MONITORAGGIO E ANALISI NUMERICA DEL COMPORTAMENTO DI UNA PARATIA BERLINESE IN ROCCIA

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BRESCIA FACOLTÀ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE MONITORAGGIO E ANALISI NUMERICA DEL COMPORTAMENTO DI UNA PARATIA BERLINESE IN ROCCIA Relatore: Prof. FRANCESCO COLLESELLI Correlatore: Dott.Ing. FRANCESCO AMBROSINI Tesi di Laurea di FRANCESCO CARNEVALE ANNO ACCADEMICO 2002/2003

2 Costruzione di un nuovo centro commerciale a Trieste Scavo del versante in Flysch per realizzare piani interrati Sostegno scavo -Fronte di 150 m -Altezza massima di 20 m problemi Limitare spostamenti opera di sostegno per evitare danni agli edifici esistenti a monte dello scavo

3 Opera di sostegno provvisionale dello scavo Paratia multi ancorata tipo berlinese Opera di sostegno definitivo dello scavo Muro in cemento armato Con contrafforti a rigidezza variabile e interasse 8m

4 Caratterizzazione geologica e geotecnica 14 sondaggi a carotaggio continuo a profondità tra 6m e 30 m Sondaggio S11 inclinato di 45 Sondaggio S13 orizzontale

5 Stratigrafia versante e parametri di calcolo C1 C2 spessore medio 6 m γ=19,5 KN/m 3 Cu= 65 KPa (breve termine) C=0,φ=25 (lungo termine) K h =10000 KN/m 3 spessore medio 1 m γ=21 KN/m 3 C= 60 KPa, φ=30 (breve termine) c=0, φ=33 (lungo termine) K h =30000 KN/m 3 C3 spessore semi-infinito γ=22 KN/m 3 C= 150 KPa, φ=35 (breve termine) c=0, φ=42 (lungo termine) K h = KN/m 3

6 Fasi di scavo e di realizzazione della paratia Suddivisione dell area di scavo

7 Realizzazione della paratia Messi in opera micropali φ 127/10 ad interasse 62.5 cm

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9 Analisi di progetto con modellazione del versante con molle elastoplastiche alla Winkler Breve termine: Fase quattro

10 Analisi di progetto con modellazione del versante con molle elastoplastiche alla Winkler Breve termine: Fondo scavo

11 Analisi di progetto con modellazione del versante con molle elastoplastiche alla Winkler Lungo termine:

12 Monitoraggio dell opera in corso di costruzione

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14 Spostamenti misurati dall inclinometro nelle varie fasi di costruzione INCLINOMETRO 1 Profondità Y (m) Deviazioni X (cm) Lett. 1 21/11/00 Lett. 2 29/11/00 Lett. 3 12/02/01 Lett. 4 09/03/01 Lett. 5 12/03/01 Lett. 6 26/03/01 Lett. 7 02/04/01 Lett. 9 23/04/01 Lett /05/01 Lett /05/01 Lett /05/01 Lett /06/01

15 Letture celle di carico nelle varie fasi costruttive

16 Monitoraggio tramite caposaldi in testa al paramento Spostamento massimo misurato : 2 cm

17 POSIZIONE CAPISALDI POSIZIONE (mm) I L M N O P Q R S T U CAPOSALDO 28/09/ /11/ /03/ /03/ /04/ /05/ /05/ /05/ /05/ /05/ /06/ /06/ /06/ /06/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /08/ /08/ /08/2001

18 POSIZIONE CAPOSALDI 10/09/ /09/ /09/ /10/200 08/10/ /10/ /10/ /10/200 0 I L M N O P Q R S T U 05/11/ /11/200 19/11/ /11/200 POSIZIONE (mm) /12/ /12/200 16/12/ /12/200 31/12/ /01/200 13/01/ /01/ /01/ /02/200 10/02/ /02/ /02/ /03/200-6 CAPOSALDO 10/03/ /03/200 31/03/ /04/200

19 È stata condotta un analisi numerica a posteriori che si prefigge di modellare l intero versante roccioso utilizzando un programma ad elementi finiti specifico per la geotecnica: il Plaxis

20 Analisi numerica condotta con Plaxis in condizioni di breve termine Sezione considerata

21 Mesh di calcolo

22 Modello costitutivo: Mohr-Coulomb Parametri base: E: modulo di Young [KN/m 3 ] ν: coefficiente di poisson φ: angolo di attrito [ ] c: coesione

23 Livello falda Prima dello scavo si considera la falda al livello del medio mare ossia a quota +4m dal fondo scavo. A scavo ultimato il livello della falda lato scavo è fatto corrispondere al fondo scavo mentre viene mantenuto invariato il livello a tergo dell Paratia.

