STRUTTURE DI CONTENIMENTO AD INGOMBRO ZERO

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1 NUOVE TECNOLOGIE AMBIENTALI s.r.l. STRUTTURE DI CONTENIMENTO AD INGOMBRO ZERO Tecnologia innovativa per terreni sciolti impiegabile in svariate applicazioni dal contenimento, al consolidamento ed alla messa in sicurezza del fronte di scarpate (tipo C ed S), alla ricostruzione di parte della scarpata asportata o da allargare (tipo R), al consolidamento d emergenza, in tempi brevissimi, di tratti di rilevati, in genere di tipo stradale, le cui scarpate si presentano parzialmente erose dalle acque di scorrimento superficiale (tipo P).

2 DEFINIZIONE La Terra Tirantata è una Tecnologia costruttiva che consente di realizzare strutture di contenimento del terreno, o eventualmente un suo consolidamento, utilizzando come riempimento lo stesso terreno in situ, che presenta una discreta resistenza a compressione ma una resistenza a taglio abbastanza limitata. Per sopperire a questa carenza si rinforza il terreno con materiali che presentano una buona resistenza a trazione, in tal modo sono state concepite ed adottate delle strutture di contenimento di nuova concezione come le Terra Armata e la Terra Rinforzata. Queste tipologie di soluzioni originano delle strutture composite con un elevata resistenza sia a compressione che a taglio, con un principio analogo al cemento armato. La struttura con terreno rinforzato consente di realizzare pendenze delle pareti molto elevate, Fig.1a - Terra Armata ben maggiori di quelle consentite dalle caratteristiche geotecniche del terreno utilizzato, sono possibili anche fronti verticali. Fig. 1b - Terra Rinforzata φ = angolo attrito interno Terra rinforzata α = r = 90 Terra armata r α φ Pendenza naturale Fig. 2 - Paragone fronte scarpata con terreno naturale, Terra Rinforzata e Terra Armata. Ormai entrambe queste due tipologie di soluzioni (Terra Armata e Rinforzata) sono abbastanza diffuse rispetto alle tradizionali soluzioni (Muri e Gabbioni) in quanto rispetto a queste per lavori di una certa dimensione realizzano degli indubbi vantaggi di diverso tipo: Tecnico, Esecutivo, Ambientale, Economico, Sicurezza ecc.. Man mano che si aumenta la pendenza del fronte, aumentano non tanto le difficoltà statiche quanto piuttosto quelle dovute al recupero ambientale del fronte stesso con la vegetazione, in quanto all aumentare della pendenza la quantità (q) dell apporto meteorico sul fronte, dipendente dall ingombro del fronte stesso (L), a parità d intensita di pioggia (i), risulta sempre minore a meno di non ricorrere ad un impianto d irrigazione di soccorso adeguatamente progettato. L q L 1 q L > L 1 q > q 1 Fig. 3a e b Paragone apporto meteorico sul fronte della scarpata al variare della pendenza.

