Dottoranda:Tutor: Ing. Antonella Cantone Prof. Ing. Alessandro Mandolini R ELAZIONE SULL A TTIVIT À...

Dottoranda: Tutor:

Ing. Antonella Cantone Prof. Ing. Alessandro

Mandolini

RELAZIONE SULL’ATTIVITÀ DI RICERCA DEL II ANNO

DOTTORATO DI RICERCA IN

INGEGNERIA GEOTECNICAXXIII CICLO

Recente impulso alla costruzione di opere in sotterraneo in ambito urbano (nuove linee metropolitane e potenziamento di quelle esistenti, parcheggi interrati, sottoservizi)

Affinamento delle tecniche di scavo, che permettono di scavare volumi di terreno maggiori e di raggiungere profondità elevate

Necessità di accrescere le capacità di previsione del comportamento degli scavi:

Sicurezza nei riguardi di eventuali meccanismi di collasso( stabilità delle opere di sostegno, stabilità del fondo scavo, stabilità globale);

Comportamento in condizioni di esercizio degli elementi strutturali (caratteristiche della sollecitazione, movimenti delle pareti);

Movimenti indotti dallo scavo nel terreno adiacente.

Disponibilità di case-histories ben documentate

individuazione di limiti e potenzialità dei metodi empirici ad oggi disponibili in letteratura, mediante il confronto diretto tra il comportamento previsto e quello osservato;

ulteriore determinazione, attraverso analisi numeriche 2D e 3D, del ruolo che i diversi fattori in gioco (geometria dello scavo, proprietà meccaniche dei terreni attraversati, caratteristiche strutturali dell’opera di sostegno e degli eventuali vincoli, modalità e tempistica delle lavorazioni, etc.) hanno nel determinare il comportamento degli scavi;

validazione di modelli costitutivi del terreno “avanzati” implementati nei programmi di calcolo numerico.

Disponibilità di case-histories ben documentate individuazione di limiti e potenzialità dei metodi empirici ad oggi disponibili in letteratura, mediante il confronto diretto tra il comportamento previsto e quello osservato;

Peck, 1969 Wang et al., 2005

Disponibilità di case-histories ben documentate

individuazione di limiti e potenzialità dei metodi empirici ad oggi disponibili in letteratura, mediante il confronto diretto tra il comportamento previsto e quello osservato;

ulteriore determinazione, attraverso analisi numeriche 2D e 3D, del ruolo che i diversi fattori in gioco (geometria dello scavo, proprietà meccaniche dei terreni attraversati, caratteristiche strutturali dell’opera di sostegno e degli eventuali vincoli, modalità e tempistica delle lavorazioni, etc.) hanno nel determinare il comportamento degli scavi;

validazione di modelli costitutivi del terreno “avanzati” implementati nei programmi di calcolo numerico.

Disponibilità di case-histories ben documentate analisi numeriche

Zdravcovic et al, 2005

CONVENZIONI DI RICERCA TRA LA S.U.N. E LE DITTE INCARICATE DEI LAVORI DI COSTRUZIONE DI SCAVI NELLA CITTA’ DI NAPOLI

TRATTA BASSA DELLA LINEA 1 DELLA METROPOLITANA DI NAPOLI

• STAZIONE GARIBALDI (2003)

• STAZIONE MUNICIPIO (2004)

• STAZIONE DUOMO (2005)

FERROVIA CUMANA DELLA S.E.P.S.A.

• STAZIONE MONTESANTO (2004)