24 Risultati dell analisi Breve termine Fase 4 Incremento spostamento orizzontale rispetto fase precedente Spostamento orizzontale totale

25 Diagramma momenti flettenti Forze nei tiranti Tirante 1 : F1= 632,5 KN = 63,25 t Tirante 2 : F2=628,25 KN =63 t ca. Tirante 3 : F3=715 KN = 71,5 t Tirante 4 : F4= 675 KN = 67,5 t

26 Fondo scavo Incremento spostamento orizzontale rispetto fase precedente Spostamento orizzontale totale

27 Diagramma momenti flettenti Forze nei tiranti Tirante 1: F1= 635 KN = 63,5 t Tirante 2: F2= 631,75 KN = 63,18 t Tirante 3: F3=717,88 KN = 71,8 t Tirante 4: F4=682,5 KN = 68,3 t Tirante 5: F5=603,5 KN = 60,35 t

28 Sforzi totali agenti nell ammasso (sono indicati gli sforzi principali)

29 Analisi numerica condotta con Plaxis in condizioni di lungo termine Stessa sezione e mesh del breve termine in cui si sono cambiati I parametri geotecnici. profondità m Ux [m] SPOSTAMENTI A LUNGO TERMINE 0 0, ,7 0, ,4 0, ,1 0, ,8 0, ,025 0, ,25 0, ,575 0, ,9 0, ,4 0, ,9 0, ,4 0, ,9 0, ,4 0, ,9 0, ,525 0, ,15 0, ,775 0, ,4 0, ,9 0, ,4 0, ,65 0, ,9 0, ,4 0, ,9 0, ,2 0, ,5 0, ,95 0, ,4 0, ,95 0, ,5 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3, SPOSTAMENTI [cm] Spostamento in testa 2,8 cm Spostamento massimo misurato dai caposaldi in testa al parament 2 cm

30 Confronto sollecitazioni tiranti Tirante Progetto Cella di carico Plaxis 1 66 t 67 t 63,8 t 2 63 t 68,9 t 63,2 t 3 74 t 65,7 t 71,8 t 4 76 t 70 t 68,3 t 5 75 t 74 t 60,4 t

31 Confronto spostamenti FASE 1 FASE 2 FASE 3 0-1,5-1 -0,5 0 0, ,5-1 -0,5 0 0, ,5-1 -0,5 0 0, SP OST A M E N T I [ cm] plaxis inclinometro progetto -20 SP OST A M E N T I [ cm] plaxis inclinometro progetto -20 SP OST A M E N T I [ cm] plaxis inclinometro progetto

32 FASE 4 FASE 5 FASE 6 0-1,5-1 -0,5 0 0, ,5-1 -0,5 0 0, ,5-1 -0,5 0 0, SP OST A M E N T I [ cm] -20 SP OST A M E N T I [ cm] plaxis inclinometro progetto -20 SP OST A M E N T I [ cm] plaxis inclinometro progetto plaxis inclinometro progetto progetto lungo termine

33 Momenti agenti sulla paratia (confronto col progetto) Fase di scavo M progetto M Plaxis KNm/m KNm/m KNm/m KNm/m 3 90 KNm/m KNm/m KNm/m 125 KNm/m KNm/m KNm/m KNm/m KNm/m Lungo termine 220 KNm/m KNm/m nella sesta fase il progetto prevede l esecuzione di un tirante che nella realtà non è stato realizzato, e di conseguenza non considerato in Plaxis, quindi l analisi con Plaxis fornisce un momento sulla paratia maggiore rispetto quello di progetto.

34 Dal confronto è emerso che: -Gli spostamenti della paratia calcolati con Plaxis corrispondono bene a quelli misurati in situ dall inclinometro in ogni fase di scavo;

35 -gli spostamenti ricavati dall analisi di progetto e calcolati nelle condizioni di breve termine, nelle varie fasi costruttive, si sono rivelati abbastanza diversi rispetto al comportamento reale della struttura;

36 ella fase 6, a fondo scavo, gli spostamenti misurati sono tati ben maggiori di quelli previsti in fase di progettazion in condizioni a breve termine, mentre più conformi alla ealtà si sono rivelati gli spostamenti calcolati dall analis di progetto a lungo termine;

37 -le sollecitazioni agenti sulla paratia in termini di momenti flettenti calcolate con l analisi di progetto e quelle calcolate con Plaxis nelle varie fasi di scavo sono tra loro compatibili;

38 -la trazione massima calcolata da Plaxis nei tiranti è molto simile a quella misurata, l analisi di progetto ha fornito invece un valore maggiore.

39 Conclusioni l analisi con Plaxis, e quindi con modellazione dell intero versante roccioso, si è dimostrata molto valida nel prevedere quelle che sono state le sollecitazioni e gli spostamenti dell opera in situ; l analisi di progetto, condotta con modellazione del versante tramite molle elastoplastiche alla Winkler, ha colto meno bene quelli che sono stati gli spostamenti dell opera nelle condizioni di breve termine, ma nel complesso si è rivelata efficace nel calcolare le sollecitazioni agenti sulla paratia e conservativa nel calcolo delle trazioni agenti nei tiranti di ancoraggio