Incontro sul tema Autoperforanti: una tecnologia in evoluzione · ¾Realizzazione e funzionamento...

Prof.ingProf.ing. . SimonettaSimonetta Cola Cola Dimensionamento, analisi del comportamento deformativo Dimensionamento, analisi del comportamento deformativo in esercizio e nuovi studiin esercizio e nuovi studi

11/47/47

Con la collaborazione di: Con il patrocinio di:Istituto Geotecnico Minerario

U. Follador – Agordo (BL)

Prof. ing. Simonetta ColaDipartimento IMAGE Università di Padova

Incontro sul temaIncontro sul temaAutoperforantiAutoperforanti: una tecnologia in evoluzione: una tecnologia in evoluzione

7 Ottobre, 20107 Ottobre, 2010

Dimensionamento, analisi del comportamento deformativo

in esercizio e nuovi studi

Dimensionamento, analisi Dimensionamento, analisi del comportamento deformativo del comportamento deformativo

in esercizio e nuovi studiin esercizio e nuovi studi


22/47/47

IntroduzioneIntroduzioneIntroduzione

SoilSoil NailingNailing come tecnica in rapida diffusionecome tecnica in rapida diffusione

Realizzazione e funzionamentoRealizzazione e funzionamento

Resistenza a sfilamento delle barreResistenza a sfilamento delle barre

Dimensionamento e verificheDimensionamento e verifiche

Comportamento in esercizioComportamento in esercizio

ModellazioneModellazione

Nuove ricercheNuove ricerche

IntroduzioneIntroduzione

Realizzazio-ne e funzio-namento

Resistenza barre

Dimensiona-mento e verifiche

Modellazione

Nuove ricerche


33/47/47

Realizzazione e funzionamento

Realizzazione e Realizzazione e funzionamentofunzionamento

Introduzione

RealizzazioRealizzazio--ne e funzione e funzio--namentonamento

Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


44/47/47

RealizzazioneRealizzazioneRealizzazione

Sequenza costruttiva TOP DOWNSequenza costruttiva TOP DOWN

• Scavo 1 ‐ 2 metri

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


55/47/47


• Applicazione spritz‐beton con rete elettrosaldata

• Perforazione ed installazione chiodo(D= 100‐200 mm)


RealizzazioneRealizzazioneRealizzazioneIntroduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


66/47/47



• Perforazione ed installazione chiodo (D= 100‐200 mm)

• Livello successivo




Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


77/47/47


• Perforazione ed installazione chiodo (D= 100‐200 mm)


• Livello successivo

• Rivestimento finale(se necessario)




Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


88/47/47

Terreni con elevati contenuti d’acqua o con presenza di tasche isolate d’acqua

Terreni suscettibili al gelo e/o rigonfianti

Terreni sopra il livello di falda freatica

Terreni granulari a granulometria uniforme privi di coesione

Sabbie omogenee medie e fini (con coesione apparente ≥ 5 kPa)

Terreni granulari sciolti (con NSPT<10 o Dr<30%)

Sabbie dense enaturalmente cementate

Terreni organici e argillosi, con indice liquido IL>0.2 e Cu< 50 kPa

Terreni coesivi compatti(limi e argille senza fenomeni di

creep)

Rocce decomposte con discontinuità e fragili

Rocce altamente fratturate con giunti aperti e vuoti

Terreni residuali e rocce alterate

Terreni non idonei Terreni idonei



Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


99/47/47

Tipologia di chiodiTipologia di chiodiGroutedGrouted nailsnails (iniettati in (iniettati in preforopreforo))DrivenDriven nailsnails ((rotoinfissirotoinfissi))LaunchedLaunched SoilSoil NailsNails (sparati)(sparati)SelfSelf--DrillingDrilling SoilSoil NailsNails ((autoperforantiautoperforanti))JetJet--groutedgrouted nailsnails (con iniezione a pressione)(con iniezione a pressione)

Vantaggi degli Vantaggi degli autoperforantiautoperforantiAdattabilitAdattabilitàà a molti tipi di terreno o rocciaa molti tipi di terreno o rocciaBuona protezione alla corrosioneBuona protezione alla corrosione

Maggior inerzia flessionaleMaggior inerzia flessionaleBuon controllo della lunghezzaBuon controllo della lunghezzaMinor tempo di installazioneMinor tempo di installazione



Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


1010/47/47

FunzionamentoFunzionamentoFunzionamento

(Masiero, 2005)

Mobilitazione della trazione nei chiodiMobilitazione della trazione nei chiodi

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


1111/47/47

Deformata della parete

Possibile superficie di rottura del terreno

(Masiero, 2005)

