Insegnamento di Progetto di Infrastrutture viarie

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1 Insegnamento di Progetto di Infrastrutture viarie Opere in terra Caratteristiche di un terreno Compressibilità e costipamento delle terre Portanza sottofondi e fondazioni stradali Instabilità del corpo stradale Soprastrutture Materiali stradali Soprastruttura flessibili Cenni di calcolo delle soprastrutture Intersezioni e Impianti stradali Intersezioni a raso e a livelli sfalsati Aree di sosta

2 Instabilità del corpo stradale e opere di sistemazione L Italia presenta un territorio di per se geologicamente instabile e per ragioni naturali, situazione resa ancor più preoccupante dal progressivo dissesto causato per incuria umana. La realizzazione quindi di opere di ingegneria civile tra cui le strade pone di per sés notevoli problemi ed elevati costi di costruzione e manutenzione. ne. Le opere stradali sono interessate ai problemi relativi alla stabilit ità degli ammassi terrosi. E quindi fondamentale da subito nella progettazione di strade, porre attenzione sulle instabilità,, non solo di quelle in atto (in quanto evidenti come un movimento franoso), ma anche di quelle potenziali (difficoltà di prevederne il comportamento). In questo caso non è sufficiente riferirsi al corpo stradale visto solo come solido geometrico (delimitato dalla piattaforma stradale, dalle scarpate dei rilevati o delle trincee, dalla superficie del terreno e dalle sezioni s terminali del tronco stradale considerato), ma occorre considerare la sede stradale come struttura (idonea al transito dei veicoli e quindi a trasmettere al terreno di sottofondo le azione da essi esercitate). Non solo quindi corpo stradale, ma anche il terreno sottostante al suo piano di posa ed interessato alla stabilità del rilevato stesso dalle opere di sistemazione.

3 Fenomeni d instabilitd instabilità Quando si affronta lo studio della stabilità del corpo stradale occorre rendersi conto che ci si trova confrontati a tanti elementi di incertezza (tipi di vincoli, caratteristiche e qualità di resistenza dei materiali, ecc.). A tale proposito va ricordato che i fenomeni di instabilità avvengono sempre: per effetto del peso proprio e di eventuali sovraccarichi, a causa della diminuzione di resistenza dell ammasso, quando la componente della forza peso, riportata alla superficie ie di scivolamento, supera quelle di coesione di attrito lungo la stessa sa superficie. Nella maggior parte dei casi il problema risulta di difficile soluzione in quanto: é impossibile stabilire la superficie di scorrimento, le forze di resistenza al taglio sono determinabili con scarsa approssimazione (variano sia con il tempo che con il tipo di ammasso). asso). Di qui l importanza l di un approfondito esame, sia sulle condizioni di instabilit tabilità preesistenti (naturali) degli ammassi interessati dall opera, sia sul modo in cui le instabilità medesime possono manifestarsi a seguito della costruzione della strada.

4 Studio dei dissesti naturali Gli studi relativi ai fenomeni franosi hanno portato ad individuare criteri per classificare le frane (1) in base a differenti tipi di movimento e di materiali. Il Varnes (1978) classifica ogni frana (esempio) con due parole: la prima descrive il tipo di movimento (crollo di roccia), la seconda il materiale (colata di detrito). Vengono utilizzati tre differenti tipi di materiale: : ammasso roccioso, detrito e terra e cinque tipologie di movimento: crolli, ribaltamenti, scorrimenti o scivolamenti, espansioni laterali e colamenti. Nel 1990 la Commissione internazionale sulle frane dell AIEG (International( Association of Engineering Geology) ) ha definito uno schema idealizzato di frana che permette di evidenziare sia le principali caratteristiche che morfologiche, sia le dimensioni e caratteristiche geometriche del corpo di frana che permette di stimare il volume della massa franata. Nella progettazione di opere stradali, la sottovalutazione di tali fenomeni, oltre ai danni recati all opera, crea gravi rischi per i fruitori dell opera stessa. Di qui la necessità più di disporre di strumenti d indagine d idonei a studiare le cause dell instabilit instabilità. Progetto di Infrastrutture viarie (1) M. Tanzini, FENOMENI FRANOSI E OPERE DI STABILIZZAZIONE, Cap. II Generalità e definizioni,, Editore D. Flaccovio, Palermo 2002.

5 Cause d instabilitd instabilità L instabilità è dovuta a varie cause e si manifesta in varie forme. Per il Penta i movimenti dovuti ad instabilità dei terreni vengono posti in relazione con la velocità e la direzione del movimento e del tipo della superficie di scorrimento. Si parla di erosioni e smottamenti di piccola massa, scoscendimenti di masse più estese e frane vere e proprie di grandi masse. Le classi d instabilitd instabilità possono essere dovute a: acque sotterranee: di falda (superfici di scorrimento larghe) o vena (sezione di scorrimento limitata) e per entrambe profonde o superficiali, migranti (all interno degli ammassi); particolari condizioni orografiche, geologiche o stratigrafiche: pendio del terreno, disposizione ed inclinazione degli strati in rapporto al pendio, presenza di fratture o faglie; acque superficiali e condizioni climatiche: acque piovane superficiali, acque d infiltrazione, corsi d acqua d (fiumi, torrenti, ecc.), mare e fenomeni di essiccazione (ritiro caratteristico delle argille), di gelo e dovuti al vento; esecuzione di opere: disboscamento, aperture di trincee o costruzioni di rilevati, modifica del regime idraulico a seguito della costruzione one di una nuova opera ed instabilità del piano di posa o del corpo del rilevato (vedere figure: 1 e 2).

