La Liquefazione dei Terreni

La liquefazione è un fenomeno che si manifesta in concomitanza di eventi sismici di una certa intensità (magnitudo generalmente superiore a 5.5) e che interessa terreni sabbiosi sciolti posti al di sotto del livello di falda (che generalmente si attesta entro i primi 15m di profondità dal piano campagna). A seguito del sisma si genera un incremento della pressione interstiziale che causa l’annullamento della resistenza del terreno e la fuoriuscita di materiale sabbioso misto ad acqua. Il risultato è un terreno che si comporta temporaneamente come un fluido. Questo fenomeno rappresenta un rischio significativo per le strutture che fondano su questi terreni, poiché durante la liquefazione si possono verificare cedimenti improvvisi del suolo, inclinazioni degli edifici e, in casi estremi, il completo sprofondamento delle strutture. Entriamo nel vivo dell’argomento e descriviamo le dinamiche di questo fenomeno.

Le Dinamiche della Liquefazione: Come si Verifica

Per comprendere il processo di liquefazione, è essenziale partire dalla composizione del suolo. I terreni sabbiosi, particolarmente quando saturi d’acqua, sono composti da particelle granulari con spazi vuoti (denominati pori) tra di esse, riempiti di acqua. In condizioni statiche, queste particelle si sostengono reciprocamente, grazie alle forze di attrito e coesione che agiscono tra di loro. Ma quando un terremoto attraversa questi terreni con le sue onde di propagazione, fa vibrare le particelle causando un temporaneo aumento della pressione interstiziale dell’acqua nei pori. Se la pressione dell’acqua supera la pressione di confinamento esercitata dal peso del suolo sovrastante, le particelle di sabbia perdono contatto tra loro ed il terreno si comporta come un fluido viscoso. Questo processo è accelerato in terreni sciolti, saturi ed a bassa densità.

Segnali Premonitori e Condizioni Favorenti

Esistono vari segnali premonitori che possono indicare la presenza di terreni suscettibili alla liquefazione. Tra questi, la presenza di sabbie pulite, sciolte, e la vicinanza a corpi idrici sono i più comuni. Come già anticipato, un livello di falda elevato (entro i primi 15m di profondità dal piano campagna), specialmente in aree come pianure alluvionali e zone costiere, aumenta significativamente il rischio da liquefazione. Un altro indicatore importante è la storia sismica della regione; aree che hanno sperimentato liquefazione in passato sono evidentemente più vulnerabili a futuri episodi.

La granulometria del suolo, infine, è un indicatore importante. La distribuzione delle dimensioni delle particelle, gioca un ruolo cruciale poiché i terreni sabbiosi uniformi sono particolarmente a rischio.

Indagini Geotecniche per Identificare il Rischio di Liquefazione

La valutazione del rischio di liquefazione richiede un’approfondita indagine geotecnica del sito. Una delle tecniche più utilizzate è il test SPT (Standard Penetration Test), che misura la resistenza del terreno alla penetrazione di un’asta metallica. Il valore Nspt, ottenuto durante la prova, fornisce un’indicazione della densità del suolo e della sua capacità di resistere alla liquefazione. Valori Nspt bassi indicano un terreno a rischio.

Altra indagine fondamentale per detti scopi è il CPT (Cone Penetration Test), che fornisce informazioni dettagliate sulla resistenza del suolo e sulla pressione interstiziale. Il CPT è particolarmente utile perché può essere correlato direttamente al potenziale di liquefazione, fornendo un profilo continuo della suscettibilità del suolo lungo la profondità indagata.

Oltre ai test in situ, le analisi di laboratorio su campioni di suolo prelevati in campo possono determinare la granulometria, il contenuto d’acqua e la densità relativa, tutti parametri importanti per valutare il rischio di liquefazione.

