1Dott. Ing. A. Sanzeni | alex.sanzeni@ing.unibs.it Universit degli Studi di Brescia

Brescia, 28 Marzo 2009Brescia, 28 Marzo 2009

Il piano degli scavi: problematiche connesse e soluzioni tecnicheIl piano degli scavi: problematiche connesse e soluzioni tecniche

2CONTENUTICONTENUTI

1. Riferimenti normativi

2. Fronti di scavo

3. Opere provvisionali per il sostegno delle terre

4. Scavo in ammassi rocciosi e caduta massi

31.1. Riferimenti normativiRiferimenti normativi

4DECRETO LEGISLATIVO 9 aprile 2008 , n. 81

Attuazione dell'articolo 1 della legge 3 agosto 2007, n. 123, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro.

Art. 105Attivit soggette

[]Costituiscono, inoltre, lavori di costruzione edile o diingegneria civile gli scavi, ed il montaggio []

5SEZIONE IIISCAVI E FONDAZIONI

Art. 118Splateamento e sbancamento

[]Art. 119

Pozzi, scavi e cunicoli

2. Cunicoli3. Sottomurazioni4. Infissione pali5. Pozzi di fondazione

[]

[]

6SEZIONE IIISCAVI E FONDAZIONI

Art. 120Deposito di materiali in prossimit degli scavi

Le informazioni contenute nel Dlgs. n. 81 del 2008 (estensione e precisazione del DPR n. 164 7/01/1956) sono di primaria importanza ai fini della sicurezza del

cantiere con particolare riferimento agli scavi e al movimento terra

richiesto un documento che, in caso di attivit particolari, illustri le operazioni che riguardano gli scavi

Le indicazioni fornite dal Dlgs. n. 81 del 2008 non possono costituire materia per lapprofondimento del tema degli scavi

Gli scavi sono e continuano a rimanere opere facenti parte dellingegneria civile, da studiare caso per caso in relazione allimportanza dellintervento

7NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI DM n. 29, 14/01/08 estratto

Verifiche di stabilit

Indagini

Opere vicineSovraccarichi

Presenza di acqua

Progetto armature

e opere provvisionali

8Vecchia Normativa Geotecnica DM 11/03/1988 estrattoTesto coordinato con la Circolare del Ministero dei LL.PP. 24/09/1988 n. 30483

91.1. Fronti di scavoFronti di scavo

10

Ambiti di applicazione: Edilizia (H=24m) e lavori pubblici connessi Grandi opere infrastrutturali (es: sedi stradali in trincea; H=510m) Cave (H=1030m e oltre)

Rottura: per taglio lungo una superficie di scivolamento (superficiale o profonda) Forze che determinano linstabilit

Forza di gravit (es: peso proprio del terreno, sovraccarichi) Forze di filtrazione Scuotimento sismico (raro, in dipendenza dalla durata dello scavo)

Cause che producono linstabilit (come per la stabilit dei versanti) Modifiche del profilo (lattivit di scavo in s) Modifiche dello stato tensionale (es: aumento dei carichi sul ciglio) Modifiche regime delle pressioni neutrali (es: venute dacqua, infiltrazioni,

precipitazioni) Variazione nel tempo delle caratteristiche meccaniche del terreno (es: argille)

Resistenza offerta: caratteristiche meccaniche del terreno/ammasso roccioso Modalit di rottura dipendono da:

Natura del terreno/caratteristiche ammasso roccioso + regime acque Successione stratigrafica Geometria dello scavo/pendio (problema bidimensionale o tridimensionale)

Caratteristiche generali

11

Terreni granulari asciutti e terreni coesivi modi di rottura e metodi di analisi

(Colombo e Colleselli, 2004)

12

(Connolly, 1997)

Fine costruzione (breve termine)Lungo termineCriticaLungo termineFine scavo (breve termine)Stabile

Rilevato (carico tensionale)Scavo (scarico tensionale)Condizione

Terreni argillosi Stabilit a lungo termine e a breve termine

13

Scavi di entit modesta, senza vincoli di spazio, assenza di falda:

1 m

1 m

3

m

2

m

3 : 1

2 : 1

terreno ben compatto, resistente

terreno mediamente resistente, ma ancora stabile

1 m

1

m

1 : 1 terreno franoso

discarica

1 m

(SUVAPRO, 2008)

14

Consiglio Federale SvizzeroOrdinanza sulla sicurezza e la protezione della salute dei

lavoratori nei lavori di costruzione(Ordinanza sui lavori di costruzione, OLCostr)29/06/2005

Art. 56 - Scarpate[]

Si deve condurre una verifica di stabilit qualora:

a. non si possano osservare i seguenti rapporti tra verticale ed orizzontale:1. al massimo 3 : 1 nei terreni resistenti ben compatti e resistenti;2. al massimo 2 : 1 nei terreni mediamente resistenti ma ancora stabili;3. al massimo 1 : 1 nei terreni franosi;

a. la scarpata sia pi alta di 4 m;b. la scarpata debba [] essere sollecitata da carichi supplementari

quali veicoli, macchine edili o depositi di materiale;c. vi siano infiltrazioni dacqua [] oppure se il piede delle

scarpate si trova in corrispondenza della falda freatica.

