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ANALISI E MITIGAZIONE DEL
RISCHIO IDROGEOLOGICO
22 NOVEMBRE 2018
Ing. Raffaele Abbate
OPERE IN TERRA RINFORZATA E GABBIONI
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MURI A GRAVITA’
Existing Soil
Backfill
Existing Soil
Backfill
TERRE RINFORZATE
OPERE DI SOSTEGNO: LE SOLUZIONI
LE SOLUZIONI MACCAFERRI
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SOMMARIO▪ INTRODUZIONE ALLE TERRE RINFORZATE (TR)▪ CARATTERISTICHE DEI RINFORZI▪ LE SOLUZIONI▪IL SOFTWARE MACSTARS W ▪CASE HISTORIES
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LE TERRE RINFORZATE
Fondazione
Terreno a tergo
Terrenostrutturale
Superficierinverdita
Rinforzo
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INTRODUZIONE
PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
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INTRODUZIONE
PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
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N
T
W
INTRODUZIONE
PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
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Presisting = PV tanφ
Presisting = PV tanφ + PR (sinθ + cosθ tanφ)
Resistenza al taglio in assenza di rinforzo
Resistenza al taglio in presenza di rinforzo
(After Jewell & Wroth 1987)
INTRODUZIONE
PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
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GEOSINTETICI: DEFINIZIONE (UNI EN ISO 10318)Termine generico che descrive un prodotto, del quale almeno uncomponente è fatto di un polimero sintetico o naturale, sotto forma difoglio, striscia o struttura tridimensionale, utilizzato in contatto con ilterreno e/o altri materiali in applicazioni geotecniche e di ingegneriacivile.
La Normativa Europea di riferimento, recepita in Italia, è la UNI EN ISO10318:2005 “Geosintetici - Termini e definizioni”. In essa sono definite leterminologie suddivise per funzioni, proprietà ed altri termini e lasimbologia applicabili ai geosintetici.
INTRODUZIONE
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GEOSINTETICI: FUNZIONI (UNI EN ISO 10318)
INTRODUZIONE
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GEOSINTETICI: CAMPI DI APPLICAZIONE
INTRODUZIONE
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PRODOTTI PER RINFORZO
INTRODUZIONE
GEOTESSILI TESSUTI GEOGRIGLIE
monofilamento multifilamento
a bandelle a struttura orientata
estrusa monodirezionale
estrusa bidirezionale
saldata tessuta
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PRODOTTI PER RINFORZO
INTRODUZIONE
GEOCOMPOSITI
polimeriche In acciaio
BANDELLE
RETI DOPPIA TORSIONE
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CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
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Sono due le principali proprietà dei rinforzi che devono essereattentamente valutate quando vengono utilizzati incombinazione con i terreni:
2 – INTERAZIONE CON IL TERRENOpullout, scorrimento
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
1 – RESISTENZA A TRAZIONEa breve termine (i.e post produzione)
a lungo termine LTDS (i.e dopo 5/60/100/120 anni)
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RESISTENZA A TRAZIONE A BREVE TERMINE
Il valore caratteristico di resistenza a trazione (o UTS o NBL o Rt;k) edil suo relativo allungamento vengono valutati con un test ditrazione su banda larga effettuati su:
Campioni “Indisturbati” (dalla fabbrica al laboratorio)
Temperatura 20°C (in esercizio si può avere 40°)
Rottura dopo secondi (rapida applicazione del carico)
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
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RESISTENZA A TRAZIONE A BREVE TERMINE
Allungamento %
Resistenza kN/m
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
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Attualmente sono disponibili rinforzi in grado di erogare una resistenza atrazione compresa nell’intervallo
UTS = 30 – 1600 kN/m
Nelle TR di solito vengono impiegati rinforzi da 50 a 400 kN/m
1600 KN/m50 kN/m 400 kN/m
Range TR
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
RESISTENZA A TRAZIONE A BREVE TERMINE
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Il Rinforzo può degradare a causa di attività fisico-chimiche nelterreno come idrolisi, ossidazione, corrosione e stress cracking.
Inoltre, questi materiali sono suscettibili ai danni durantel’installazione e agli effetti della temperatura elevata, cheagiscono per accelerare le deformazioni o i processi diinvecchiamento
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
RESISTENZA A TRAZIONE A LUNGO TERMINE (LTDS)
LA RESISTENZA DISPONIBILE ALLA FINE DELLA VITA UTILE DI PROGETTO (LTDS) DEVE ESSERE VALUTATA
PRENDENDO IN CONSIDERAZIONE TUTTI QUESTI ASPETTI.