6 Instabilità di un rilevato Cedimento del piano di posa Cattiva esecuzione

7 Opere di sistemazione Per quanto riguarda le opere di sistemazione occorre distinguerne e di tre tipi: 1. Opere per instabilità preesistenti alla costruzione dell opera stradale: in presenza di erosioni superficiali,, come riportato nelle figure 3 e 4, si può procedere con gradonature o con graticci e piantagioni con essenze arboree a radici profonde e rapida crescita; in presenza di effetto di ritiro o di acque d infiltrazioned che producono fenomeni di smottamento, come riportato nelle figure 5 e 6, si provvede p con gabbionate o muri di sostegno (controripa) e fossi di guardia. 2. Opere per instabilità che nasce con la costruzione dell opera stradale: di solito in presenza di terreni argillosi, non risulta sufficiente la sola sistemazione del piano di posa mediante costipamento e taglio del pendio a gradoni, ma occorre aggiungere fossi guardia a monte, rivestire r le scarpate con terra vegetale e realizzare, al piede delle scarpate, unghie in pietrame a secco, oltre alle eventuali opere accessorie prima descritte. 2. Opere riguardanti direttamente la stabilità del corpo stradale e dei sottofondi: in presenza di risalita d acqua d dal terreno su cui appoggia il rilevato, occorre prevedere uno strato anticapillare,, come riportato nella figura 7, di opportuno spessore (da 30 a 60 cm) e costituito da materiale arido (granulometria tra 0,2 e 10 cm ed IP < 4).

8 Progetto di Infrastrutture viarie Gradonature e graticci

9 Progetto di Infrastrutture viarie Gabbionate e cunette con muri di controripa e fossi di guardia

10 Progetto di Infrastrutture viarie Stabilità del corpo stradale Rilevato Trincea

11 Altre opere di sistemazione Per consolidare il piano di posa di un rilevato in presenza di terreni t molto compressibili si procede utilizzando pali o pozzi verticali di sabbia, s come riportato in figura 8. Nel limite del possibile tali pozzi si prolungano sino a raggiungere gere uno strato permeabile. La distanza di tali pozzi, il loro diametro, la loro profondità,, ecc. dipendono dalla natura dell ammasso compressibile, dalla sua stratificazione, dall azione azione del carico, dal grado di consolidamento che si vuole raggiungere. Per tali dreni si utilizza materiale sabbioso di appropriata granulometria tutta passante al setaccio ¾,, mentre solo il 40 % al setaccio n n 10 ASTM, del 15 % al setaccio n n 40 ASTM e del 1,5 % al setaccio n n 200 ASTM. I risultati ottenuti sono risultati soddisfacenti, non accettabili invece in presenza di terreni torbosi. In alcuni casi occorre procedere al rivestimento con muri in pietrame od alla protezione con reti metalliche delle scarpate (vedere figura 9). In altri casi è necessario realizzare gallerie paramassi per evitare la caduta sulla massicciata di massi (vedere figura 10).

12 Pozzi verticali di sabbia

13 Rivestimenti scarpate in pietrame

14 Opere di sostegno (2) In figura 11 si riassumono i metodi di contenimento dei terreni suddividendoli in due gruppi in base al sistema di stabilizzazione: interni ed esterni. I classici muri a gravità,, costituiti in muri a gravità,, in calcestruzzo o in muratura, i muri a mensola e i muri a contrafforti,, sono stati affiancati da altre applicazioni quali il terreno rinforzato o la chiodatura del terreno (sistemi di stabilizzazione interni), muri cellulari, paratie puntellate o tirantate t (sistemi di stabilizzazione esterni), come indicati in figura 12. Va inoltre ricordato l impiego l di pali verticali disposti ad interasse ridotto, sia infissi, sia trivellati e di grande diametro, che vengono messi in opera sia come opera di sostegno prima degli scavi, sia per stabilizzare una u frana. Se tali pali sono disposti uno adiacente all altro, altro, l opera l viene definita come paratia con pali tangenti; ; se l interasse l tra pali è tale che resta uno spazio tra i pali, l opera l viene definita paratia a pali secanti (2) M. Tanzini, FENOMENI FRANOSI E OPERE DI STABILIZZAZIONE, Cap. X Stabilizzazione di pendii in terreni,, Editore D. Flaccovio, Palermo 2002.

15 Sistemi di stabilizzazione più impiegati

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