Mobilitazione della trazione nei chiodiMobilitazione della trazione nei chiodiScavo al 1° livello

FunzionamentoFunzionamentoFunzionamentoIntroduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


1212/47/47

(Masiero, 2005)

Mobilitazione della trazione nei chiodiMobilitazione della trazione nei chiodiScavo al 2° livello



Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


1313/47/47

(Masiero, 2005)

Mobilitazione della trazione nei chiodiMobilitazione della trazione nei chiodiScavo al n‐esimo livello



Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


1414/47/47

Mobilitazione della trazione nei chiodiMobilitazione della trazione nei chiodi

H

0.3-0.35 H

Distribuzione degli sforzi di trazione lungo il chiodo

ZONA RESISTENTE

ZONA ATTIVA

NmaxNhead

Zona AttivaZona Attiva: porzione in movimento verso lo scavo dove il terreno tende a sfilare la barra

Zona Passiva o resistente: porzione lontana e stabile dove il terreno trattiene la barra

Superficie di scivolamentoSuperficie di scivolamento: quasi coincide con la linea degli Nmax



Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


1515/47/47

Resistenza delle barreResistenza delle barreResistenza delle barre

Introduzione


Resistenza Resistenza barrebarre


Modellazione

Nuove ricerche


1616/47/47

Diagramma della forza di trazione nella barraDiagramma della forza di trazione nella barra

Qu = πD∙τu con τu = Resistenza a taglio chiodo‐terreno

Nhead = resistenza a flessione/punzonamento del rivestimento

Nmax = resistenza a trazione barra o massimo valore di attrito


Qu

Nhead

Nmax

Qu

LpLnLf

L

Introduzione




Modellazione

Nuove ricerche


1717/47/47

• terreni coesivi

• terreni incoerenti

Pudu c γατ /, =

Pdvdu K γφστ /tan '', =

0.50Sabbie fini e limi a bassa densità relativa

1.00Sabbie fini e limi ad alta densità relativa

1.04Sabbie dense

1.4 – 2.3Ghiaie sabbiose da medio dense a dense

Valori di KTipo di terreno

BS 8081:1989

2.0Opere definitive in argille ad alta plasticità

1.50Opere definitive in terreni diversi da argille ad alta plasticità

1.25Opere temporanee

γPTipologia d’opera

Linee guida CIRIA

Effetto del terreno sulla resistenzaEffetto del terreno sulla resistenza

Resistenza delle barreResistenza delle barreResistenza delle barreIntroduzione




Modellazione

Nuove ricerche


1818/47/47


Effetto dellEffetto dell’’infissione e dalla profonditinfissione e dalla profonditààLa resistenza si può scrivere piùsemplicemente come:

'ultU fhγτ =

γ = peso di volume del terrenoh = profondità media del chiodofult’ = coeff. attrito apparente

Da misure dirette risulta:

Driven nails: fult’ = tanφ’‐2Grouted soil nails: fult’ =3‐6

Jet‐grouted nails: fult’ > 6

10

5

0

z (m)

1 2f 'ult

Andamentoterre rinforzate

tan φ

Terreno: Sabbia φ c'=10kPa

DrivenDriven nailsnails (Elias and Juran, 1987)

Sabbia: c’=10 kPaφ’=33°

tanφ’

Introduzione




Modellazione

Nuove ricerche


1919/47/47


Effetto della pressione di iniezioneEffetto della pressione di iniezioneProve in cassone su chiodi iniettati con diverse pressione

Introduzione




Modellazione

Nuove ricerche

(Yin et al., 2009)

130 kPa

80 kPa

0 kPa

Tensione verticale: 80 kPa

Tensione verticale: 200 kPa

80 kPa

130 kPa

0 kPa


2020/47/47

1700Sabbia/ghiaia1380SabbiaJet grouted140 - 75Detrito di falda argilloso370 – 150Detrito di falda sabbioso3180 – 210Sabbia densa / ghiaiaInfissi160 - 75Limo1100 – 150Sabbia limosa1500 – 600Basalto 1100 – 175Scisto fratturato1100 – 150Argillite fratturata1200 – 300Arenaria fratturata1400 – 600Dolomite tenera1300 – 400Marna/limestoneRoto-

perforazione

350 – 100Argilla sabbiosa rigida240 – 100Limo argilloso rigido240 – 60Argilla rigida2120 – 240Sabbia molto densa e ghiaia280 – 100Sabbia limosa densa e ghiaia250 – 75Sabbia medio densa e limo sabbioso220 – 30Limo non plasticoCon foro

aperto

115 – 20Riporto limoso sabbioso190 – 140Argilla sabbiosa calcarea140 – 100Limo argilloso140 – 60Argilla da rigida a dura120 – 30Argilla soffice225 – 75LoessTrivellato