Esempio:

15

min.60 cm *

* in ogni fase della costruzione(ad es. considerare la casseratura delle pareti)

(SUVAPRO, 2008)

Art. 55 Criteri generali

16

Cedimenti su terreno di riempimento

Terrenoriportato

Terrenonaturale

Capannoni, costruzione 1984

Muro a mensola c.a., costruzione 1982

17

Indagini specifiche

Ampiezza dellindagine Mezzi di indagine Relazioni sulle indagini

Relazione geologica

Relazione geotecnica

(AGI, 1977)

Studio della stabilit di una trincea o scavo

18

Principali prove in sito e loro applicabilit

(Cestari, 1996)

Lidoneit della prova anche

funzione del tipo di problema

19

Panoramica degli interventiInterventi che modificano la geometria del pendio

Riprofilatura con gradonate

(Connolly, 1997)

20

Interventi che modificano il regime delle acque (superficiali/erosione e profonde)

21(Colombo e Colleselli, 2004)

Interventi che modificano il regime delle acque

22

Interventi di tipo strutturale

(Connolly, 1997)

23

Stabilit fronte di scavo esempioCaratteri generali e profilo

Strato Htetto Hbase Terreno /' ' c' Cu E Eurn [m] [m] [kN/m3] [] [kPa] [kPa] [MPa] [MPa]

1 0,0 -6,0 Argilla limosa con torba 19/9 25 5 40 6 30

2 -6,0 -7,0 Sabbia fine 20/10 30 0 0 15 45

3 -7,0 -8,0 Argilla limosa 19/9 26 0 40 8 30

4 -8,0 -9,0 Sabbia limosa 20/10 30 0 0 15 45

5 -9,0 -10,0 Limo argilloso 19/9 25 0 40 6 30

6 -10,0 -14,0 Sabbia medio-fine 20/10 32 0 0 20 60

7 -14,0 -15,0 Argilla limosa 19/9 27 0 40 8 40

8 -15,0 -23,0 Sabbia fine 20/10 37 0 0 30 90

SR 2

35

Quota di falda prossima al piano campagna

Indagini disponibili: n. 1 CPTU fino a 20m n. 1 sondaggio a carotaggio continuo fino a 30m con piezometro

Passante di Mestre

24

Sezione A, condizioni non drenate,Fmin=2,32

Sezione A, condizioni drenate, Fmin=1,33

Analisi stabilit scarpate

25

-.3000

E-02

0.1700

E-01

0.37 00

E-01

0.5700

E-01

0.7700

E-01

0.9700

E-01

0.1000

0.

-16.30

-13.90

-11.50

-9.100

-6.700

-4.300

d=-2.8895 mm, z=-16.300

d=94.090 mm, z=-4.3000

-370.0

- 295.0

-220 .0

-145.0

-70.00

5.000

6 .000

0.

-16.30

-13.90

-11.50

-9.100

-6.700

-4.300

M=-354.68 kN*m/m, z=-11.200

M=5.5241 kN*m/m, z=-14.400

-100.0

-5 8.00

-16.0 0

26.00

68.00

110.0

0.

-16.30

-13.90

-11.50

-9.100

-6.700

-4.300

V=-99.535 kN/m, z=-9.6000

V=108.14 kN/m, z=-14.000

Sezione A: Spostamento orizzontale Momento flettente Taglio

(Colleselli & P., 2008)

Dimensionamento opere provvisionali

26(Sanzeni e Venturini, 2006)

Opere in terra rinforzata esempio

Terreno di fondazione:=35-38, =2,0t/m3

Terreno di riempimento:=33-34, =1,9t/m3

Assenza di falda

27

1.1. Opere provvisionali per il sostegno delle Opere provvisionali per il sostegno delle terreterre

28

Strutture verticali relativamente sottili e flessibili immorsate nel terreno fino ad assegnata profondit al di sotto del piano di scavo;

Usate come opere provvisionali e permanenti/definitive; Si distinguono:

Paratie a sbalzo Paratie con ancoraggio;

Tipo di elemento strutturale che sostiene il terreno; Palancole prefabbricate in acciaio; Diaframmi in c.a., pali accostati costruiti in opera o infissi, micropali; Colonne di jet-grouting