Infine, ma non per importanza, ci sono le prove geofisiche. Indagini come la MASW e le stazioni HVSR consentono di determinare la velocità delle onde sismiche nel sottosuolo e, di conseguenza, identificano la suscettibilità di liquefazione. Esistono molteplici tipologie di indagini a corredo degli studi del geologo per descrivere il fenomeno delle liquefazione, ma come si procede per la mitigazione dei rischi? Scopiamolo insieme.

Mitigazione del Rischio di Liquefazione dei terreni

Una volta identificato il rischio, è fondamentale adottare misure di mitigazione adeguate. Una delle soluzioni più efficaci è l’uso di fondazioni profonde, come pali o micropali, che trasferiscono il carico delle strutture agli strati di suolo a maggior portanza. Queste fondazioni riducono il rischio di cedimenti differenziali e garantiscono una maggiore stabilità strutturale poiché trasferiscono a livello più competenti i carichi delle strutture. Per cui anche se si verifica la liquefazione dei terreni per gli strati più superficiali, la fondazione non ne risentirebbe poiché ancorata su strati più profondi e non liquefacibili.

Un’altra tecnica di mitigazione è il miglioramento del terreno tramite densificazione o consolidamento. Tecniche come la compattazione dinamica, il vibroflottaggio o l’iniezione di miscele cementizie/resine possono aumentare la densità e la coesione del suolo, riducendo così il rischio di liquefazione. Questi interventi sono particolarmente utili per fondazioni superficiali estese, dove le fondazioni profonde potrebbero non essere economicamente sostenibili.

In alcuni casi, è possibile ridurre la suscettibilità del suolo alla liquefazione tramite il drenaggio delle acque sotterranee, abbassando il livello di falda. Tuttavia, detto intervento può essere realizzato solo attraverso l’installazione di trincee drenanti, pozzi e/o sistemi di pompaggio in grado di ridurre la saturazione del terreno e quindi il rischio di liquefazione.

Definiti dunque i tipi di interventi che è possibile realizzare, sorge spontanea una domanda: cosa dice la legge?

La Liquefazione dei terreni in Italia: Focus sulle Norme Tecniche

In Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni del 2018 (NTC 2018) stabiliscono criteri specifici per la valutazione della stabilità del terreno nei confronti della liquefazione. La legge prevede che il sito presso il quale si realizza un fabbricato, deve essere stabile nei confronti della liquefazione. Con tale termine si intende l’insieme dei fenomeni associati alla perdita di resistenza al taglio o all’accumulo di deformazioni plastiche in terreni saturi, prevalentemente sabbiosi, sollecitati da azioni cicliche e dinamiche che agiscono in condizioni non drenate.

La Suscettibilità al fenomeno della Liquefazione

Se il terreno risulta suscettibile di liquefazione e gli effetti conseguenti appaiono tali da influire sulle condizioni di stabilità di pendii o manufatti, occorre dunque procedere ad interventi di consolidamento del terreno e/o trasferire il carico a strati di terreno non suscettibili di liquefazione. In assenza di interventi di miglioramento del terreno, l’impiego di fondazioni profonde richiede comunque la valutazione della riduzione della capacità portante e degli incrementi delle sollecitazioni indotti nei pali (NTC 2018 – 7.11.3.4.1 – Generalità).

Per definire il rischio, il geologo deve procedere ad una verifica per valutare l’insorgenza di fenomeni di liquefazione. Detta verifica si basa su criteri empirici e modelli matematici volti a parametrizzare il coefficiente di Sicurezza. Detta verifica può essere omessa, ai sensi di legge, solamente quando si manifesti almeno una delle seguenti circostanze:

• accelerazioni massime attese al piano campagna minori di 0,1g in condizioni di campo libero;
• profondità media stagionale della falda superiore a 15m dal piano campagna, per piano campagna sub-orizzontale e strutture con fondazioni superficiali;
• 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;
• distribuzione granulometrica esterna alle zone indicate nella che segue, nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc < 3,5;

• distribuzione granulometrica esterna alle zone indicate nella figura che segue nel caso di terreni con coefficiente di uniformità Uc > 3,5.