FonteTensione ultima [kN/m2]

Tipo di terrenoMetodo di costruzione

Introduzione




Modellazione

Nuove ricerche


2121/47/47


Resistenza indicata da una ditta per una barra Resistenza indicata da una ditta per una barra autoperforanteautoperforante

Introduzione




Modellazione

Nuove ricerche


2222/47/47

Dimensionamento e verifiche

Dimensionamento Dimensionamento e verifichee verifiche

Introduzione


Resistenza barre

DimensionaDimensiona--mento e mento e verificheverifiche

Modellazione

Nuove ricerche


2323/47/47

DimensionamentoDimensionamentoDimensionamento

H

z

sv

L

0

0.5

1

1.5

2

2.5

L / H

0

1

2

3

4

5

6

7

20 30 40 50 60 70 80 90 100Angolo di parete [°]

Are

a pe

r chi

odo

[m2]

CHIODI iniettatiRapporto L/H:

0,5 ÷ 1,5Area unitaria:

0,5 ÷ 3,0 m2

Nei Driven nailsl’area unitaria si dimezza

rapp

orto

rapp

orto

L/H

L/H

Are

a pe

r A

rea

per c

hiod

och

iodo

, m, m22

AngoloAngolo didi pareteparete, , °°

PredimensionamentoPredimensionamento VerificaVerifica

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


2424/47/47

VerificheVerificheVerifiche

Verifica agli STATI LIMITI ULTIMIVerifica agli STATI LIMITI ULTIMI

a) Collasso per stabilità globale

b) Collasso per scorrimento alla base

c) Collasso della fondazione(a)

(b) (c)

Rottura di tipo esterno Rottura di tipo esterno

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


2525/47/47


(g)

f) Rottura della barra per trazione

g) Rottura della barra per flessione e taglio

d) Sfilamento lungo l’interfaccia iniezione –terreno

e) Sfilamento lungo l’interfaccia chiodo –iniezione

Rottura di tipo interno Rottura di tipo interno

(e)(d)

(f)

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche



2626/47/47


h) Rottura per flessione

i) Rottura per punzonamento

j) Rottura dei perni di testa

Rottura del rivestimentoRottura del rivestimento

(g)

(i)

(h)

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche



2727/47/47


Il collasso può avvenire per rottura lungo:

(a)SUPERFICIE DI ROTTURA INTERNA

SUPERFICIE DI ROTTURA ESTERNA

SUPERFICIE DI ROTTURA MISTA

a) Superficie interna

b) Superficie esterna

c) Superficie mista

(b) (c)

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche



2828/47/47

Verifica agli STATI LIMITI ULTIMIVerifica agli STATI LIMITI ULTIMINel DM 14.01.2008 per ogni Stato limite si deve verificare:

1≥=d

df E

RUdd ER ≥

βθφβθ

cossin'tan)sincos('

TWTWLcFS

−++

=

βγ

θ

γφβ

γθ

γγ

φ

sinsin

'tan)sincos('1 'tan'

T

Tc

Rf TW

TWLc

U−

++

=

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


θ

W

S

N

T

TsinβTcosβ

β

(a)

Wcosθ

Wsinθ

L


2929/47/47

Verifica agli STATI LIMITI di SERVIZIOVerifica agli STATI LIMITI di SERVIZIO

Lo Lo Stato Limite di ServizioStato Limite di Servizio (SLS) o di (SLS) o di EsercizioEsercizio èè lo stato lo stato deformativo massimo raggiunto durante la vita delldeformativo massimo raggiunto durante la vita dell’’opera.opera.

Si raggiunge durante la realizzazione della parete, ma Si raggiunge durante la realizzazione della parete, ma anche in seguito per innalzamento del livello di falda, per anche in seguito per innalzamento del livello di falda, per effetto di moti di filtrazione nel terreno retrostante, effetto di moti di filtrazione nel terreno retrostante, malfunzionamento del sistema di drenaggio, corrosione malfunzionamento del sistema di drenaggio, corrosione delle barre, etc.delle barre, etc.

LL’’SLS non deve compromette la funzionalitSLS non deve compromette la funzionalitàà delldell’’opera o opera o creare danni nelle strutture limitrofe. creare danni nelle strutture limitrofe.

Non esistono criteri ben definiti per queste verifiche.Non esistono criteri ben definiti per queste verifiche.