3 MODALITÀ D AZIONE TRA TERRENO E RINFORZO Per i vari materiali e la metodologia impiegata, la realizzazione delle terre Armate e Rinforzate, si basa sull interazione tra il terreno ed il materiale di rinforzo, tale interazione si esplica esclusivamente per attrito tra la superficie del suddetto rinforzo ed il terreno, come mostrato nelle figure seguenti. A livello progettuale si tiene conto di questa interazione, dovuta all attrito, che risulta minore di quella terreno-terreno, con un opportuno coefficiente che nelle migliori possibilità non supera il valore di 0,8. Fig. 4a - Schema bandella in acciaio: particolare interazione con terreno (attrito). Fig. 4b - Schema geogriglia: particolare interazione con terreno (attrito) I rinforzi delle Terre Tirantate sono invece realizzati con tiranti non tradizionali, questi sono costituiti da una testa detta ancora che si collega all esterno tramite una fune o una barra, bloccata poi con appositi accessori, l interazione col terreno si ha solo di testa sollecitando il terreno a compressione per cui non esiste un equivalente del coefficiente d attrito tra rinforzo e terreno. Ancora Fune o barra Bloccaggio in testa Attacco all ancora Piastra Fig. 5 - Componenti del sistema di ancoraggio utilizzato nelle Terre Tirantate L ancoraggio viene infisso nel terreno per semplice compressione tramite un martello demolitore fino alla profondità voluta e successivamente messo in azione grazie ad una fase di tesatura. In tal modo l ancoraggio lavora esclusivamente di testa, e forma un cuneo di rottura che si oppone all estrazione dell ancora sollecitando il terreno a compressione, ed a taglio sulle superfici laterali del cono dove gli sforzi sono tra terreno e terreno con un coefficiente d attrito che risulta quindi pari ad 1, (per maggiori chiarimenti sulla posa e funzionamento vedi depliant Sistema d ancoraggio Platipus). Fig. 6 - Cono di rottura Il sistema d ancoraggio lavora quindi sfruttando oltre all angolo d attrito del terreno, come avviene in altre tecnologie, anche la sua coesione riuscendo pertanto a lavorare bene sia in terreni granulari con elevato angolo di attrito interno e coesione bassa o nulla, sia in terreni come le argille che presentano un angolo di attrito ma in genere una coesione buona o elevata. Per le Terre Armate e Rinforzate la coesione dei terreni utilizzati per il riempimento deve essere invece posta uguale a zero in quanto il terreno è riportato, anche se successivamente compattato. Per le Terre Tirantate invece, non disturbandosi il terreno in situ, può essere presa in considerazione la coesione dello stesso. Nella pagina seguente sono riportate a titolo di paragone, le soluzioni più frequentemente adottate per il contenimento dei terreni.

4 SOLUZIONI TECNOLOGICHE PER IL CONTENIMENTO Muro in c.a. Struttura rigida dotata di paramento rigido in c.a. a vista, per opporsi alle spinte del terreno ha necessità di presentare una fondazione adeguata sulla quale agisce/collabora il peso del materiale di riempimento che vi poggia sopra e contribuisce a realizzare un adeguato momento stabilizzante, questo si oppone al momento ribaltante originato dalla spinta dovuta al terreno, il tutto mediato da un adeguato fattore di sicurezza. Fig. 8 - Gabbioni (struttura non rinverdibile) Fig. 7 -Muro in c.a. (struttura non rinverdibile) Gabbioni Struttura flessibile realizzata dall accoppiamento di elementi scatolari di rete in acciaio zincato riempiti con materiale arido che svolgono la stessa funzione del muro e della massa di terreno dietro. Anche in questo caso è una struttura che lavora a gravità e con elevato impatto ambientale. Terra Armata Struttura di contenimento semirigida in cui il paramento esterno è realizzato con pannelli in calcestruzzo di limitato spessore poggianti su una piccola fondazione mentre la massa che origina il momento stabilizzante è costituita da un certo spessore di terreno all interno del quale vengono interposte delle armature metalliche zincate per supplire alla scarsa resistenza a trazione del terreno. Anche in questo caso è una struttura che lavora a gravità. Fig. 9 - Terra armata (struttura non rinverdibile) Fig Terra rinforzata (struttura rinverdibile) Terra Rinforzata Struttura di contenimento flessibile in cui il paramento esterno è realizzato con lo stesso materiale di rinforzo usato per il terreno, questo è costituito in prevalenza da materiali geosintetici che devono presentare resistenza e durata adeguate all applicazione prevista. Anche in questo caso è una struttura che lavora a gravità. Questa tipologia di struttura rispetto alle precedenti risulta in genere completamente rinverdibile oltre a presentare una maggiore flessibilità e deformabilità prima di arrivare al collasso. Terra Tirantata Struttura di contenimento flessibile in cui il paramento esterno è in genere realizzato con una rete elettrosaldata di