 mm, mentre il tubo porta-campioni interno ha un diametro interno pari a 88,90 mm.

T2

Campionatori:

SHELBY

Questo campionatore è costituito da un cilindro di acciaio inossidabile e/o zincato dotato alla base di una scarpa tagliente di diametro leggermente inferiore al cilindro, infisso nel terreno mediante un’apposita testa. Il campionatore Shelby è indicato per tutti i terreni coesivi, ma anche per terreni sabbiosi non troppi sciolti, purchè non includano clasti troppo grandi. Non è invece utilizzabile in ghiaie o in detrito grossolano.

OSTERBERG

Si tratta di un campionatore formato da un cilindro esterno e da un cilindro interno con possibilità  di scorrere, e da un pistone fisso al centro del cilindro interno. I vantaggi di questo tipo di campionatore risultano dal fatto che l’infissione nel terreno della fustella viene automaticamente fermata a fine corsa, evitando così schiacciamenti nel campione che potrebbero generare variazioni delle caratteristiche geotecniche.

DENISON

Questo modello di carotiere, simile al carotiere doppio T2, è dotato di una scarpa avanzata rispetto alla corona tagliente che non permette il contatto tra il fluido di perforazione ed il campione. Questo tipo di carotiere è utilizzato principalmente per terreni fini debolmente cementati o coesivi ad elevata consistenza.

Prove penetrometriche statiche

La nostra azienda effettua prove penetrometriche statiche sia con punta meccanica Begemann per prove CPT, sia con punta elettrica e piezocono Geotech AB per prove CPTE-CPTU. Si tratta, in sintesi, di misurare, mediante cella di carico, le variazioni di resistenza che il terreno presenta all’avanzamento di una punta conica standard infissa a velocità  costante nel terreno (20 cm/sec).
Le prove penetrometriche statiche consentono un’ottima caratterizzazione geotecnica del sottosuolo, semplice ed economica, di supporto all’attività  di progettazione del professionista. Infatti, i dati forniti, dopo opportuni calcoli, possono essere utilizzati dal progettista per la stima della capacità  portante del terreno e dei cedimenti teorici in seguito ai carichi di progetto.
I penetrometri in uso alla nostra azienda risultano molto versatili in ogni ambiente di lavoro, sia in condizioni di spazio limitato, ad esempio in prossimità  di edifici, sia in terreni accidentati, sia nel caso si voglia raggiungere profondità  significative (-40 m). I penetrometri in dotazione al personale di Prove Penetrometriche srl sono:

Caratteristiche punta meccanica Begemann

La punta conica meccanica tipo Begemann, conforme alle norme agi (1977), presenta un angolo di apertura pari a 60°, diametro di base Φ 35,70 mm, area punta 10 cm2; il manicotto di attrito laterale ha invece un diametro Φ pari a 35,70 mm, h = 133 mm, area 150 cm2.

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Prove penetrometriche dinamiche

La prova penetrometrica dinamica consiste nella misura della resistenza del terreno alla penetrazione di una punta conica con caratteristiche geometriche note, infissa per battuta nel terreno per mezzo di un maglio avente massa standardizzata. Il numero di colpi necessario per avanzare di 20 o 30 cm permette di determinare la resistenza dinamica del terreno, dalla quale è possibile risalire ai parametri geotecnici significativi attraverso elaborazioni successive. Analogamente alla prova penetrometrica statica, anche la prova dinamica fornisce pertanto dati utili alla caratterizzazione geotecnica dei terreni di supporto al progettista.
Questa prova viene eseguita soprattutto quando la prova penetrometrica statica, più precisa, non è fattibile, come in montagna o in terreni prevalentemente grossolani (detrito e ghiaia).
La nostra azienda è in grado di eseguire diversi tipi di prove penetrometriche dinamiche, a seconda delle esigenze del progettista e della norma di riferimento:
  • prova penetrometrica dinamica super-pesante SCPT (norma AGI, 1977), con certificati ufficiali
  • prova penetrometrica dinamica super-pesante DPSH (Eurocodice 7)
  • prova penetrometrica dinamica pesante DPH (Eurocodice 7)
  • prova penetrometrica dinamica leggera DL-20 (60°), non normata.

Normalmente, per prove DPSH e SCPT, viene utilizzato il penetrometro cingolato Pagani TG 63-100. Spesso però, nello studio geotecnico dei terreni, si riscontrano problematiche relative all’accessibilità  dei penetrometri tradizionali su lotti particolarmente disagevoli, quali versanti a forte acclività  o in aree recintate con accessi molto ridotti (es: passaggi pedonali). Per soddisfare la Committenza, Prove Penetrometriche srl si è dotata di due penetrometri dinamici particolarmente adatti a tali situazioni:

  • un penetrometro dinamico DPH montato su ruote gommate
  • un penetrometro manuale nel caso si rendesse necessario realizzare prove su terreni accessibili solo a piedi, avente massa battente pari a 20 kg ed angolo alla punta 60° per l’esecuzione di prove dinamiche DL-20.