Il paragrafo 7.11.3.4.1 delle NTC 2018 specifica che, se un terreno risulta suscettibile di liquefazione devono essere adottate misure correttive per garantire la stabilità del sito.

Il Ruolo del Geologo e dell’Ingegnere Geotecnico

Il geologo gioca un ruolo centrale nella valutazione del rischio di liquefazione. Grazie alle sue competenze, è in grado di interpretare i dati provenienti dalle indagini geotecniche e di fornire un quadro chiaro della situazione del terreno. La sua analisi è fondamentale per identificare le aree a rischio e per consigliare le migliori strategie di mitigazione.

L’ingegnere geotecnico, d’altra parte, è responsabile della progettazione delle soluzioni tecniche per mitigare il rischio di liquefazione dei terreni. Che si tratti di progettare fondazioni profonde, migliorare il terreno o implementare sistemi di drenaggio, l’ingegnere geotecnico lavora a stretto contatto con il geologo per garantire che le soluzioni proposte siano adeguate e sostenibili.

Consapevolezza Pubblica sul tema della liquefazione dei terreni

La gestione del rischio di liquefazione non riguarda solo gli esperti; è fondamentale che anche la popolazione sia consapevole dei rischi e delle misure preventive. Sensibilizzare il pubblico su questi temi è essenziale per garantire che vengano prese decisioni sicure, specialmente in fase di progettazione e costruzione. Una popolazione consapevole è in grado di chiedere che vengano rispettate le normative vigenti e di prendere precauzioni per proteggere le proprie abitazioni. Immagina di costruire la tua prima casa in un contesto geologico che può favorire il fenomeno di liquefazione. Saresti felice di vedere la tua proprietà sprofondare, dopo aver impiegato innumerevoli fondi ed energie, solo perché non ti sei affidato ad un esperto prima di far realizzare il progetto? Supponiamo di no…

Pertanto, prima di far costruire la tua casa su terreni di cui non hai consapevolezza, rivolgiti ad un geologo, così da avere una bella casa, duratura negli anni, da vivere serenamente con la tua famiglia.

Conclusioni

La liquefazione del suolo rappresenta un rischio significativo nelle aree sismiche, che può essere mitigato attraverso un’attenta pianificazione e l’adozione di tecniche di costruzione adeguate. Queste ultime devono essere basate su uno studio geologico mirato a capire le peculiarità dell’area che, in virtù della presenza di falde idriche superficiali e terreni a grana fine, in risposta ad un sisma atteso di elevata magnitudo, possono essere suscettibili a fenomeni di liquefazione. La collaborazione tra geologi, ingegneri geotecnici e progettisti è essenziale per garantire che le costruzioni siano sicure e resilienti, permettendoti di godere a lungo della tua casa in totale serenità e sicurezza.

Il geologo, con la sua capacità di analizzare il terreno, e l’ingegnere geotecnico, con la sua expertise nella progettazione di soluzioni tecniche, formano una squadra indispensabile nella prevenzione da detto rischio. La loro collaborazione garantisce che le costruzioni siano progettate tenendo conto delle condizioni specifiche del sito, riducendo al minimo il rischio di danni catastrofici durante un terremoto.

In un territorio complesso e posizionato tra due placche tettoniche, è indispensabile costruire edifici antisismici, in grado di superare il fenomeno della liquefazione.

Risulta dunque essenziale continuare a promuovere la sensibilizzazione pubblica riguardo a questi rischi in quanto una comunità informata è meglio preparata ed è in grado di proteggere la propria sicurezza ed il proprio patrimonio. Costruire in modo sicuro non è solo una questione tecnica; è una responsabilità collettiva che coinvolge professionisti e cittadini, uniti nell’obiettivo di creare un ambiente più sicuro per tutti.

