ECOCRIB v2 MANUALE OPERATIVO

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1 ECOCRIB v2 MANUALE OPERATIVO

2 Palificate vive in legno e Muri cellulari Presentazione CAP. 1 CAP. 2 Indice L Ingegneria Naturalistica 1.1 I principi, i materiali e gli ambiti di applicazione 1.2 Le palificate vive in legno Caratteristiche ed ambiti di applicazioni Costruzione di una palificata viva 1.3 I muri cellulari Caratteristiche ed ambiti di applicazioni Posa in opera di un muro cellulari Elementi di calcolo e caratteristiche strutturali 2.1 Dimensionamento 2.2 Spinta delle terre Teoria di Coulomb Sovraccarichi Effetti sismici 2.3 Verifiche di stabilità Verifica al ribaltamento Verifica allo scorrimento Verifica allo schiacciamento del terreno Verifica alla stabilità globale Verifica stabilità interna CAP. 3 Elementi di contabilità 3.1 Distinta dei materiali 3.2 Analisi dei prezzi unitari 3.3 Computo metrico e stima delle opere 3.4 Voce di capitolato e di elenco prezzi CAP. 4 Manuale operativo ECOCRIB 4.1 Requisiti di sistema 4.2 Installazione 4.3 Esecuzione 4.4 Indicazioni d uso Menù principale Tabelle Palificata viva in legno Progetto e verifica Relazione Contabilità Grafica Muri cellulari APPENDICE A1 - Le basi ecologiche della scelta delle piante (dott. Ing. Nat. Paolo Cornellini per gentile concessione dell autore) A2 - Normativa tecnica di riferimento A3 - Bibliografia

3 Ecocrib Gli Autori Antonio Bruzzese Ingegnere Civile Svolge attività di libera professione in particolare nel campo dell idraulica e dell ingegneria naturalistica. Dal maggio 1999 è Direttore tecnico della società I.N. Verde S.r.l. Mariano Lucio Alliegro Ingegnere Civile E Direttore Generale del Consorzio di Bonifica Integrale del Vallo di Diano con sede in Sala Consilina (SA) La programmazione e la grafica sono state curate dalla società Phaenomena di Angelo Arato con sede in Montesano S.M. (SA) alla via Garibaldi Web www. phaenomena.it info@ phaenomena.it Produzione e distribuzione I.N. Verde S.r.l.. Via 11 Settembre Montesano S/M fraz. Scalo (SA) Tel. e fax Web info@inverde.it 3

4 Palificate vive in legno e Muri cellulari Premessa I problemi della difesa del suolo sono all ordine del giorno nel nostro Paese e alle continue emergenze con conseguenze anche dolorose, la risposta deve essere comune e deve coinvolgere tutti coloro che hanno un ruolo nel settore. La sfera Politica deve assicurare gli strumenti finanziari ed amministrativi, il mondo Accademico con la ricerca nel settore fornisce i fondamenti teorici per l attività progettuale, il mondo dell Associazionismo con l entusiasmo del volontariato è capace di aggregare le categorie professionali e favorire la diffusione di principi e tecniche che sappiano coniugare l esigenza di difesa con l altrettanto giustificata esigenza di tutela dell ambiente. Tra le associazioni impegnate nel settore della difesa del suolo senz altro un ruolo chiave è svolto dall AIPIN (Associazione Italiana per l Ingegneria Naturalistica). L AIPIN ha saputo coniugare la volontà di diffusione dei principi dell Ingegneria Naturalistica con l esigenza di fornire supporti tecnico-scientifici per i progettisti di settore. Alla prima fase di divulgazione dell Ingegneria Naturalistica, che ha visto l approccio di numerosi professionisti di varie categorie professionali, in uno spirito interdisciplinare, e di numerose Amministrazioni Pubbliche, sta seguendo ora una fase di revisione ed approfondimento delle tematiche dell Ingegneria Naturalistica. Si avverte forte l esigenza di avere metodi e strumenti per la schematizzazione, il dimensionamento ed il calcolo delle opere eseguite con tali tecniche. E proprio per questa esigenza che è abbiamo condotto studi, ricerche e verifiche su alcune opere, in particolare le palificate vive. L esame della letteratura di settore, di diverse progettazioni e l osservazione nel tempo di alcune opere, alfine di valutare la risposta di lunga durate, ci ha indotto a trasferire tale esperienza e tale lavoro in un supporto moderno e valido per i progettisti e per coloro che molto spesso hanno il compito di verificare la bontà di certe progettazioni, che sicuramente richiedono fondati elementi di calcolo e di verifica. Tale lavoro si è concluso con la produzione di ECOCRIB. Il risultato conseguito, le schematizzazioni che ECOCRIB ci ha consentito di impostare ci ripagano dell impegno profuso. Un ringraziamento è rivolto al Comitato Tecnico Geotecnica-Idraulica dell AIPIN Nazionale che ha esaminato il lavoro svolto e ha fornito preziosissimi suggerimenti per la stesura definitiva di ECOCRIB, in particolare il dott. nat. Giuliano Sauli e il dott. ing. nat. Paolo Cornelini hanno fornito le indicazioni botaniche e consentito di individuare lo schema generale per la scelta delle piante e talee da utilizzare nella realizzazione delle palificate, mentre il dott. for. Fabio Palmeri ha fornito preziose indicazioni per le incidenza di materiali e noli per la formazione dello schema di analisi prezzi. Un ringraziamento particolare alla Phaenomena s.a.s., la software-house che ha ritenuto di produrre ECOCRIB; ad Angelo Arato, direttore della divisione software della Phaenomena va la nostra più totale gratitudine per la competenza e la pazienza dimostrata in questi due anni di lavoro. Da parte nostra la soddisfazione sarà maggiore se ECOCRIB riuscirà a suscitare ulteriori iniziative che vadano nel senso di fornire valide e collaudate schematizzazioni per la scelta, il dimensionamento ed il calcolo di opere di Ingegneria Naturalistica. Gli autori Antonio Bruzzese - Mariano Lucio Alliegro