Infine è in dotazione a Prove Penetrometriche srl un penetrometro dinamico cingolato (PP/91) SCPT-DPSH-DPH il quale può essere allestito anche con Retroescavatore Bonatti R.E.T. 220 per l’esecuzione di prescavi, trincee, saggi esplorativi e per il prelievo di campioni rimaneggiati o indisturbati mediante infissione di fustella.

SCPT

Questa prova è effettuata mediante infissione a percussione di una batteria di aste dotate di una punta di diametro 50,8 mm ed angolo di apertura 60°. Il dispositivo di infissione della punta è costituito da un maglio avente massa pari a 73 Kg che cade liberamente da un’altezza di 0,75 m.  La prova consiste nell’infiggere la punta conica nel terreno, per tratti consecutivi di 30 cm, misurando il numero di colpi (NP) necessari. All’infissione della batteria di aste di associa spesso l’infissione di una batteria di tubi di rivestimento, esterni e concentrici, utilizzati per ridurre l’attrito laterale sulla batteria principale. In alternativa possono essere utilizzati fanghi bentonitici. La prova SCPT è normata dalle Raccomandazioni AGI (1977).

DPSH

Questa prova, normata dall’Eurocodice 7, è effettuata mediante infissione a percussione di una batteria di aste dotate di una punta di diametro 51 mm ed angolo di apertura 90°. Il dispositivo di infissione della punta è costituito da un maglio avente massa pari a 63,5 Kg che cade liberamente da un’altezza di 0,75 m. La prova consiste nell’infiggere la punta conica nel terreno, per tratti consecutivi di 20 cm, misurando il numero di colpi necessari. Per ridurre l’attrito laterale sulla batteria principale possono essere utilizzate miscele di fanghi bentonitici.

DPSH

DPH

Questa prova, normata dall’Eurocodice 7, è effettuata mediante infissione a percussione di una batteria di aste dotate di una punta di diametro 43,7 mm ed angolo di apertura 90°. Il dispositivo di infissione della punta è costituito da un maglio avente massa pari a 50,0 Kg che cade liberamente da un’altezza di 0,50 m. La prova consiste nell’infiggere la punta conica nel terreno, per tratti consecutivi di 10 o 20 cm, misurando il numero di colpi necessari. Per ridurre l’attrito laterale sulla batteria principale possono essere utilizzate miscele di fanghi bentonitici.

DL-20 (60°)

Nel caso si rendesse necessario realizzare prove su terreni accessibili solo a piedi, Prove Penetrometriche srl è in grado ugualmente di effettuare indagini geotecniche mediante penetrometro manuale leggero, avente massa battente pari a 20 kg ed angolo alla punta 60°. La prova effettuata è una DL-20(60°).

Prove di carico su piastra

La prova di carico su piastra consiste nell’applicare, mediante martinetto idraulico ed adeguato contrasto, un carico noto ad una piastra circolare rigida standard, misurando nel contempo il cedimento del terreno. La prova viene effettuata su due cicli di carico e un ciclo intermedio di scarico, al termine della quale Prove Penetrometriche srl è in grado di emettere certificato ufficiale.
Tale prova permette di determinare importanti parametri geotecnici quali il modulo di deformazione (E), il coefficiente di sottofondo (k) e il modulo di compressibilità (Md), e trova ampio utilizzo nella caratterizzazione di sottofondi stradali, massicciate, riporti.
Prove Penetrometriche srl è dotata di due piastre di carico:

Prove CBR in sito

La prova CBR (California Bearing Ratio) consiste nel far penetrare un pistone di diametro standard (4,953 cm), alla velocità  costante di 1,27 mm/min, misurando lo sforzo di penetrazione mediante cella di carico ad infissioni prestabilite e standardizzate. Prendendo in considerazione i valori di pressione per infissioni di 2,5 e 5,0 mm, e rapportandoli alle pressioni standard di 70 e 105 kg/cm2 si ottiene l’indice CBR.
La prova CBR permette di valutare l’idoneità  di un terreno alla realizzazione di sottofondi e rilevati stradali. In Italia la prova CBR viene normalmente eseguita in laboratorio, su un campione significativo prelevato in sito; è anche possibile però effettuare tale prova direttamente in sito, sul terreno da esaminare, eliminando in tal modo le procedure di compattazione e determinando l’indice CBR sul terreno indisturbato.
Prove Penetrometriche srl utilizza un’apparecchiatura Tecnotest mod. 640/1

Determinazione densità in sito

Prove Penetrometriche srl è in grado di determinare e certificare la densità  in sito di un terreno superficiale, mediante un volumometro a sabbia gradata.
Questa prova trova applicazione soprattutto nella caratterizzazione di rilevati stradali e di terrapieni, dove occorre determinare la densità  superficiale in numerosi punti contigui.
L’attrezzatura utilizzata è costituita da un volumometro a sabbia Tecnotest mod. 615/E e da una bilancia Wunder mod. HGM 10, portata massima 10 kg, sensibilità  0,5 g.