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche



3030/47/47


H

η

L

λ = H [1-tan η] κ

δv

δH

δv = spostamento verticale della sommità del muroδH = spostamento orizzontale della sommità del muroη = scarpa della pareteλ = distanza orizzontale dietro il muro che può essere interessata da deformazioni durante la costruzioneL = lunghezza dei chiodiH = altezza pareteκ = coefficiente di smorzamento

δH = avanzamento sommità pareteδV = abbassamento sommità pareteη = angolo parete rispetto verticaleH = altezza pareteL = lunghezza orizz. barreλ = estensione zona deformata

= H(1‐tanη)κκ = coeff. di smorzamento

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche



3131/47/47


1.51.250.8κ

3H/10002H/1000H/1000δH e δV

Terreni a granafine

SabbieRocce fratturate e terreni rigidi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Profondità scavo H [m]

Mas

sim

o M

ovim

ento

Lat

eral

e [m

m FHWA

Clouterre

Stoccarda

Istanbul

Malesia

Seattle

Altezza scavo H, mMax

spo

stam

ento

late

rale

δh,

mm

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche



3232/47/47


Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove ricerche


0

Mas

sim

a de

fless

ione

late

rale

δh

(mm

)

10 20 30 400

40

80

120

200

160

Profondità di scavo (m)

Diaframmi

Muro di pali trivellatiPali cementizi

Palancole

Soil Nailing

0.002 H

0.005 H

Altezza scavo H, m

Max

spo

stam

ento

late

rale

δh,

mm


3333/47/47

Modelli per l’analisi

delle deformazioni

Modelli Modelli per lper l’’analisi analisi

delle deformazionidelle deformazioni

Introduzione


Resistenza barre



Nuove ricerche


3434/47/47

Analisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniModelli agli elementi finiti 2D o 3D?Modelli agli elementi finiti 2D o 3D?

Nelle analisi piane si tiene conto dell’interasse dei chiodi modificando la rigidezza del rinforzo, cioè distribuendola lungo un piano continuo.

Tale “operazione di smearing” trasforma il soil nailing, intervento discreto con funzionamento 3D, in una terra rinforzata con geosintetici, opera che lavora in 2D.

Il valore corretto del carico sul chiodo si ottiene poi moltiplicando il valore calcolato per l’interasse orizzontale.

*

H

EAEAs

=

real model HN N s=

Introduzione


Resistenza barre



Nuove ricerche


3535/47/47

Analisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniQuale modello materiale?Quale modello materiale?

• Assumendo il modello di Mohr‐Colomb, il tipo di flusso imposto condiziona moltissimo l’analisi.

• Cambia la forma della superficie di rottura.

FLUSSO ASSOCIATO

FLUSSO NON ASSOCIATO

q=75 kPa

H= 5 m

Introduzione


Resistenza barre



Nuove ricerche


3636/47/47

Analisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniQuale angolo di attrito o modulo?Quale angolo di attrito o modulo?

• In funzione del flusso cambia lo sforzo sul chiodo.

• Lo sforzo sul chiodo dipende anche dal valore dell’angolo di attrito.

• Pure il modulo elastico del terreno modifica il carico massimo nel chiodo, anche se in modo meno determinante.

Introduzione


Resistenza barre



Nuove ricerche


3737/47/47

Analisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniEffetto del rivestimentoEffetto del rivestimento

• All’aumentare della resistenza del rivestimento (spessore) aumentano la trazione in testa Nhead e massima Nmax.

• Diminuisce invece lo spostamento massimo della parete.

Introduzione


Resistenza barre



Nuove ricerche


3838/47/47

Analisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniAnalisi delle deformazioniCosa cambia con un modello FE 3D?Cosa cambia con un modello FE 3D?

• Nelle simulazioni 3D all’aumentare dell’interasse la massima trazione nel chiodo diminuisce

• Non ci sono indicazioni univoche sullo spostamento orizzontale: si osservano valori diversi nella sezione verticale contenente i chiodi e nella sezione verticale intermedia.