Paratie

Le paratie sono costruite prima dello scavo (terreno in posto, sequenza di scavo e metodi di realizzazione..);

Il progetto deve prevedere il calcolo delle sollecitazioni nelle varie fasi si costruzione e in condizioni di esercizio ad opera finita;

Oggetto della progettazione:profondit di infissione, ancoraggi, verifiche strutturali, stabilit del fondo scavo, spostamenti e interazione con il costruito (anche nel caso si debba abbassare il livello di falda) + STABILITA GLOBALE

29

Estratto DM n. 29 - 14/01/2008 PARATIE (non trattate nel DM 88)

GEO

UPLHYDGEO

STRGEO

30

Coefficienti di sicurezza:

1. Diminuire il coefficiente Kp dividendo per F=1,52,0

2. Aumentare profondit di infissione del 2040%

NTC 08 EN 19973. k d

con conseguente aumento di Ka e diminuzione di Kp

Effetto dei coefficienti di sicurezza sul calcolo delle paratie1 2

3

31

PALANCOLATI METALLICI

32

DIAFRAMMI IN CA

(Fondater Pali srl)

33(montella srl)

34

MICROPALI E TIRANTI

(Fondater Pali srl)

35

PALI TRIVELLATI SECANTI

36

JET GROUTING

37

Schemi di supporto degli scavi

Schemi di ancoraggio palancole

38

Ubicazione ancoraggi

Schema illustrativo tirante di ancoraggio

Esempi di profili palancole Sequenza costruttiva tirante di ancoraggio

39

Spostamenti laterali massimi, opere di sost. in argilla compatta e sabbia (Clough, 1990)

Cedimenti massimi del terreno sostenuto (Clough, 1990)

Spostamenti laterali massimi, opere di sost. in argilla compatta e sabbia (Clough, 1990)

Cedimenti massimi del terreno sostenuto (Clough, 1990)

Problemi al contorno

40

(Sanzeni et al., 2004)Problemi al contorno

Indagini disponibili:Estesa campagna di indagini in sito e laboratorio

0,0 7,0m: limi, argille e ghiaie, =25-33 c=0-60kPa 7,0 40,0: Flysch di Trieste con crostello di

alterazione, =35 c=120kPa

Depositi caratterizzati da venute di acqua ma con assenza di falda

Monitoraggio: inclinometri, celle di carico, mire topografiche

41

Scavo in ammassi rocciosi e caduta massi

Problema di rilevanza per la sicurezza delle vie di comunicazione, ma riscontrabile anche in altri campi dellingegneria civile (es: scavi in ambiente montano, cave)

Rispetto alle masse mobilitate (possono essere molto modeste), lentit dei danni pu risultare enorme

Il fenomeno della caduta massi rientra nei movimenti franosi sotto la tipologia di crollo = distacco di elementi lapidei di varie dimensioni da un fronte naturale o artificiale.

Le cause di un crollo possono essere di origine naturale (scalzamento, erosione acqua, degradazione fisico-meccanica, decomposizione chimica) o artificiale (azione meccanica dovuta allo scavo tale da porre in equilibrio instabile alcune porzioni dellammasso e del fronte)

Fattori esterni: pressione dellacqua nelle discontinuit Gelo/disgelo Vibrazioni naturali (sisma) o indotte dallattivit umana (urti, esplosioni,

ferrovia) Azione esercitata da radici di alberi..

42(Clerici, 2005)

Tipologie di movimento durante la caduta di un masso

Detrito

43

Panoramica degli interventi di difesa approcci tecnico progettuali

Attivit preliminari:

Studio geologico generale

Rilievi geologici dellammasso

Limitatamente agli scavi che interagiscono con ammassi rocciosi:

a) Stabilizzazione (interventi con difese attive): realizzazione di interventi atti a prevenire, impedire o limitare in modo sostanziale il distacco ed il movimento di

porzioni rocciose;

b) Protezione (interventi passivi): realizzazione di opere che rallentano, deviano o arrestano la caduta di porzioni rocciose, difendendo la struttura, lattivit o il bene

che minacciato opere paramassi (non trattato);

c) Strumentazione (monitoraggio): posa di strumenti sulla parete di origine del distacco (sistemi premonitori dellevento) o del pendio sottostante ad essa (sistemi

di segnalazione dellevento);

d) Inibizione dellaccesso allarea potenzialmente invasa dal crollo;

44

45

(Clerici, 2005)

46

47(Clerici, 2005)

Reti metalliche

48

(Clerici, 2005)

Strumenti: Distometro a nastro, fessurometro, inclinometri in foro, celle di pressione/carico

49