LA LINEA 1 DELLA METROPOLITANA DI NAPOLI

LTOT z 40 km, n.stazioni = 25

-TRATTA PISCINOLA – VANVITELLI

9 stazioni, in esercizio dal 1998

-TRATTA VANVITELLI – DANTE5 stazioni, in esercizio dal 2002

-TRATTA DANTE - GARIBALDI 5 stazioni, in costruzione

-TRATTA GARIBALDI – PISCINOLA

6 stazioni, in progetto

PISCINOLA

CHIAIANO

COLLI AMINEI

VANVITELLI

DANTECILEA GARIBALDI

AEROPORTO

CENTRO DIREZIONALE

SECONDIGLIANO

TOLEDO MUNICIPIO UNIVERSITA’ DUOMO GARIBALDI

RIPORTI

POZZOLANE IN SEDE DEP. FLUVIO

PALUSTRI

CENERI

POZZOLANE RIMANEGGIATE

TUFO GIALLO NAPOLETANO

LIVELLO DI FALDA

LA TRATTA BASSA DELLA LINEA 1

TOLEDO MUNICIPIO UNIVERSITA’ DUOMO GARIBALDI

RIPORTI

POZZOLANE IN SEDE DEP. FLUVIO

PALUSTRI

CENERI

POZZOLANE RIMANEGGIATE

TUFO GIALLO NAPOLETANO

LIVELLO DI FALDA

LA TRATTA BASSA DELLA LINEA 1

MATERIALE

DI RIPORTO

POZZOLANE

RIMANEGGI

ATE

DEPOSITI

MARINI

POZZOLANE

IN SEDE

TUFO

GIALLO

NAPOLETAN

O

d [kN/m3] 19-20 11 16 12 11-12

sat [kN/m3] 20-22 17 19 17 16-17

’ [°] > 30 33-34 38 38 27-28

c’ [kPa] 800-1000

k [cm/s] 10-3 - 10-5 10-5 - 10-6 10-3 - 10-5 10-4 – 10-5

E [MPa] 1500-2000

PROBLEMI GEOTECNICI RELATIVI AI POZZI

scavi profondi (35 ÷ 50 m) ed estesi in pianta (~1000 m2)

in ambiente fortemente urbanizzato

in depositi di terreni incoerenti sotto falda di notevole spessore (>

25 m)

SOLUZIONI PROGETTUALI ADOTTATE

pannelli in c.a. realizzati con idrofresa; L

=2,5 m, s = 1,0 m





25 m)



=2,5 m, s = 1,0 m

uno o più livelli di puntoni in acciaio e da 3

a 6 livelli di ancoraggi pretesi (1 MN circa)





25 m)



=2,5 m, s = 1,0 m

uno o più livelli di puntoni in acciaio e da 3

a 6 livelli di ancoraggi pretesi (1 MN circa) a

bulbo iniettato

top-down (nel caso della stazione

GARIBALDI)

PIANI DI MISURE E CONTROLLI IMPLEMENTATI DURANTE L’APPROFONDIMENTO DEI POZZI STAZIONE

GRANDEZZE SOTTO OSSERVAZIONE STRUMENTI

livello della falda idrica

stato di sforzo negli ancoraggi e nei puntoni

spostamenti dei diaframmi perimetrali

variazioni termiche

spostamenti delle strutture adiacenti

piezometri

celle di carico

inclinometri e tecniche

topografiche

sensori di temperatura

tecniche topografiche

Capisaldi di lettura

Capisaldi di riferimento

Miniprismi ottici

Velocimetri Elettrolivelle verticali

Elettrolivelle orizzontali

Cap. 9R3

R1R2 Cap. 11Cap. 10

Cap. 8Cap. 6 Cap. 5 Cap. 4 Cap. 3 bis Cap. 3 Cap. 2 Cap. 1

Cap. 7

R(int.)

R(int.)

R(est.)

R(int.)

R(est.)

R(int.)

A1

B1

C1

D1D2

D3D4

C2

A2

B3

C3

B4

C4

A3A4

D5

B5

C5

A5

SEZ.

A

SEZ.

B

SEZ.

C

SEZ.

D

SEZ.

E

SEZ.

F

P1P2

P3P4

R3

R2

R1

B2

V1

V2V3

V4

E.L. PARETE A

E.L. PARETE B

E.L. PARETE C

E.L. PARETE D

D6D7

R(est.)

R(est.)

GALLERIA CUMANA

GALLERIA CIRCUMFLEGREA

TUNNEL IN COSTRUZIONE STAZIONE

Muro della Funicolare

Gradini Paradiso

C6C7

B6B7

A6A7

MONTESANTO

185 PUNTI DI CONTROLLO

QUALITA’ DEI DATI DI MONITORAGGIO

Stazione Montesanto


Stazione Garibaldi


Stazione Duomo


Stazione Municipio

GRANDEZZE SOTTO OSSERVAZIONE STRUMENTI

livello della falda idrica

stato di sforzo negli ancoraggi e nei puntoni

spostamenti dei diaframmi perimetrali

variazioni termiche

spostamenti delle strutture adiacenti

piezometri

celle di carico

inclinometri e tecniche

topografiche

sensori di temperatura

tecniche topografiche



-37,50

-32,50

-27,50

-22,50

-17,50

-12,50

-7,50

-2,50

2,50

7,50

12,50

0 10 20 30 40qu

ota

[m s.

l.m.]

u [mm] - S1

10/ 12/ 2002

17/ 06/ 2003

22/ 08/ 2003

30/ 09/ 2003

18/ 11/ 2003

17/ 02/ 2004

30/ 03/ 2004

31/ 08/ 2004

05/ 10/ 2004

03/ 11/ 2004

-37,50

-32,50

-27,50

-22,50

-17,50

-12,50

-7,50

-2,50

2,50

7,50

12,50

010203040

quot

a [m

s.l.m

.]

u [mm] - S2

10/ 12/ 2002

17/ 06/ 2003

22/ 08/ 2003

30/ 09/ 2003

18/ 11/ 2003

17/ 02/ 2004

30/ 03/ 2004

31/ 08/ 2004

05/ 10/ 2004

03/ 11/ 2004

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5

u [mm]

z [

m]

16/ 04/ 2008

23/ 04/ 2008

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

giu-03ago-03ott-03dic-03feb-04apr-04giu-04ago-04ott-04dic-04feb-05apr-05giu-05ago-05ott-05dic-05feb-06

S [m

m]

P1A - (z = 6,5 m s.l.m.)