5 Ecocrib Premessa alla Versione 2.00 La prima versione del software ECOCRIB nasce nel 1998, sotto la spinta di un ritrovato impegno ambientale, testimoniato dal proliferale di una legislazione, specialmente regionale, che tra la fine degli anni 90 e l inizio del secondo millennio, ha rivoluzionato il modo di pensare e progettare il territorio. In particolare una nuova sensibilità verso l impatto sul territorio di opere sicuramente necessarie ma spesso devastanti sul piano naturalistico, ha portato ad utilizzare, o quantomeno a prendere in considerazione, tecniche che determinano un minore impatto sul territorio e l ambientale in cui sono inserite. Dopo un decennio di intenso utilizzo e sperimentazione su tutto il territorio nazionale delle tecniche di Ingegneria Naturalistica, grazie soprattutto ai finanziamenti dei fondi POR , risulta ora necessario passare alla seconda fase e cioè superare l approccio pratico-sperimentale, ricorrente nei progetti e negli interventi realizzati in questi anni, per puntare ad maggiore valenza tecnico-scientifica, cercando quelle metodologie di analisi e di calcolo che fanno di una proposta di intervento, un progetto vero e proprio supportato scientificamente. In quest ottica la società I.N. Verde S.r.l. (Ingegneria Naturalistica e Sistemi Integrati per l ambiente) presenta la Versione 2.0 di ECOCRIB, l unico software per la progettazione di opere di Ingegneria naturalistica. Il programma è finalizzato alla verifica e al calcolo di palificate vive in legno e dei muri cellulari tipo cribbwalss. Esso consente di effettuare, le verifiche geotecniche (anche in zona sismica), il disegno esecutivo, la contabilità (con distinta materiali, computo, voce di capitolato ed analisi prezzo unitario) e la relazione tecnica dell opera organizzata con i riferimenti normativi, la descrizione del tipo di opera, il dimensionamento strutturale, la spinta delle terre, i dati progettuali, i risultati delle verifiche, le indicazioni circa la realizzazione dell opera. Il software è dotato di numerose tabelle preimpostate organizzate in database, che è possibile ampliare e modificare secondo le esigenze del progettista. Fra queste segnaliamo: la tabella riguardante il materiale costituente l ossatura, c è facoltà di scegliere tra i valori preimpostati (larice, castagno) o di inserirne di nuovi; la tabella per il materiale di riempimento dell opera (si va dai detriti, all argilla, dalle sabbie al terreno vegetale), per il quale sono preimpostate le caratteristiche geotecniche (che pure possono essere modificate); inoltre sono presenti: una tabella circa le chiodature, una per le dimensioni dei pali (circolari o rettangolari) complete di caratteristiche geometriche e di resistenza, ecc. Nel calcolo il software fa ricorso alla teoria di Coulomb, per la determinazione della spinta delle terre ed effettua le classiche verifiche geotecniche: al ribaltamento, allo scorrimento, allo schiacciamento del terreno di fondazione. La versione 2,00 del software, oltre ad una rinnovata e più moderna veste grafica, adegua i calcoli alle recenti normative (Norme Tecniche per le costruzioni D.M. LL.PP. 14/01/2008), in particolare per quanto riguarda il calcolo del contributo sismico alla spinta, che è possibile effettuare sia secondo la vecchia normativa (D.M. LL.PP. 16/01/96) che secondo la nuova. Infine nell aggiornamento è stato completamente rivista la parte riguardante l analisi economica e computazionale dell opera progettata. I.N. Verde S.r.l. 5