adeguate caratteristiche di resistenza e durata per il tipo di applicazione richiesta, mentre il rinforzo del terreno in posto viene realizzato tramite infissione di tiranti (ancoraggi) che hanno la principale caratteristica di lavorare di testa piuttosto che sulla superficie laterale. I materiali utilizzati presentano durata o vita utile diversa in funzione delle applicazioni da realizzare. La peculiare caratteristica che differenzia tale tecnologia da tutte quante le precedenti è lo sfruttamento del terreno in posto senza che vi sia asportazione e rimaneggiamento dello stesso e/o successiva ricolmatura dello scavo. In pratica si può consolidare e sfruttare il terreno presente nella scarpata senza dover realizzare alcun volume di scavo né Fig Terra Tirantata (struttura rinverdibile) di riporto. Anche in questo caso la struttura che si origina dall armatura del terreno lavora a gravità consentendo tuttavia di sfruttare anche la coesione del terreno in situ che non viene disturbato. Tale tipologia di struttura è completamente rinverdibile e presenta una maggiore compatibilità ambientale rispetto alle altre tecnologie, poiché richiede, per la sua realizzazione, molti meno materiali e lavorazioni e di conseguenza minori tempi di lavorazione. Infine in situazioni di scavo, potendosi iniziare a realizzare la struttura sia dall alto che dal consente di lavorare sempre in sicurezza.

5 TIPOLOGIE TERRE TIRANTATE Le Terre Tirantate possono essere utilizzate in diverse applicazioni, in particolare per il contenimento e consolidamento del fronte di scarpate (tipo C ed S), per consentire la ricostruzione di parte della scarpata asportata o da allargare (tipo R), infine per realizzare il consolidamento d emergenza, in tempi brevissimi, di tratti di rilevati, in genere stradali, le cui scarpate si presentano parzialmente erose dalle acque di scorrimento superficiale (tipo P). Ancoraggio S6 o S8 AB Terreno in situ Fune inox Fig Terra Tirantata tipo C (consolidamento/contenimento) Rete elettrosaldata Inox Georete (19.2.1) Enkamat 7020 Terra Tirantata tipo C ed S Questa tipologia di soluzione solitamente si applica per il consolidamento, contenimento e messa in sicurezza di scarpate, ottenute dallo scavo dei terreni il cui profilo deve presentare una pendenza che risulta superiore all angolo di resistenza a taglio del terreno costituente la scarpata. In tal caso, iniziando lo scavo dall alto, si procede man mano al contenimento ed alla messa in sicurezza della scarpata. Altra tipologia d intervento, è il consolidamento di una scarpata esistente, che presenta fenomeni d instabilità, o per pendenze elevate, o per variate condizioni di carico, in entrambi i casi la soluzione riesce a mantenere la funzionalità della stessa, con interventi che risultano estremamente rapidi e ad ingombro zero, per cui si prestano anche per lavori in emergenza, sia di tipo provvisorio che definitivo senza creare alcuna interferenza con la zona superiore. Terra Tirantata tipo R Questa tipologia di Terreno vegetale soluzione si applica nei casi in cui è necessario, Fune inox oltre che un intervento di consolidamento della scarpata, anche la ricostruzione di una parte di Cassero in rete essa, o perché è stata asportata da un fenomeno elettrosaldata inox erosivo localizzato, o per realizzare un allargamento della scarpata in terra. La Geogriglia ricostruzione necessita di mantenere in situ del Ancoraggio materiale che costituisce il corpo del S6 o S8 AB Tirante riempimento ed il terreno vegetale presente sul fronte della struttura. Questo è necessario per consentire la crescita della vegetazione che Georete in nylon crescendo sul fronte esterno a vista, realizzerà il Argilla espansa mascheramento visivo ed il recupero vegetazionale dell opera. Anche in questo caso Geotessile non tessuto l intervento si può realizzare senza pregiudicare Tubo drenante ø la funzionalità dell opera, con elevata rapidità, Terreno in situ eliminando in tempi brevissimi le situazioni di Fig Terra Tirantata tipo R (ricostruzione) pericolo ed evitando l aggravarsi del fenomeno erosivo e delle possibili situazioni di instabilità da esso originatesi. Nella manutenzione stradale sono inoltre molto frequenti situazioni in cui si hanno dei fenomeni erosivi localizzati dovuti alle acque di scorrimento superficiale, che, per diversi motivi, si versano sulla scarpata di un rilevato o di una strada a mezza costa. Quando tali fenomeni si verificano in scarpate di una certa estensione, e con pendenze 30, si hanno, oltre agli inconvenienti dell erosione, anche notevoli difficoltà d intervento dovute all elevata pendenza, poiché questa comporta sia rischi per la sicurezza degli operatori, sia una scarsa stabilità delle eventuali opere tradizionali per la cui realizzazione non vi sarebbero le condizioni ottimali, in tali casi la soluzione ideale è la terra tirantata (tipo P).