• Mediamente gli spostamenti sono contenuti

Introduzione


Resistenza barre



Nuove ricerche


3939/47/47

Nuove ricercheNuove ricercheNuove ricerche

Introduzione


Resistenza barre


Modellazione

Nuove Nuove ricerchericerche


4040/47/47

Rilievo delle deformazioni delle pareti Rilievo delle deformazioni delle pareti di scavo con tecnica fotogrammetricadi scavo con tecnica fotogrammetrica

Nuove ricercheNuove ricercheNuove ricercheIntroduzione

Principali applicazioni

Soil Nailing

Resistenza barre

Modellazione


1)1) Cattura di N foto digitali con diverse angolazioniCattura di N foto digitali con diverse angolazioni

……

FotoFoto n.1n.1

FotoFoto n.2n.2

FotoFoto n.Nn.N


4141/47/47

3)3) Orientazione spaziale delle foto tramite Orientazione spaziale delle foto tramite matchingmatching di di alcuni punti omologhi individuati manualmentealcuni punti omologhi individuati manualmente



Soil Nailing

Resistenza barre

Modellazione


2)2) Correzione delle distorsioni tramite calibrazioneCorrezione delle distorsioni tramite calibrazione


4242/47/47

4)4) Individuazione automatica di punti appartenenti ad Individuazione automatica di punti appartenenti ad una superficie tramite la tecnica della crossuna superficie tramite la tecnica della cross--correlazionecorrelazione



Soil Nailing

Resistenza barre

Modellazione



4343/47/47



Soil Nailing

Resistenza barre

Modellazione


Ad ogni punto si assegnano le coordinate spaziali (x, y, z) che Ad ogni punto si assegnano le coordinate spaziali (x, y, z) che possono essere confrontate (sommate o sottratte) con quelle possono essere confrontate (sommate o sottratte) con quelle dello stesso punto in un istante diverso.dello stesso punto in un istante diverso.


4444/47/47



Soil Nailing

Resistenza barre

Modellazione


Ad ogni punto si assegnano le coordinate spaziali (x, y, z) che Ad ogni punto si assegnano le coordinate spaziali (x, y, z) che possono essere confrontate (sommate o sottratte) con quelle possono essere confrontate (sommate o sottratte) con quelle dello stesso punto in un istante diverso.dello stesso punto in un istante diverso.

RicostruzioneRicostruzione 3D3D


4545/47/47



Soil Nailing

Resistenza barre

Modellazione


Applicazione per la ricostruzione Applicazione per la ricostruzione di un muro in mattoni e pietradi un muro in mattoni e pietra


4646/47/47

Test di simulazione dello spostamento di una pareteTest di simulazione dello spostamento di una parete



Soil Nailing

Resistenza barre

Modellazione


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52

Spostamento imposto [mm]

Erro

re p

ecen

tual

e

Rilievo da 2m di distanza

Rilievo da 15m di distanza


4747/47/47

La precisione del rilievo dipende da:La precisione del rilievo dipende da:

La risoluzione e il numero di fotografie, lLa risoluzione e il numero di fotografie, l’’angolo angolo tra le fotografie, il numero di punti marcati e la tra le fotografie, il numero di punti marcati e la qualitqualitàà della fotocamera.della fotocamera.



Soil Nailing

Resistenza barre

Modellazione


Precisione su un oggetto di 15 m

PrecisioneRisoluzioneTipo di fotocamera

0.5mm1:300004500 X 3000High Quality Digital& Targets

5mm1:31004500 X 3000High Quality Digital

10mm1:14002048 X 1536Mid. Quality Digital

15mm1:11001536 X 1024Low Quality Digital

33mm1:450640 X 480Low-End Digital

((elaborazioneelaborazione dada N. Day, 2010)N. Day, 2010)

Ing. M. SchiavoSOGEN S.r.l. – Padova (PD)

Incontro sul tema

Autoperforanti: “una tecnologia in evoluzione”7 Ottobre, 2010

Ricerca e Sviluppo

di nuovi impieghi nell’utilizzo

delle barre autoperforanti

Con la collaborazione di:

Con il patrocinio

Dell’Istittuto Geotecnico Minerario

U. Follador – Agordo (BL)

Ing. M. Schiavo

Ricerca e sviluppo di nuovi impieghi nell’utilizzo delle barre autoperforanti

Introduzione Le barre autoperforanti rappresentano una valida

ed economica alternativa alle usuali tecniche di

stabilizzazione dei terreni;

La facilità di installazione e la loro versatilità, come

evidenziato nelle Relazioni Precendenti, si presta a

risolvere molteplici problemi di ingegneria

geotecnica;

La disponibilità di modelli di calcolo: teorici,

sperimentali, numerici ... garantiscono una

“semplice” interpretazione del meccanismo di

rottura e conseguente progetto secondo i dettami

delle più recenti normative tecniche di settore. Vedi

Relazioni Precedenti.

02/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Ing. M. Schiavo


Evoluzione Barre Autoperforanti

03/28

Come può evolvere, quindi, una tecnologia

sufficientemente matura quale quella delle barre

autoperforanti?