6 Palificate vive in legno e Muri cellulari CAP. 1 L Ingegneria Naturalistica I progressi scientifici registrati in questo secolo e il conseguente sviluppo tecnologico, se da un lato hanno prodotto un notevole progresso socio-economico, dall altro hanno di fatto incrementato la presenza antropica sul territorio, innescando forti processi di urbanizzazione, industrializzazione, ecc.. Il risultato prodotto è una radicale trasformazione dell uso del suolo, a cui si associa un sensibile aumento dell impatto sullo stesso che porta inevitabilmente a situazioni di squilibrio eco-ambientali spesso irreversibili. La corsa forsennata allo sviluppo a tutti i costi ha innescato intensi processi di degrado ambientale con tutte le conseguenze che questo comporta sugli equilibri ecologici e sulla qualità della vita, fatti questi che devono stimolare in tutti noi una profonda riflessione. Partendo da questi presupposti si presenta la necessità di un nuovo approccio che porti ad una politica di intervento tendente al recupero degli ambienti naturali degradati, ma soprattutto che miri al raggiungimento di un equilibrio spazio-temporale tra uomo e ambiente. In quest ottica si inserisce l opera dei progettisti di opere da realizzare in ambiti naturali spesso di alto pregio, che devono tenere in debito conto gli aspetti estetici e quelli naturalistici ma che non possono trascurare la valenza tecnica dell opera, essenziale per il raggiungimento del risultato che ci si prefigge. E evidente in questi ambiti la difficoltà dei progettisti, che si trovano a dover formulare ipotesi e ad operare scelte in campi in cui l approccio fisico-matematico deve essere integrato da conoscenze ecologiche e naturalistiche. La sfida allora è quella di riuscire a conciliare le esigenze tecnico-progettuali dell opera da realizzare con quelle ambientali, cercando di realizzare una nuova metodologia di progettazione che prenda le mosse dalla collaborazione tra varie figure professionali (ingegneri, architetti, geologi, biologi, agronomi, naturalisti, forestali, ecc.) e che utilizzi tecniche e metodologie ancora sottovalutate dagli operatori del settore. Lo stato di degrado in cui versano preziosi e rari ambienti naturali del nostro pianeta, come ad esempio molti eco-sistemi fluviali e numerose zone umide, sia dal punto di vista di quantità delle acque (deflussi sempre più scarsi -di magra-, o eccessivi -di piena-) che di qualità (inquinamento urbano, industriale, agricolo), ha portato negli ultimi anni ad una politica sempre più forte di

7 Ecocrib recupero e protezione di queste zone con la creazione di vaste aree protette quali parchi, riserve naturali, ecc.. In questa nuova ottica gli interventi di rinaturazione sono visti come strumenti essenziali per la progettazione o il restauro di ambienti naturali o più in generale per la realizzazione di opere, sicuramente necessarie ed utili, ma che inevitabilmente producono un forte impatto sul territorio. Questi interventi prevedono l utilizzo di tecniche di diverso tipo, per lo più note come Tecniche di ingegneria naturalistica o Bioingegneria. L Ingegneria Naturalistica è una disciplina tecnico-scientifica che, attraverso metodologie proprie dell ingegneria e sulla base di criteri meccanici, biologici ed ecologici, utilizza come materiale da costruzione piante vive o parti di esse in abbinamento con altri materiali, quali: pietrame, legno, terra, biostuoie, geotessili, ecc.. Le origini di queste tecniche affondano lontano nella storia, ai tempi dell Impero Romano e forse ancora prima; Schiechtl, uno dei massimi studiosi e progettista di opere di I.N., in un suo scritto accenna all utilizzo di viminate a sostegno di fossi per la recinzione degli accampamenti e la fortificazione di villaggi, da parte dei popoli Celtici ed Illirici. Le piante vive risultano estremamente efficaci per il consolidamento di strati superficiali di terreno, in quanto permettono il raggiungimento di un duplice effetto funzionale, l aumento della resistenza meccanica dell opera, attraverso il loro apparato radicale e un gradevole effetto esteticoecologico, grazie alla funzione biologica che esplicano. Alcune piante hanno una naturale predisposizione a soddisfare i requisisti richiesti dalle tecniche di I.N., queste caratteristiche, indicate come attitudini biotecniche delle piante, sono ad esempio: la capacità di resistenza allo strappo o al taglio da parte delle radici (ad esempio la Medicago sativa ha una resistenza allo strappo delle radici che può arrivare fino a 665 kg/cm 2,e fino a 262 kg/cm 2 come resistenza al taglio), la capacità di resistere ad elevate sollecitazioni meccaniche, la capacità di consolidare il terreno permeandolo con le 1radici. Tutte queste caratteristiche rendono le piante particolarmente efficaci a contrastare fenomeni quali: inghiaiamento, interrimento, erosione, caduta sassi, movimenti franosi superficiali, ecc.. A queste poi se ne associano altre non meno importanti, a seconda della specie vegetale cui la pianta appartiene, come ad esempio la capacità di colonizzare terreni grezzi (piante pioniere) rendendo possibile l attecchimento ad altre specie; la capacità di 7