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RESISTENZA A TRAZIONE A LUNGO TERMINE (LTDS)
ISO TR 20432-2: Guida per la determinazione della resistenza atrazione a lungo termine dei geosintetici per il rinforzo dei terreni
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
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Al variare del materiale si riscontra una notevole differenza delcomportamento a creepValori tipici del Fcreep a 20° e 120 anni sono nel range tra 1.4 – 5 per Imateriali geosintetici
MATERIALE Fattore di riduzione Fcreep
ACCIAIO 1
HDPE (Polietilene ad alta densità) 2 – 3.5
PET (Polietilene tereftalato) 1.4 – 1.8
PP (Polipropilene) 4 – 5
PVA (Polivinile Alcool) 1.5 – 2.5
Fcreep = 1 - 5
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
LTDS: EFFETTO DEL CREEP
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rottura 7%
Lunghezza iniziale = 500 cm
Allungamento a fine lavori (%)
Allungamento dopo un anno (%)
I materiali sono posti in trazione al
60% del loro carico di rottura nominale
e lasciati sotto carico per un anno.
Alla lunghezza iniziale di 5 m si
aggiunge per ognuno l’allungamento
immediato dovuto al carico e quello
differito dovuto al fenomeno di creep
7%
8%
35%
Geogriglia in fibre di
poliestere
Geogriglia in
polietilene
Geotessile non tessuto
in polipropilene
Rete metallica a
doppia torsione
500
500
500
500 0,6% ~ 0%
UN ESEMPIO PER CAPIRE QUANTITATIVAMENTE QUALI SONO GLI
EFFETTI DEL CREEP
~ 1%
rottura
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
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I carichi e le sollecitazioni applicati su un rinforzo durante la fase diinstallazione possono essere quelli più severi a cui il rinforzo è soggetto.La posa e la compattazione di differenti tipo di terreni a contatto con irinforzi possono generare una riduzione della sua resistenza a trazione
La quantità dei danneggiamenti inflitti alrinforzo dipenderanno dai seguenti fattori:
tipo di rinforzo (rivestimento protettivo)dimensioni e “spigolosità” del terrenometodo di compattazione
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
LTDS: DANNEGGIAMENTO PER INSTALLAZIONE
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Nel caso di utilizzo di terreni di riempimento particolari (per dimensioni,aggressività, etc.) sono necessari test specifici per procedere con unaprogettazione adeguata.Tipici valori di Fdam per un riempimento con terreni granulari ghiaiosi siattestano tra 1.05 e 1.5
MATERIALE Fattore di riduzione Fdam
ACCIAIO 1.1 – 1.4
HDPE (Polietilene ad alta densità) 1.1 – 1.5
PET (Polietilene tereftalato) 1.05 – 1.15
PP (Polipropilene) 1.1 – 1.5
PVA (Polivinile Alcool) 1.05 – 1.2
Fdamage = 1.05 - 1.5
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
LTDS: DANNEGGIAMENTO PER INSTALLAZIONE
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Una ulteriore, ma pericolosa causa di di danneggiamento è la scarsacura durante le procedure di installazione……
Spaccare massi sopra i rinforzi… Transitare con i veicoli sopra i rinforzi…
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
LTDS: DANNEGGIAMENTO PER INSTALLAZIONE
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Questo fattore di riduzione dipende dalla sensibilità del materiale delrinforzo ai seguenti fattori ambientali:
• Aggressione Chimica• Ossidazione termica• Idrolisi• Microrganismi• UV• pH del terreno• Temperatura
Test per misurare la sensibilità a tali fattori:ISO 13439 - Geotextiles and geotextile-related products - Screening test method for determiningthe resistance to hydrolysis
ISO 12960 - Geotextiles and geotextile-related products - Screening test method for determiningthe resistance to liquids [acids and alkalis]
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
LTDS: EFFETTI AMBIENTALI
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Il progettista deve tenere in considerazione gli specifici aspetti del sito diapplicazione
Valori tipici di Fenv per 4<pH<9 sono compresi tra 1.05 – 1.1
Materiale Fattore di riduzione Fenv
ACCIAIO (rivestito) 1.05 – 1.1
HDPE (Polietilene ad alta densità) 1.0 – 1.1
PET (Polietilene tereftalato) 1.0 – 1.1
PP (Polipropilene) 1.0 – 1.1
PVA (Polivinile Alcool) 1.0 – 1.1
Fenv = 1 - 1.1
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
LTDS: EFFETTI AMBIENTALI
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MATERIALE Fattore di riduzione FTOT
ACCIAIO (rivestito) 1.09 – 1.26
HDPE (Polietilene ad alta densità) 2.2 – 5.8
PET (Polietilene tereftalato) 1.5 – 2.3
PP (Polipropilene) 4.4 – 8.2
PVA (Polivinile Alcool) 1.6 – 3.3
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
LTDS: FATTORE DI RIDUZIONE GLOBALE
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UTS E LTDS: PRESTAZIONI DA DICHIARAREProprietà a breve termine
Proprietà a Lungo termine
CARATTERISTICHE DEI RINFORZI
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TERRAMESH ® VERDE
Il Terramesh® Verde è costituito da rinforzo in rete DT risvoltato a paramentorinverdibile. Gli elementi sono forniti già a misura senza richiedere sagomature otagli in cantiere
LE SOLUZIONI MACCAFERRI
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Installazione Terramesh Verde
1
2
3
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Terreno
strutturale
Terreno
vegetale
4
5
6
Installazione Terramesh Verde
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TERRAMESH ® VERDE
LE SOLUZIONI MACCAFERRI
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TERRAMESH ® SYSTEM
Il Terramesh® System è costituito da un paramento in gabbioni connessoall’elemento di rinforzo. Gli elementi sono forniti già a misura senza richiedereulteriori tagli in cantiere
LE SOLUZIONI MACCAFERRI
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Installazione Terramesh System
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A tergo dello scatolare è norma
porre un geotessile non tessuto,
con funzioni di separatore e
filtro.