RICHIEDI LA TUA CONSULENZA

Se noti crepe nella tua abitazione, abbassamenti di pavimenti interni/esterni ed inclinazioni insolite del piano del tuo marciapiede che possono derivare da un fenomeno di liquefazione dei terreni post-sisma o perchè risiedi in aree che ricevono sollecitazioni continue (come quelle adiacenti a ferrovie o cantieri di una certa rilevanza), richiedi subito una telefonata conoscitiva per approfondire il tema e definire il piano d’azione più giusto alle tue necessità. Operiamo su tutto il territorio nazionale ma se risiedi in Campania, garantiamo un sopralluogo, in tempi rapidissimi, volto ad individuare soluzioni tecniche più consone al tuo problema. Contattaci oggi stesso e richiedi un appuntamento telefonico mandando una mail ad info@studiosanfelice.it, scrivendoci un messaggio whatsapp al numero che trovi nella sezione CONTATTI o compilando il form che trovi qui.

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Domande Frequenti

1. Come posso sapere se la mia zona è a rischio di liquefazione?

Puoi consultare le mappe di pericolosità sismica e liquefazione disponibili presso gli enti locali ed istituti geologici come l’INGV. Le autorità locali forniscono anche studi geotecnici per identificare le aree più vulnerabili. È importante verificare con un tecnico se la tua proprietà si trova su terreni a rischio. Le zone costiere, le pianure alluvionali e le aree vicine a corsi d’acqua sono spesso le più a rischio di liquefazione.

2. Come viene gestito il rischio di liquefazione?

La Protezione Civile monitora le zone a rischio e attiva piani di emergenza sismica per prevenire danni a cose e persone. Per mitigare il rischio da liquefazione, vengono eseguiti lavori di miglioramento delle fondamenta dei fabbricati ubicati nelle aree più vulnerabili. Questo è possibile con la redazione di studi geotecnici e l’attuazione di misure di consolidamento del terreno con pali e micropali profondi o attraverso l’utilizzo di tecniche di compattazione del sottosuolo. Gli edifici di nuova realizzazione a farsi nelle zone a rischio, vengono progettati con tecniche antisismiche specifiche per resistere ai terremoti ed anche al fenomeno della liquefazione. Le prescrizioni normative vengono fornite dalle NTC2018 che stabiliscono le linee guida da seguire nel settore delle costruzioni.

3. Quali aree in Italia sono a rischio di liquefazione?

Le aree più a rischio di liquefazione in Italia sono le pianure alluvionali, le zone costiere e quelle vicine a fiumi e laghi. Regioni come l’Emilia-Romagna, la Toscana, il Veneto e la Campania sono particolarmente vulnerabili, soprattutto nelle zone prossime a corsi d’acqua.

4. Cosa si può fare per ridurre il rischio di liquefazione?

Per ridurre il rischio di liquefazione, è possibile consolidare il terreno attraverso tecniche come la compattazione dinamica o l’uso di fondazioni profonde. Le tecnologie moderne permettono di stabilizzare i suoli a rischio prima della costruzione, prevenendo il cedimento durante un terremoto. Anche la pianificazione urbanistica gioca un ruolo cruciale, evitando la costruzione in aree ad alto rischio e migliorando le infrastrutture esistenti.

5. Quali sono gli effetti della liquefazione sul patrimonio edilizio?

Gli effetti della liquefazione sugli edifici possono essere devastanti. Le fondazioni degli edifici possono affondare, provocando crepe e danni strutturali o, nei casi più gravi, crolli. Strutture non adeguatamente progettate possono inclinarsi o subire danni irreparabili. Gli edifici antisismici riducono il rischio di danni, ma è essenziale un’adeguata valutazione geotecnica ante e post evento sismico.

6. Come posso prepararmi per il rischio di liquefazione?

Per prepararti al rischio di liquefazione, consulta un geologo per valutare la vulnerabilità del terreno su cui si trova la tua casa. Considera l’adeguamento delle fondazioni ed altre misure di consolidamento. Segui i piani di protezione civile per evacuare rapidamente in caso di terremoto e resta informato sulle condizioni sismiche della tua zona.