8 Palificate vive in legno e Muri cellulari depurazione delle acque, trattenendo gli inquinanti (fitodepurazione, sistemi filtro) o ancora la capacità di resistere alla sommersione. Per quanto riguarda gli effetti benefici prodotti sul territorio e l ambiente in generale con l utilizzo di materiali vegetali vivi, basta sottolineare che una buona copertura vegetale: protegge il suolo dagli agenti atmosferici, rinnova il suolo mantenendo il giusto grado di umidità, migliora le caratteristiche geomeccaniche del terreno grazie all apparato radicale contribuendo alla compattezza e all adesione tra le particelle di terreno, favorisce la diversificazione floro-faunistica dell ambiente creando nicchie ecologiche. Il limite principale nell utilizzo di piante vive è il tempo necessario alle stesse per sviluppare un adeguato apparato radicale, per cui è necessario nel transitorio assicurare la resistenza dell opera a carico di strutture da realizzare con elementi inerti (pali in legno, massi, o altro), per poi nel tempo, man mano che le radici permeano il terreno, poter assolvere pienamente al compito strutturale assegnatole. Inoltre bisogna fare particolare attenzione, pena il fallimento dell attecchimento, al periodo di piantumazione in base alle caratteristiche geopedologiche e climatiche del sito interessato; e, invero, particolare attenzione va riservata anche agli effetti negativi che le piante, in particolari circostanze, determinano; è l esempio della vegetazione ripariale con conseguente riduzione anche notevole delle portate defluenti in alveo. Le possibilità di intervento con l utilizzo di tecniche ecocompatibili sono innumerevoli e in moltissimi casi queste rispondono in modo soddisfacente alle problematiche cui sono applicate; ovviamente non sempre la loro applicazione è possibile (es. in frane di un certo rilievo o nei tratti montani dei fiumi in cui la corrente è a carattere torrentizio), e quando ciò accade non bisogna escludere a priori il ricorso ad interventi a più forte impatto, cercando in questi casi i materiali ed i procedimenti costruttivi più idonei in modo da attenuare il più possibile tale impatto. 1.1 I principi, i materiali e gli ambiti di applicazione Gli interventi di Ingegneria Naturalistica si distinguono da quelli tradizionali in quanto utilizzano preferibilmente, come materiale da costruzione, specie vegetali vive, anche in abbinamento con altri materiali, quali: materiali organici inerti, materiali di sintesi o di altro tipo.

9 Ecocrib Materiali vegetali vivi - Sono essenzialmente i semi di specie vegetali con alta capacità vegetativa, vengono utilizzati in tutti gli interventi di rinaturazione grazie alla capacità di creare piantine. Molto utilizzati, nel recupero dei versanti e lungo i corsi d acqua, sono i semenzali e trapianti di specie arbustive ed arboree, acquistabili a radice nuda o protetta da terra o anche in fitocella con apparato radicale in vaso. Molto efficaci nella protezione dall erosione sono: i rizomi, le radici, le piote erbose o zolle (insieme di radici e fusti erbacei), i tappeti erbosi a rotoli. Infine le talee di specie arbustive o arboree, sono segmenti di fusto capaci di produrre radici e di attecchire rapidamente; molto utilizzate sono quelle specie vegetali con forti e profondi apparati radicali come salici e pioppi.. Materiali organici inerti - Sono quei materiali che non hanno capacità vegetativa, come: legno, reti di juta o fibra di cocco o di altri vegetali, stuoie in fibra di paglia o di cocco o di altri vegetali, paglia o fieno fissati al suolo con picchetti e fili, compost a base di cellulosa, concimi organici. Vengono utilizzati in abbinamento con i materiali vivi e in molte tecniche ad essi viene affidata la tenuta dell opera nel transitorio, nell attesa che le piante crescano e contribuiscano, attraverso l apparato radicale alla resistenza complessiva. Materiali di sintesi - Sono: griglie, reti o tessuti di materiale sintetico, come poliammide, polietilene, poliestere, ecc.; particolarmente utili per il rivestimento di terreni soggetti ad erosione e da consolidare; fertilizzanti chimici, collanti chimici, impiegati in particolari situazioni di pendenza e su terreni poveri di sostanze nutritive. Altri materiali - In molte tecniche di I.N. è prevista la realizzazione di vere e proprie strutture di tipo ingegneristico, come: muri a gravità in pietrame o massi; strutture di sostegno con elementi in legno (palificate, graticciate, ecc.); terre rinforzate con reti in acciaio collaborante; ecc.. Gli ambiti di intervento sono quelli finalizzati per lo più alla difesa del suolo, con riguardo particolare ad interventi antierosivi, per il drenaggio e di consolidamento. -Difesa idrogeologica: consolidamento di versanti o in generale del terreno; drenaggio delle acque dilavanti; controllo dell erosione; sistemazioni a rinforzo spondale nei fiumi. -Funzione ecologico-naturalistica: recupero di aree naturali degradate, cave e discariche; protezione dall inquinamento (fitodepurazione, barriere antirumore); 9

10 Palificate vive in legno e Muri cellulari -Funzione estetico-paesaggistica: sistemazione o rinaturazione di rilevati stradali o ferroviari e di infrastrutture in genere; risanamento estetico di frane o altro, inserimento del costruito nel paesaggio, arricchimento paesistico con sistemi a verde. -Funzione socio-economica: tipologie alternative a quelle tradizionali a costi molto competitivi, recupero produttivo di aree incolte o abbandonate. 1.2 Le palificate vive in legno La realizzazione di opere per il contenimento del terreno in legname, Palificate vive, rappresenta una soluzione ideale per tutte quegli interventi di ingegneria che pur richiedendo ampie garanzie di sicurezza, non trascurano l esigenza di un corretto inserimento nel paesaggio. La presenza dell aggettivo vive sottolinea il contributo offerto alla resistenza dell opera, dalle piante opportunamente messe a dimora sul paramento esterno della stessa, contributo dovuto all azione esplicata dalla fitta ramificazione del loro apparato radicale e dalle notevoli capacità di resistenza al taglio delle stesse Caratteristiche ed ambiti di applicazione Molto utilizzate in situazioni ambientali delicate ed in aree protette (parchi naturali, fluviali, ecc.), le palificate vive sono efficacemente realizzate in svariate situazioni progettuali, quali ad esempio: - nelle sistemazioni idrauliche, quali opere di difesa spondale; - nei lavori stradali, quali opere di contenimento (muri di sostegno, di sottoscarpa e di controripa), barriere paramassi e barriere fonoassorbenti; - nel consolidamento di versanti; - nel recupero ambientale di opere esistenti. La funzione strutturale viene garantita mediante l assemblaggio di elementi di diversa natura, quali: travi in legno, terreno di riempimento, radici delle piante messa a dimora. La struttura cosi realizzata, agendo a gravità come un corpo unico, contrasta efficacemente la spinta delle terre e, grazie all attecchimento di vegetazione sul paramento, determina un basso impatto sull ambiente circostante. Strutture di questo tipo presentano inoltre un notevole grado di flessibilità che permette loro di assorbire cedimenti differenziali e cedimenti a medio-lungo termine, senza mettere in crisi la stabilità globale dell intera opera.