Installazione Terramesh System
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Installazione Terramesh System
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GEOGRIGLIE
Terre rinforzate con geogriglie in poliestere ad alta tenacità (ParaGrid®) conresistenza nominale fino a 200 kN/m
LE SOLUZIONI MACCAFERRI
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Rete elettrosaldata
Maglia 15x15
FI=8
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PROPRIETA’ DEI TERRENI
PROPRIETA’ DEI TERRENI
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PROPRIETA’ DEI TERRENI
SPECIFICA TIPO PER RILEVATI STRUTTURALI
Il terreno di riempimento che costituisce il rilevato strutturaledell’opera dovrà appartenere ai gruppi della UNI 10006
A1-a, A1-b, A3, A2-4, A2-5con esclusione di pezzature superiori a 150 mm.
Il materiale con dimensioni superiori a 100 mm è ammesso conpercentuale inferiore al 15% del totale.
In ogni caso saranno esclusi elementi di diametro maggiore ouguale a 150 mm, e i materiali che, da prove opportune,presentino angoli d’attrito minori di quelli previsti in progetto.
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E’ un software concepito per la progettazione di strutture in terrarinforzata e gabbioni ed analisi di stabilità dei pendii, checontempla tutte le combinazioni possibili di coefficienti riportatenel Nuovo Testo Unico per le Costruzioni 2008
• stratigrafie qualunque• presenza d’acqua• accelerazioni sismiche• Sovraccarichi• Tiranti• rinforzi di ogni tipo e rigidezza
• stabilità interna• stato tensionale indotto nei rinforzi• verifica di stabilità come opera di sostegno• stabilità globale• cedimenti del terreno di fondazione
CARATTERISTICHE DI MACSTARS W
CONSULENTIProf. Ghionna (Politecnico di Torino)Studio Geotecnico ItalianoProf. Bathrust (Canada)
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STABILITA’ GLOBALE
- sulle possibili superfici di scorrimento cheinteressano l’opera nel suo complesso
- sulle possibili superfici di scorrimento cheinteressano la sola opera di sostegno
- Verifica al ribaltamento- Verifica allo scorrimento- Verifica della capacità portante
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TIPI DI VERIFICHE
STABILITA’ INTERNA
OPERA DI SOSTEGNO
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DEFINIZIONE DATI DI INPUT
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VERIFICA COME OPERA DI SOSTEGNO
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VERIFICA COME OPERA DI SOSTEGNO
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VERIFICA STABILITA’ GLOBALE
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VERIFICA STABILITA’ INTERNA
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Per strutture di altezzasuperiore a 10-12 m èopportuno creare bermeintermedie
20o
Quando possibile, sono raccomandatescarpate con inclinazione inferiore a 70°
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INDICAZIONI PROGETTUALI
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INTERNA BLOCCO 1
GLOBALE
INTERNA BLOCCO 2
PER GEOMETRIE CON PIU’ DIUN BLOCCO E’ NECESSARIOEFFETTUARE UNA VERIFICA DISTABILITA’ INTERNA PER OGNIBLOCCO OLTRE ALLA STABILITA’GLOBALE
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INDICAZIONI PROGETTUALI
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QUALI SONO LE CAUSE DI POSSIBILI CEDIMENTI DELLE STRUTTURE IN
TERRA RINFORZATA?
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3 PROBLEMI PRINCIPALI
1. ACQUA- Riduce la coesione dei terreni
2. ACQUA- Aumenta le pressioni interstiziali
3. ACQUA- Può provocare erosioni al piede
ERRORI DA EVITARE
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E’ un problema del rinforzo o di un assenza/mancanza di ControlloQualità durante l’installazione?
ERRORI DA EVITARE
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Lo stesso prodotto, propriamente installato, non presenta problemi
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▪CASE HISTORIES
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Fidene – Roma (2017)
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Magione – Perugia (2015)
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GRA CARREGGIATA INTERNA – Roma (2014)
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CIRCO MASSIMO– Roma (2013)
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Monte Mario Via Panoramica– Roma (2015)
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Grazie per l’attenzione