6 TERRA TIRANTATA tipo P Questa tipologia d intervento risulta l unica possibile in totale sicurezza nel caso accennato e schematizzato nella figura a fianco. Scarpate molto estese ed erosioni localizzate rendono la ricostruzione con le soluzioni tradizionali (muro, gabbioni, terra rinforzata etc.) molto problematica da realizzare partendo dal piede della scarpata in quanto, oltre ai possibili problemi di instabilità, non sono disponibili gli spazi necessari per lavorare con mezzi meccanici soprattutto nella parte bassa della scarpata che rappresenta il punto di partenza obbligato da cui iniziare a realizzare il lavoro. La possibilità d intervento direttamente dalla sede viaria, e di lavorare poi successivamente sulla zona già consolidata consente invece la realizzazione dell opera in totale sicurezza. Stato di fatto Situazione iniziale Fig. 14 Schema cedimento 2 3 La soluzione prevede l infissione, tramite battipalo o, per dimensioni nettamente maggiori, tramite la realizzazione di preforo, di un palo in acciaio che può presentare forme e dimensioni diverse. Tale palo viene successivamente tirantato, tramite un opportuno ancoraggio, nella porzione di terreno stabile presente sotto la sede viaria realizzando così la soluzione riportata nella figura seguente. Anche tale tipo di terra tirantata, come quelli precedentemente descritti, consente di realizzare opere con durata variabile (da 5 a 30 a 120 anni) a seconda della necessità e della tipologia dell opera. Argilla espansa Profilato a doppio T Piastra inox imboiaccata Separaz. elettrica in PVC o HDPE Ancoraggio S6 o S8 Georete in nylon Fune inox Profilato tipo C Cilindretto di blocc. inox Rete elettrosaldata Fig. 15 Terra tirantata tipo P (con pali tirantati) ALCUNE TIPOLOGIE DI APPLICAZIONI POSSIBILI Terra Tirantata tipo C ed S Terra Tirantata tipo R Consolidamento e messa in sicurezza temporanea Ricostruzione e contenimento di scarpate o definitiva del fronte di scarpate di scavo; soggette ad asportazioni di terreno per erosioni Consolidamento e contenimento di scarpate localizzate (scarpate di valle di rilevati e mezza esistenti (rilevato, mezza costa, trincea etc.); Ripristino di fronti di strutture di contenimento costa); Allargamenti di dimensioni limitate di opere interessate da danneggiamenti o cedimenti esistenti senza alcuna perdita di funzionalità superficiali. anche temporanea. Terra Tirantata tipo P Interventi di messa in sicurezza d emergenza di lunghe scarpate stradali soggette ad erosione localizzata e su cui di fatto risulta impossibile o molto problematico intervenire con le soluzioni tradizionali. N.B.: Per tutte le applicazioni, come per qualsiasi altra opera, è necessario ed indispensabile regimentare adeguatamente sia le acque di scorrimento superficiali sia quelle d infiltrazione.