11 Ecocrib La varietà e versatilità di impiego, la durata, la facilità e velocità di montaggio, l economicità e l inserimento armonico nel paesaggio esistente, rende tali opere altamente competitive, e spesso preferibili a strutture di tipo tradizionale. La caratteristica sostanziale che rende la struttura classificabile come intervento di Ingegneria Naturalistica è, come sopra accennato, che la parte viva dell opera contribuisce alla tenuta statica della stessa, mediante un opportuna metodologia di rinterro della gabbia di legno e di messa a dimora delle specie vegetali, nonché nella scelta delle stesse e di tutti quegli accorgimenti atti garantire un adeguato sviluppo dell apparato radicale Costruzione di una palificata viva La posa in opera ed il collegamento degli elementi in legno costituendi la gabbia, prevede la realizzazione preliminare di un piano di posa in pietrisco, in modo da livellare il fondo dello scavo e per distribuire uniformemente i carichi sul terreno. Circa il materiale di riempimento, è possibile fare ricorso a qualsiasi materiale disponibile in sito, purché in grado di assicurare l attecchimento della vegetazione, il drenaggio delle acque, impedire il dilavamento per effetto delle acque drenate e garantire il necessario peso, in modo che la struttura nel suo complesso agisca come muro a gravità. Il montaggio è estremamente semplice e veloce, dal punto di vista strettamente operativo esso si realizza con il semplice ricorso ad un escavatore a braccio idraulico e a un limitato numero di operai, risulta però molto importante il rispetto di alcuni accorgimenti operativi quali: - utilizzare tondame, di diametro cm 20 30, scortecciato, in quanto la corteccia favorisce e accelera i processi di degradazione del legno; il castagno ad esempio se correttamente trattato può arrivare integro, anche se in acqua, fino a anni dalla messa in opera; - mettere a dimora negli interstizi che si creano tra i pali, rami di specie arbustive con capacità vegetativa autonoma, avente lunghezza tale da penetrare nel terreno a tergo della palificata e con sporgenza massima, sul paramento, pari a ¼ della loro lunghezza; - evitare di lasciare spazi vuoti intorno alla parte terminale delle talee e creare in queste zone delle nicchie utilizzando terreno più fine; - la scelta del periodo di realizzazione dell opera è vincolato dalla messa a dimora delle piante, è preferibile utilizzare i periodi di riposo vegetativo, mentre in estate occorre far ricorso a piante radicate; - il collegamento dei pali può essere realizzato in due modi diversi: con aggancio trasversale dei pali, mediante barre in acciaio sagomate ad u, o meglio ad aggancio verticale mediante chiodatura con barre di acciaio, eventualmente utilizzando attrezzo a percussione con terminale a cappuccio, assicurandosi di penetrare con un chiodo due pali. 11

12 Palificate vive in legno e Muri cellulari - manutenzione nel primo anno, per controllare l attecchimento delle piante e prevenire fenomeni di scalzamento al piede. 1.3 I muri cellulari I muri cellulari (crib-walls) sono opere di contenimento del terreno simili come concezione e realizzazione alle palificate in legno ma che a differenza di queste ultime utilizzano in alternativa ai pali di legno elementi prefabbricati in c.a. vibrato. Risulta evidente quindi che pur avendo un impatto ambientale molto più basso di altre opere di contenimento realizzate in c.a., non possono essere considerate interventi di Ingegneria Naturalistica in senso stretto, in quanto la parte viva dell opera, cioè le piante, non ha una funzione strutturale importante ma solo quella di attutire l impatto visivo dell opera sull ambiente circostante. Ad ogni modo sono comunque da preferirsi a strutture composte solo da c.a., e in special modo quando la realizzazione di opere di Ingegneria Naturalistica vere e proprie non è praticabile per motivi strutturali o pedoclimatici. I muri cellulari garantiscono una durata praticamente illimitata, una facilità e velocità di montaggio, economicità e inserimento armonico nel paesaggio esistente Caratteristiche ed ambiti di applicazione Gli ambiti di applicazione dei muri cellulari sono gli stessi delle palificate in legno, fermo restando quanto già detto circa i materiali utilizzati dalle due tecniche e l impatto ambientale, buono per i muri cellulari, quasi nullo per le palificate. I muri cellulari come le palificate sono opere a gravità con paramento a vista rinverdito, che può essere verticale o inclinato. Essi vengono realizzati assemblando, mediante semplici incastri, elementi in c.a. vibrato, prefabbricati in stabilimento, in modo da costituire una gabbia, questa viene poi riempita con materiale di scavo e opportunamente rinverdita con la messa a dimora di piantine sulla parete a vista. La caratteristica sostanziale che rende la struttura ecologica è la presenza del paramento esterno rinverdito Posa in opera muri cellulari La posa in opera degli elementi prefabbricati prevede la realizzazione del piano di posa (in cls magro o pietrisco o appoggi in elementi prefabbricati), per poi procedere alla posa degli elementi prefabbricati costituenti le gabbie. Circa il materiale di riempimento, è possibile fare ricorso a qualsiasi materiale disponibile in sito, purché in grado di assicurare l attecchimento della vegetazione, il drenaggio delle acque, impedire il dilavamento per effetto delle acque drenate e

13 Ecocrib garantire il necessario peso, in modo che la struttura nel suo complesso agisca come muro a gravità. E preferibile fare ricorso a materiale misto di cava con una percentuale di argilla-limosa di circa il 10% di volume, in modo da evitare, nelle zone particolarmente esposte all irraggiamento solare, che possano verificarsi problemi allo sviluppo delle radici a causa dalle elevate temperature che si determinano tra gli elementi di calcestruzzo. Si provvede infine al completamento dell opera con la messa a dimora delle piantine. La potenzialità di realizzare svariate soluzioni progettuali, grazie alle diverse dimensioni e possibilità di incastro degli elementi prefabbricati, conferisce a questo tipo di opere una notevole flessibilità di impiego, rendendo possibile la realizzazione di muri adattabili a diverse condizioni morfologiche e geotecniche nonché la realizzazione di curve planimetriche senza l impiego di pezzi speciali. 13

14 Palificate vive in legno e Muri cellulari CAP. 2 Elementi di calcolo e caratteristiche strutturali Si intendono fornire chiarimenti circa i procedimenti e le ipotesi di calcolo adottate dal software ECOCRIB, per il dimensionamento e le verifiche di stabilità relativi a una struttura di contenimento del terreno costituita da una palificata viva in legno o da un muro cellulare tipo Cribb-walls. 2.1 Dimensionamento Questo tipo di opere, sia le palificate vive in legno che i muri cellulari in c.a. vibrato, sono strutture di contenimento schematizzabili come muri a gravità, il loro dimensionamento statico può quindi ottenersi attraverso le teorie classiche della geotecnica. (Fig.2.1) Schema opera di contenimento a gravità; In fig.2.1 sono schematizzate le forze agenti su una generica struttura di contenimento del terreno che agisce a gravità, esse sono essenzialmente: - la risultante S delle sollecitazioni esercitate sul paramento interno della struttura di contenimento dal terreno retrostante; - il peso proprio P b della struttura legno-terreno; - il peso proprio P a del terreno sormontante la struttura; - la risultante R esercitate dal terreno sulla struttura di contenimento. Per quanto riguarda la determinazione delle forze peso P a e P b esse sono note una volta fissata la geometria e le dimensioni dell opera di sostegno, nonché i materiali e il terreno interessati.. La determinazione dell intensità e della retta di applicazione della spinta S viene effettuata invece attraverso i classici metodi della geotecnica.

15 Ecocrib Le dimensioni necessarie che scaturiscono dal calcolo possono essere realizzate scegliendo gli elementi di dimensioni (diametro e lunghezza dei pali) più opportune e assemblandoli in modo da realizzare la struttura più consona alle esigenze specifiche. ECOCRIB assume, come dimensionamento di prima approssimazione, per il calcolo dell altezza e della base della palificata, valori pari a: hpal = ϕ tg ( ) 2 ; e b = 0.7 h pal ; (1) in modo da far dipendere l altezza dell opera di sostegno dall angolo di attrito interno del terreno e la base assumerla come aliquota dall altezza h pal. Com è noto non è possibile realizzare un vero e proprio progetto in forma chiusa per questo tipo di opere, troppi sono i parametri incogniti che intervengono, può accadere quindi che i valori di primo tentativo non soddisfino tutte le verifiche, rendendosi necessario un aggiustamento dei dati in input. Numerose esperienze hanno portato i progettisti del software a ritenere questa impostazione dei dati piuttosto plausibile per un dimensionamento di prima approssimazione e, per i casi più ricorrenti nella pratica tecnica, dove le altezze dei versanti sono contenute nei 5 m, sufficientemente cautelativi e ampiamente verificati. Si tenga conto che le dimensioni della palificata scaturenti dal progetto rispondono alle condizioni di stabilità, sono, pertanto, lasciate all esperienza del progettista eventuali adeguamenti dimensionali in funzione delle caratteristiche biotecniche delle piante utilizzate e delle caratteristiche commerciali dei materiali utilizzati. Tecnologicamente è possibile realizzare palificate vive con struttura monogabbia a cella singola fino ad altezze di 5-6 m, anche se solo per altezze di m queste strutture possono considerarsi vere e proprie opere di ingegneria naturalistica di durata illimitata. Per altezze maggiori sono determinanti le caratteristiche pedoclimatiche del sito di realizzazione, che incide sensibilmente sull attecchimento e lo sviluppo più o meno efficace dell apparato radicale delle piante messe a dimora e quindi sul contributo che queste possono dare alla resistenza a lungo termine. 2.2 Spinta delle terre La spinta S esercitata dal terreno sul manufatto, dipende da svariati fattori, tra i quali i principali sono: - la geometria dell opera di contenimento e del terrapieno; - le caratteristiche del terreno retrostante e del terreno di fondazione; 15

16 Palificate vive in legno e Muri cellulari - le condizioni di drenaggio. Per la determinazione della spinta viene adottato il metodo dell equilibrio limite, il quale ipotizza che la superficie di rottura abbia in generale forma cilindrica, che su di essa si mobiliti tutta la resistenza a taglio del terreno e che per l equilibrio del concio di spinta si considerano solo spostamenti di tipo rigido. Le teorie della geotecnica classica sulla spinta delle terre: Rankine (1857), Coulomb (1776) e loro generalizzazioni, si riferiscono al problema piano, mettendo in relazione la spinta con la geometria del problema, il peso specifico e la resistenza a rottura del terreno retrostante la struttura di contenimento. Nel caso in esame sarà utilizzata la teoria di Coulomb, in quanto più generale rispetto alla teoria di Rankine e applicabile a svariate condizione geometriche, inoltre a differenza di questa, considera una condizione di equilibrio limite globale e non puntuale. La teoria di Rankine, di contro, si farebbe preferire in quanto nel caso delle palificate in legno la superficie di separazione tra terreno retrostante e opera di contenimento, grazie all azione dell acqua percolante e alle radici delle piante, può essere considerata solo come una superficie di riferimento, e non già una vera e propria superficie di separazione, quale invece viene considerata nella teoria di coulomb attraverso l angolo di attrito terra-muro. A parziale giustificazione può dirsi che tale parametro, l angolo di attrito terra-muro che in genere si assume pari a 1/3-2/3 dell angolo di attrito interno del terreno interessato, non influenza sostanzialmente la determinazione del coefficiente di spinta attiva, inoltre durante l esecuzione dell opera e nel periodo immediatamente successivo, cioè prima che le piante possano svolgere il compito di resistenza loro assegnato, la separazione tra opera di sostegno e terreno retrostante e abbastanza marcata Teoria di Coulomb La teoria di Coulomb consente il calcolo della spinta esercitata da un prisma di terreno (ABC) di lunghezza indefinita su una parete di sostegno nelle seguenti ipotesi (fig.2.2): 1) superficie di scorrimento AC, del prisma di terra staccatosi dal terrapieno retrostante, piana e passante per il piede della stessa (in realtà la superficie di scorrimento è curvilinea, ma l approssimazione è accettabile); 2) distribuzione delle pressioni di tipo lineare; 3) inclinazione della spinta rispetto alla normale alla parete, pari all angolo di attrito δ terreno-struttura; 4) terreno considerato privo di coesione;

17 Ecocrib 5) assenza di pressioni neutre. Sotto queste ipotesi la teoria definisce la spinta attiva come il valore massimo ricavabile dal poligono di equilibrio delle forze in gioco al variare della superficie di scorrimento. (Fig.2.2) Schema di calcolo della spinta; Coulomb ha ricavato analiticamente questo massimo per una superficie limite del terrapieno retrostante orizzontale e per parete di contenimento verticale, esso è dato da: S = 1 2 γ th Ka ; Spinta attiva (2) 2 dove γ t è il peso specifico del terreno e K a è il coefficiente di spinta attiva che, per parete di contenimento AB verticale e senza attrito e con inclinazione del pendio retrostante AC orizzontale, vale: K a = tg 2 ( π 2 ϕ ) ; (3) 2 coincidente con la teoria di Rankine, mentre più in generale può assumersi pari a: K a = 2 sen χ sen( χ δ ) 1+ 2 sen ( χ+ ϕ) sen( ϕ+ δ )sen( ϕ β) sen( χ δ )sen( χ+ β) avendo indicato con: ϕ l angolo di attrito interno; β l inclinazione del terrapieno sovrastante la struttura; 2 ; (4) 17