P1D - (z = -7,3 m s.l.m.)

P1E - (z = -11,5 m s.l.m.)

P1F - (z = 16,0 m s.l.m.)

P1G - (z = -21,0 m s.l.m.)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


S [m

m]

P2A - (z = 6,5 m s.l.m.)

P2B - (z = 1,9 m s.l.m.)

P2C - (z = -2,5 m s.l.m.)

P2D - ( z = -7,3 m s.l.m.)

P2E - (z = -11,5 m s.l.m)

P2F - (z = -16,0 m s.l.m.)

P2G - (z = -21,0 m s.l.m.)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

S [m

m]

P4A - (z = 6,5 m s.l.m.)

P4B - (z = 1,9 m s.l.m.)

P4C - (z = -2,5 m s.l.m.)

P4D - (z = -7,3 m s.l.m.)

P4E - (z = -11,5 m s.l.m.)

P4F - (z = -16,0 m s.l.m.)

P4G - ( z = -21,0 m s.l.m.)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

S [m

m]

P3A - (z = 6,5 m s.l.m.)

P3B - (z = 1,9 m s.l.m.)

P3C - (z = -2,5 m s.l.m.)

P3D - (z = -7,3 m s.l.m.)

P3E - (z = -11,5 m s.l.m.)

P3F - (z = -16,0 m s.l.m.)

P3G - (z = -21,0 m s.l.m.)

Municipio e Duomo

Garibaldi

Inclinometro Duomo

PARETE NORD-EST (Lato Università)

P1A

P9A

PARETE SUD-OVEST (Lato Toledo)

P2A P3A P4A

P1C P2C P3C P4C

P1D P2D P3D P4D

P1E P2E P3E P4E

P1F P2F P3F P4F

P1G P2G P3G P4G

P6C P7C P8C P9C

P6D P7D P8D P9D

P6E P7E P8E P9E

P6F P7F P8F P9F

P6G P7G P8G P9G

P1B P2B P3B P4B

P6A P7A P8A

P9BP6B P7B P8B

PARETE NORD-OVEST

PARETE SUD-EST

P10B

P10C

P10D

P10E

P10F

P10G

P5B

P5C

P5D

P5E

P5F

P5G

CRONOLOGIA DEGLI SCAVI

STAZIONE INSTALLAZIONE PANNELLI

INIZIO SCAVO

FINE SCAVO

GARIBALDI Ottobre 2002 Dicembre 2002 Ottobre 2004

MUNICIPIO Luglio 2003 Agosto 2003 Gennaio 2006

DUOMO Luglio 2003 Dicembre 2002 Settembre 2008

Ritrovamenti archeologici di Piazza N.Amore

IV secolo a.C.

V-IV secolo a.C.

V-IV secolo a.C.

Soluzioni per il passaggio della TBM

FASE 1

FASE 2

FASE 3

FASE 4

2.25

-0.45 -0.45

2.25

-30.55 -30.55

FASE 5

10.00 3.32 10.00

9.75

-16.00

9.75

7.207.20

14.2

0

8.957.90 8.25 8.25

Confronto tra spostamenti misurati e spostamenti prevedibili con i “classici” metodi empirici

Clough & O'Rourke ,

1990

Peck, 1969

0,0

0,5

1,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

w/h

[%]

x/h

Garibaldi Lato DUOMO

Garibaldi Lato CDN

Duomo Lato Garibaldi

Municipio Lato Università

dV = 0,5 dH

dV = dH

0,0

0,5

1,0

0,0 0,5 1,0

wm

ax/h

dmax/h

San Francisco

Chicago

Oslo

Garibaldi Lato CDN

Garibaldi Lato DUOMO

Duomo Lato Università



wmax/H= 0,15%

wmax/H= 0,5%

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

wm

ax[m

m]

H [m]

diaframmi in c.a.

Garibaldi Lato CDN



Peck, 1969

Mana e Clough, 1981

Clough e O’Rourke, 1990

Back analyses dei comportamenti osservati. Stazione Municipio

PARETE NORD-EST (Lato Università)

P1A

P9A

PARETE SUD-OVEST (Lato Toledo)

P2A P3A P4A

P1C P2C P3C P4C

P1D P2D P3D P4D

P1E P2E P3E P4E

P1F P2F P3F P4F

P1G P2G P3G P4G

P6C P7C P8C P9C

P6D P7D P8D P9D

P6E P7E P8E P9E

P6F P7F P8F P9F

P6G P7G P8G P9G

P1B P2B P3B P4B

P6A P7A P8A

P9BP6B P7B P8B

PARETE NORD-OVEST

PARETE SUD-EST

P10B

P10C

P10D

P10E

P10F

P10G

P5B

P5C

P5D

P5E

P5F

P5G

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


S [m

m]

P1A - (z = 6,5 m s.l.m.)

P1D - (z = -7,3 m s.l.m.)

P1E - (z = -11,5 m s.l.m.)

P1F - (z = 16,0 m s.l.m.)

P1G - (z = -21,0 m s.l.m.)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


S [m

m]

P2A - (z = 6,5 m s.l.m.)

P2B - (z = 1,9 m s.l.m.)

P2C - (z = -2,5 m s.l.m.)

P2D - ( z = -7,3 m s.l.m.)

P2E - (z = -11,5 m s.l.m)

P2F - (z = -16,0 m s.l.m.)

P2G - (z = -21,0 m s.l.m.)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

S [m

m]

P4A - (z = 6,5 m s.l.m.)

P4B - (z = 1,9 m s.l.m.)

P4C - (z = -2,5 m s.l.m.)

P4D - (z = -7,3 m s.l.m.)

P4E - (z = -11,5 m s.l.m.)

P4F - (z = -16,0 m s.l.m.)

P4G - ( z = -21,0 m s.l.m.)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

S [m

m]

P3A - (z = 6,5 m s.l.m.)

P3B - (z = 1,9 m s.l.m.)

P3C - (z = -2,5 m s.l.m.)

P3D - (z = -7,3 m s.l.m.)

P3E - (z = -11,5 m s.l.m.)

P3F - (z = -16,0 m s.l.m.)

P3G - (z = -21,0 m s.l.m.) -35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

lug-03 gen-04 ago-04 feb-05 set-05 apr-06

z [m

s.l.m

.]

Avanzamento scavo

31gen 05

30 set 05

23 gen 06

Back analyses dei comportamenti osservati. Stazione MunicipioCaratterizzazione geotecnica

TETTO DELLE SABBIE

TETTO DEL TUFO

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 25 50 75 100

125

150

175

200

225

250

275

300

z [m

s.l.

m.]

qc [kg/cm2], NSPT

CPT U3

CPT U4

CPT U5

CPT U6

NSPT U3

NSPT U4

NSPT U6

VIA

V. E

MA

NU

ELE

III

TAR CAMPANIA

ST

OC

CA

GG

IOA

ZO

TO

UNIVERSITA'

TOLEDO

•materiale di riporto•pozzolane rimaneggiate•depositi marini (sabbie con limo)•pozzolane in sede (spessori modesti)•tufo giallo napoletano

Back analyses dei comportamenti osservati. Stazione MunicipioModello geometrico

MATERIALE DI

RIPORTOSABBIE

TUFO GIALLO

NAPOLETANO

d [kN/m3] 20 12 11-12

sat [kN/m3] 22 17 16-17

’ [°] 30 38 27-28

c’ [kPa] 1 1 800-1000

k [cm/s] 10-4 10-4 10-5

E [MPa] 250 250 1500

PARATIA PUNTONI

TIRANTI

T6

TIRANTI

T8

EA [kN]

3,10E+0

7

5,34E+0

6

2,30E+0

5

3,06E+0

5

EI

[kN/mq]

2,58E+0

6

i [m] 5 1,3 1,3

Geometria del pozzo

HS = 38 m; B = 25,4 m; L = 48,2 m

HP = 42 m; s = 1 m; L = 2,5 ÷ 2,8 m

Geometria degli ancoraggi

LL = 6 ÷ 10 m; LC = 6 ÷ 9 m; α = 0 ÷ 20°

200 m


Risultati

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

-0,01 0,00 0,01 0,02 0,03

z [m

]

u [m]

LATO TOLEDO

Du (plx MC)

Du (mis, medio)

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

-0,03 -0,02 -0,01 0,00 0,01

z [m

]

u [m]

LATO UNIVERSITA'

Du (plx MC)

Du (mis, medio)


Risultati

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

-0,010 0,000 0,010 0,020 0,030

z [m

]

u [m]

LATO TOLEDO

Du (plx MC)

Du (mis, medio)

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

-0,030 -0,020 -0,010 0,000 0,010

z [m

]

u [m]

LATO UNIVERSITA'

Du (plx MC)

Du (mis, medio)

ATTIVITA’ PREVISTE PER IL III ANNO

Proseguire nella raccolta di case histories

Perfezionare le analisi numeriche 2D fin qui svolte (scelta dei parametri e dei modelli, etc.)

Estendere le analisi agli spostamenti subiti dagli edifici adiacenti agli scavi

Implementare analisi numeriche 3D

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