7 PARAGONI VARIE TECNOLOGIE CON TERRA TIRANTATA (tipo C ed S, tipo R e tipo P) PARAGONE TECNICO Tipologia Muro in Terra Terra tirantata Problematiche Gabbioni c.a. Rinforzata Tipo C ed S Tipo R Tipo P Necessità scavi SI SI SI NO SI Regolarizzare NO Volume scavi Elevati Elevati Elevati Nessuno Limitati Nessuno Necessità riporti SI SI SI NO SI Riempimento SI Volume Riporti Elevati Elevati Elevati Nessuno Limitati Limitati Qualità Riporti Scarsa Elevata Elevata - Variabile Variabile Funzionalità Lungo Medio Medio dell opera dopo Tempo Tempo Tempo Breve tempo Breve Tempo Breve tempo Realizzabilità con Non ha Basse Basse Alte riporto per opere senso Qualsiasi Qualsiasi Realizzabilità senza Non ha basse Impossibili Qualsiasi Non ha senso riporto per opere basse senso Durata opera (anni) Fino a 120 Fino a 120 Fino a 120 Fino a 120 Tipologia Problematiche Accessibilità sito necessaria Tipologia Attrezzature Tempi di realizzazione Dimensioni struttura Sicurezza fronti di scavo PARAGONE ESECUTIVO/REALIZZATIVO E SICUREZZA Muro in c.a. Camion Escavatore Betoniera pompa cls Lunghi Medio / Grandi Limitata si disturba il terreno Gabbioni Camion- Escavatori Terra Terra tirantata Rinforzata Tipo C ed S Tipo R Tipo P Anche molto Anche molto Anche limitata limitata limitala Attrezzature Camion- Attrezzature Attrezzature portatili + Escavatori portatili Portatili eventuale Rullo battipalo Lunghi Lunghi brevi Brevi Brevi Medio / Grandi Limitata si disturba il terreno Medio / Grandi Limitata si disturba molto il terreno Anche piccolissime buona Anche piccolissime si disturba poco il terreno Anche piccolissime Tipologia Problematiche Quantità di materiali utilizzati Reperibilità materiali utilizzati Impatto ambientale materie prime e trasporti Impatto ambientale fase realizzativa Impatto visivo post-realizzativo dell opera Recupero qualità ambientale Muro in c.a. PARAGONE AMBIENTALE Gabbioni Terra Rinforzata Elevata Elevata elevata Dipende da distanza cava-cantiere Media (riempim.) Elevata (rinforzo) Elevato elevato elevato elevato elevato elevato elevato elevato Terra tirantata Tipo C ed S Tipo R Tipo P bassa Bassa Bassa elevata Elevata Nullo Elevato Elevato Elevato elevata Medio Medio elevato

8 ESEMPI DI REALIZZAZIONE La tecnica della Terra Tirantata si presta ad accoppiarsi con altre tipologie di soluzioni come nei due esempi sottostanti in cui nel primo (tipo C) in una zona si fa l accoppiamento con una sola fila di gabbioni intasati con terreno, mentre nel secondo (tipo P) si è realizzata la ricostruzione ricorrendo all infissione di profilati metallici e riempiendo il paramento realizzato con rete elettrosaldata e georete, con argilla espansa imboiaccata. Vista d insieme del cantiere Particolare della costruzione Inerbimento spontaneo ad 1 mese Inerbimento dopo qualche mese Situazione iniziale Particolare materiali utilizzati NUOVE TECNOLOGIE AMBIENTALI Vista d insieme del lavoro ultimato Particolare intreccio cavi Integrazione completa Particolare piastra bloccaggio Vista dell argilla espansa imboiaccata Risagomatura finale scarpata tel fax c/da Calcasacco SS 113 km Termini I. (PA) nta@ntanet.it sito: