Che cosa è la liquefazione del terreno.La sua verifica con le NTC2018

In una zona sismica, oltre agli effetti del sisma stesso, in particolari condizioni del terreno si può verificare anche la liquefazione del terreno.

La liquefazione di un terreno, in breve, si ha quando un sedimento sottoposto a pressione e a vibrazione perde temporaneamente – ma in modo improvviso – la sua resistenza e si comporta come un liquido denso. Questo fenomeno può accadere su terreni sabbiosi o saturi d’acqua.

La liquefazione del terreno si ha avuta sia per il terremoto avvenuto nel centro-nord Italia del 2012, ma anche – in alcuni luoghi – in seguito agli eventi sismici iniziati nell’agosto 2016 in particolare in seguito alla scossa, con magnitudo di 6.5, del 30 ottobre 2016.

La geotecnica della liquefazione del terreno

La liquefazione del terreno è uno degli aspetti da valutare per quanto riguarda le progettazioni in zona
sismica, infatti è un fenomeno secondo il quale, durante un sisma, le pressioni interstiziali all’interno di
terreni saturi non coesivi incrementano al punto tale da annullare le tensioni efficaci, rendendo il terreno “liquido” e generando signifi cative deformazioni permanenti.

Secondo la relazione di Coulomb la resistenza al taglio, nei terreni granulari incoerenti, su un possibile piano di rottura corrisponde allo sforzo normale agente sullo steso piano per la tangente dell’angolo di resistenza al taglio:

(1)   \begin{equation*} \tau_f=\sigma-tan\phi \end{equation*}

Quando il terreno è saturo d’acqua viene applicato il principio delle pressioni efficaci, perciò l’equazione diventa:

(2)   \begin{equation*} \tau=(\sigma-u)*tan\phi' \end{equation*}

nella quale u indica la pressione dell’acqua negli interstizi.
Quando la pressione effettiva (σ – u) si annulla, la resistenza al taglio τ tende a zero ed è possibile che la perdita di resistenza produce l’effetto della “liquefazione” dei terreni.

Verifica della liquefazione del terreno secondo le NTC2018

La verifica a liquefazione può essere omessa quando si manifesti almeno una delle seguenti 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.
liquefazione del terreno
Figura (a)
liquefazione del terreno
Figura (b)

Approfondimenti

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Ciao, mi chiamo Antonio Nirta e sono un geologo. Mi sono laureato all’Università di Pisa e dal 2017 svolgo la libera professione.

Attraverso i post presenti in questo blog cercherò di trasmettere la mia passione per le Scienze Geologiche e di fornire informazioni che riguardano il bellissimo settore della Geologia.

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