Il primo processo “evolutivo” può essere

sintetizzato con il termine “accoppiamento”, ovvero

possibilità di unire la tecnologia autoperforante con

altre tecniche, quali:

Gabbioni;

Pannelli prefabbricati;

Berlinesi passive;

Mini Micro Pali (?)

Ecc..

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Ing. M. Schiavo


Evoluzione Barre Autoperforanti

04/28

Come può evolvere, quindi, una tecnologia

sufficientemente matura quale quella delle barre

autoperforanti?

Il secondo processo “evolutivo” può essere

sintetizzato in un diverso approccio alla soluzione

di problemi complessi quali le frane e le colate,

ovvero mediante introduzione di un meccanismo

resistente che valuti il comportamento

dell’ammasso “terreno” in termini ENERGETICI al

posto della classica visione in termini di FORZE;

In questo approccio si introduce il termine di

ANCORAGGIO FLOTTANTE di cui si cercherà di

dare spiegazione nel seguito.

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

05/28

Nasce dall’idea di accoppiamento fra la tecnica dei

gabbioni (elementi resistivi a gravità) con la tecnica

delle barre autoperforanti (elementi resistivi passivi

nel terreno)

I gabbioni, il cui primo utilizzo risale a circa

140 anni fa, hanno come limite di impiego:

Geometria della sezione per garantire la stabilità

dell’opera nei confronti delle usuali verifiche dei muri di

sostegno;

Disponibilità di idoneo materiale in situ per la

realizzazione degli stessi;

Necessità di operare interventi di consolidamento al

piede per stabilizzare la potenziale superficie di

scorrimento.

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

06/28

In collaborazione con la BORGHI AZIO S.p.A. si è in

fase di definizione di un campo prova per lo studio

del comportamento del GABBIONE ANCORATO.

Il Gabbione Ancorato è la naturale evoluzione del

semplice Gabbione …

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Terreno riempimento

Gabbionata

Profilo scavo

temporaneo

Terreno riempimento <<

Come

?

Elemento Ancoraggio BARRERisparmio Spazio Realizzativo

Gabbionata <<

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

07/28

Schemi risolutivi …

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

SEZIONE PROSPETTO

Struttura Gabbione maglia esagonale doppia torsione

Barra Autoperforante SIRIVE® completa

Di testa di fissaggio, piastra di

Compensazione ed ancoraggio

ELEMENTO DI COLLEGAMENTO

Foro per barra Autoperforante

Insieme bulloni ancoraggio

Sistema collegamento ad H

Piastra collegamento

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

08/28

Elemento di collegamento – H shape

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Struttura Gabbione maglia esagonale doppia torsione

Barra Autoperforante SIRIVE®

Completo di testa e piastra

Bulloni Fissaggio

Collegamento H shape

Montante UPN + Ali angolari

imbullonato

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

09/28

Recente Realizzazione …

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

1 Cantiere:

Soil Nailing con gabbioni

drenanti rinverditi.

Cesana Brianza – Lecco

1. Scarpata da Sistemare

2. Installazione Gabbione

Ancorato

3. Dettaglio sistema di

collegamento

4. Gabbion ata completata

5. Parete Chiodata

Ultimata

2

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

09/28


Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Cantiere:






Ancorato


collegamento


5. Parete Chiodata

Ultimata

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

09/28


Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

3 Cantiere:






Ancorato


collegamento


5. Parete Chiodata

Ultimata

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

09/28


Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

4 Cantiere:






Ancorato


collegamento


5. Parete Chiodata

Ultimata

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

09/28


Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

5 Cantiere:






Ancorato


collegamento


5. Parete Chiodata

Ultimata

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

10/28

Sviluppo Campo Prova Sperimentale

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Sistema di contrasto – Applicazione sovraccarico

Gabbione di prova

Sistema di Ancoraggio

Barra Autoperforante SIRIVE®

Terreno naturale - Sabbia

Sistema di confinamento

Applicazione del carico

1. Strain gauge in corrispondenza del

sistema di ancoraggio

2. Cella di carico in corrispondenza

del tiro

3. Controllo deformativo superficiale

Ing. M. Schiavo


Gabbioni Ancorati

11/28

Sviluppo Campo Prova Sperimentale – Foto

Preliminari

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Ing. M. Schiavo


Ancoraggi Flottanti – SIRIVE®

12/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Cosa si intende per ancoraggio flottante ?

Le barre Autoperforanti sono “viste” come elementi resistivi di

tipo passivo, ovvero elementi che attivano la propria resistenza

a seguito dell’attivazione di un agente scatenante, nel caso

specifico per riattivazione di un movimento franoso, oppure quali

interventi di consolidamento roccioso di ammassi fratturati.

Le barre Autoperforanti, quali elementi passivi, in astratto

possono essere viste come “corpi morti” all’interno del

movimento che oppongono resistenza ad un mezzo viscoso

(terreno) che subisce un movimento.

Tra le tipologie di ancoraggi flottanti possono citarsi due casi di

stinti:

Elementi dissipativi di energia;

Elementi di contrasto di colate o rallentatori di flusso.

Ing. M. Schiavo


Ancoraggi Flottanti - SIRIVE® - 1

13/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Ancoraggi Flottanti quali elementi dissipativi di energia

Tali elementi passivi devono essere “immaginati” quali

corpi morti immersi in un mezzo in movimento;

Dal punto di vista strettamente fisico si possono

immaginare similari al comportamento di una boa o

acquilone ...

Per esercitare il loro effetto dissipativo sono da

prevedersi come elementi discreti, non continui e tali da

non formare effetto arco tra un elemento e l’altro.

Ipotesi:

1. Formazione di un

cuneo resistivo

2. Terreno formi un

flusso attorno

all’elemento

3. L’elemento sia

sufficientemente

ancorato

Ing. M. Schiavo



14/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni


0INSTABSTAB FSFF

0

1

0

1 ln1v

vI

T

TV

Coefficiente di sicurezza in riferimento alla velocità di spostamento (Pouget et al. 1985)

Prof. S.Cola_ Miglioramento dei terreni ed opere in Prof. S.Cola_ Miglioramento dei terreni ed opere in terra_terra_ Lezione 15: Opere di sostegno su versante Lezione 15: Opere di sostegno su versante

Individuazione della forza nei movimenti lentiIndividuazione della forza nei movimenti lenti

Per i movimenti lentimovimenti lenti, Gudehus e Schwarz (‘84) suggeriscono un metodo basato su una relazione tra forza di taglio sulla superficie e velocità di movimento, basata su un comportamento del terreno di tipo viscoso non lineare:

T0 = forza di taglio mobilitata lungo la sup. di scivolamento, T1 = forza di taglio dopo l’intervento, v0 e v1 = velocità di scorrimento, Iv = indice di viscosità (Iv

=0,01-0,06).Per un pendio indefinito di inclinazione è T0 = Wsin . Posto QS la forza di taglio

assorbita dal singolo palo e nd il numero dei pali per metro, sarà:

S = ndQS = T1 – T0

da cui si ricava:

0

1v

0

1 ln1v

vI

T

T

1

0

S

vd lnsin

v

v

Q

WIn

Prof. S.Cola_ Miglioramento dei terreni ed opere in Prof. S.Cola_ Miglioramento dei terreni ed opere in terra_terra_ Lezione 15: Opere di sostegno su versante Lezione 15: Opere di sostegno su versante

Individuazione della forza nei movimenti lentiIndividuazione della forza nei movimenti lenti

Gudehus e Schwarz (1984)

Pouget et al. 1985

Collegamento fra velocità di

movimento e coefficiente di

sicurezza

T0 = forza taglio su sup. scorrimento

T1 = forza taglio dopo intervento

v0 = velocità di scorrimento ante

v1 = velocità di scorrimento dopo

IV = indice di viscosità (0.01÷0.06)

Per pendio indefinito:

T0=Wsin , Qs forza assorbita singolo

palo, nd numero di pali/metro

1

0lnsin

v

v

Q

WIn

s

Vd

Ing. M. Schiavo



15/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni


0INSTABSTAB ESFE

n

FLOTT

VA

cinSTAB

V

cinINSTAB

E

dAtt

VsVAcEE

dVt

VsVMEE

1

)(

0

0

2

)()(,,'

)()(

2

1

Elemento di Rinforzo

Potenziale Superficie Scor.

Massa Instabile

Ing. M. Schiavo



16/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Ancoraggi Flottanti quali elementi dissipativi di energia -

Modellazione FEM preliminare

Ing. M. Schiavo



17/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Ancoraggi Flottanti quali elementi dissipativi di energia il caso

di FRANA FANTONI (VI)

Ing. M. Schiavo



18/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



Ing. M. Schiavo



19/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



La Provincia di Vicenza ha

autorizzato la realizzazione di

un campo prova sperimentale

per la realizzazione degli

ancoraggi flottanti.

In figura è rappresentata

l’area della colata.

L’ancoraggio flottante è

previsto per tentare di

rallentare il movimento che ha

mostrato velocità di

spostamento variabili da

2÷9m/anno.

L’ancoraggio flottante è

attualmente in fase di

predimensionamento ed in

fase di ingegnerizzazione

costruttiva.

Ing. M. Schiavo


Ancoraggi Flottanti – SIRIVE® - 2

20/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni


di FRANA ROTOLON (VI)

Ing. M. Schiavo



21/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



Torrente AGNO – Bacino ROTOLON – Recoaro Vicenza

• 1573: prima data certa di alluvionamento bacino Rotolon

• 1789: vasta frana, crollo Altopiano Buse Scure

• 9 marzo 1985: prima ondata, colata detritica 300.000 m3

• 22 marzo 1985: seconda ondata, colata detritica 30.000 m3

• 2009: colata detritica di 30.00 m3

A. Mariga

Campo di sperimentazione da

eseguirsi in collaborazione con

il Servizio Forestale Regionale

Dipartimento di Vicenza

Ing. M. Schiavo



22/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



Opere che si intendono sperimentale ALTERNATIVAMENTE

alle tradizionali sistemazioni idraulico-forestali:

BRIGLIE di consolidamento

SOGLIE antierosive

DISSIPATORI di energia (effetto frangicolata)

DIFESE spondali

Ing. M. Schiavo



23/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



BRIGLIE DI CONSOLIDAMENTO:

Sistema Tradizionale

Ing. M. Schiavo



23/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



BRIGLIE DI CONSOLIDAMENTO:

Sistema SIRIVE

Utilizzo massi presenti in

loco;

Facilità estrema di

esecuzione;

Rapidità esecutiva (es. alveo

20m altezza 5m: 8giorni);

Costi presunti: 1/3 delle

opere tradizionali;

Impatto ambientale

estremamente ridotto;

Opera drenante e flessibile.

Ing. M. Schiavo



24/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



SOGLIE ANTIEROSIVE:


Ing. M. Schiavo



24/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



SOGLIE ANTIEROSIVE:

Sistema SIRIVE

Utilizzo massi ciclopici

presenti in loco;


esecuzione;

Impatto ambientale


Garanzia di resistenza

dell’opera.

Ing. M. Schiavo



25/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



DISSIPATORI DI ENERGIA per colate o debris flow:


Ing. M. Schiavo



25/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



DISSIPATORI DI ENERGIA per colate o debris flow:

Sistema SIRIVE

Dissipare l’energia della colata detritica, nei tratti a minore pendenza,

per favorire l’arresto e il deposito della colata;

Opera a basso impatto ambientale;

I massi, svolgendo la funzione dei rostri frangicolata, sono

estremamente efficaci e resistenti anche in situazioni di forte

pendenza;

Ancoraggio: rottura a 50/100tonnellate;

Possibilità di ancorare massi ciclopici anche di grande dimensione

(5÷10m3) evitando che vengano inglobati nel flusso della colata

detritica.

Ing. M. Schiavo



26/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



DIFESE SPONDALI:


Ing. M. Schiavo



26/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni



DIFESE SPONDALI:

Sistema SIRIVE

Utilizzo massi presenti in

loco;


esecuzione;

Impatto ambientale


Garanzia di resistenza

dell’opera.

Portata massima 50/100ton.

Costi inferiori ad altre

soluzioni tecniche.

Ing. M. Schiavo


Mini MicroPali

27/28

Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Fondazioni Speciali per Piccoli

Areogeneratori e/o Pannelli Fotovoltaici

• Le barre autoperforanti possono

essere impiegate anche quali

fondazioni profonte per mini impianti

eolici e/o per il supporto di Pannelli

fotovoltaici.

• Sono in fase di studio modifiche alla

testa di perforazione per

incrementare la resistenza a

sfilamento degli ancoraggi.

• Sono in fase di studio campi prova

per la verifica del comportamento

delle barre autoperforanti sottoposte

a carico orizzontale.

Ing. M. Schiavo


Conclusioni

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Introduzione

Evoluzione

delle barre

Autoperforanti

Gabbioni

Ancorati con

barre

Autoperforanti

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 1

Ancoraggi

Flottanti –

Tecnica

SIRIVE – 2

Mini MicroPali

Conclusioni

Le barre autoperforanti rappresentano una valida

ed economica alternativa alle usuali tecniche di

intervento sia sul terreno sia per sistemazioni

idraulico forestali sia come elementi fondazionali

per strutture leggere;

Gli sviluppi, come brevemente presentato, sono

molteplici e su più fronti;

La grande sfida rimane comunque la definizione di

un modello di comportamento univoco che

permetta la corretta progettazione e

dimensionamento delle opere che non deve

prescindere dalla sperimentazione su scala reale.

Incontro sul tema Autoperforanti: una tecnologia in evoluzione · ¾Realizzazione e funzionamento...

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