18 Palificate vive in legno e Muri cellulari δ l angolo di attrito opera-terreno; χ l inclinazione della palificata rispetto all orizzontale. In fig.2.2 è anche rappresentato il diagramma delle pressioni, triangolare secondo ipotesi, con pressione massima alla base, pari a γhk a, e punto di applicazione della spinta nel baricentro del triangolo, posto ad H/3 dalla base di appoggio dell opera. Circa l angolo di attrito terra-opera di contenimento, molte sono le esperienze al riguardo, in genere si assume pari a ϕ/3-2ϕ/3, anche se c è da osservare che nel caso delle palificate lo scorrimento può verificarsi solo su una superficie parallela al paramento interno della stessa situata all interno del terrapieno, per cui l angolo di attrito δ può assumersi proprio pari all angolo di attrito interno ϕ del terreno. Prudenzialmente e a vantaggio di sicurezza ECOCRIB utilizza in defoult per δ un valore pari a 2/3 di ϕ, ma permette anche di utilizzare valori vicini a ϕ sconsigliando però valori superiori all 80% di ϕ. Per tali valori infatti la (4) non è più affidabile, in quanto ipotizza superfici di scorrimento piane che per valori grandi di δ si discosta troppo dalla realtà. La formula (4) (Muller-Breslau) diminuisce in affidabilità anche quando il rapporto tra la lunghezza della palificata L e l altezza H è minore di 3 (L/H<3), in quanto in questo caso viene meno l ipotesi di problema piano; e per sviluppo longitudinale marcatamente curvilineo. Un annotazione doverosa va fatta circa la valutazione e l incidenza dei parametri geotecnici sull attendibilità dei risultati; questi vanno attentamente valutati in sito, procedendo ad un analisi geologica specifica. I risultati ottenibili da ECOCRIB con l utilizzo delle tabelle preimpostate possono avere solo valore indicativo circa la fattibilità dell opera di contenimento e sull opportunità di utilizzare tali tipologie di sostegno Sovraccarichi La presenza di un sovraccarico in prossimità del cuneo di spinta influenza notevolmente l entità della spinta stessa. Con sufficiente approssimazione possiamo considerare questo sovraccarico come un carico uniformemente distribuito che produce una pressione verticale sull opera di contenimento, tradotta in spinta orizzontale dal coefficiente K a e che và a sommarsi a quella prodotta dal terreno. Questo incremento di spinta può valutarsi, nel caso più generale di paramento in contropendenza e superficie di terreno retrostante inclinato, come: S q senα = qkah sen( α+ β ) ; (5) il diagramma di tale incremento è rettangolare con punto di applicazione in H/2.

19 Ecocrib Nel caso invece di terreno retrostante orizzontale è possibile sommare il contributo dato alla spinta del terreno dal sovraccarico, la somma è rappresentabile con una legge di distribuzione di tipo trapezia con punto di applicazione della risultante nel baricentro del trapezio. In questo caso può essere utile trasformare il sovraccarico in altezza fittizia di terreno con peso equivalente al sovraccarico q: q= h 1 γ 1 ; h 1 =q/γ 1 ; (6) La spinta complessiva data dall area del diagramma delle pressioni vale in questo caso: 1 h S = t H Ka γ ; (7) 2 H che degenera nella (2) nel caso sia h 1 nullo, e cioè quando non è presente alcun sovraccarico. Il punto di applicazione della spinta è dato da: H H+ 3h y= 3 H+ 2h che si trasforma in H/3 nel caso di sovraccarico nullo. 1 1 ; (8) Effetti sismici La Normativa italiana (D.M. 11/03/88 e D.M. 16/01/96) prevede, nelle zone classificate sismiche (Ordin. 12 giugno 1998 n.2788) e quando l opera di sostegno supera i 3.00 m di altezza, che al calcolo della spinta statica, cosi come descritto in precedenza, bisogna sommare due contributi aggiuntivi di spinta (metodo Mononobe-Okabe). Il primo è relativo all incremento di spinta calcolato considerando l azione sismica come una forza di tipo inerziale agente sul cuneo di spinta: 2 I cos ( α + ξ) S = S 2 S ; (9) cos ( α ) cosξ applicata a 2h/3 e dove si è indicato con: S= spinta calcolata in condizioni non sismiche; S I = spinta calcolata in condizioni dinamiche, con β S =β+ξ; α S =α+ξ; ξ= arctgc; Il secondo è dato dal calcolo di una forza orizzontale di inerzia applicata nel baricentro della struttura di sostegno e pari a: F=CP a ; (10) 19

20 Palificate vive in legno e Muri cellulari con P a peso del manufatto. Questo metodo simula l azione dinamica del cuneo di spinta con una forza statica equivalente proporzionale al peso del cuneo stesso mediante un coefficiente orizzontale funzione della zona sismica secondo lo schema riassunto nella seguente tabella. In generale si è osservato che, sul calcolo in condizioni sismiche il valore dell angolo di attrito opera-terreno δ ha poca influenza, mentre incide molto l angolo di inclinazione del terrapieno sovrastante β. Zona sismica C ξ I II bassa sismicità L ordinanza n 3274 della Presidenza del Consiglio dei Ministri del 20 marzo 2003 Norme tecniche per il progetto sismico delle opere di fondazione e di sostegno dei terreni sia nell Eurocodice 8 parte 5 (UNI EN gennaio 2005) applica il metodo di Mononobe- Okabe (1929). Questo metodo può essere considerato come un estensione in campo dinamico del criterio di Coulomb precedentemente illustrato, quindi ne assume sostanzialmente le ipotesi, in più si considera che il cuneo di terreno compreso tra la superficie di rottura e la parete del muro si comporta come un corpo rigido soggetto all accelerazione orizzontale ah e verticale av uniformi all interno del cuneo, così espresse: ah = k h g av = kv g in cui kh è il coefficiente di intensità sismica orizzontale; kv è il coefficiente di intensità sismica verticale; g è l accelerazione di gravità. La normativa vigente impone che, in assenza di studi specifici, i coefficienti d intensità sismica orizzontale (kh) e verticale (kv) siano i seguenti: k S a / g r k = 0, 5k h = g / v h Il valore di ag/g è assegnato in base alla classificazione sismica del sito secondo la seguente tabella: Zona sismica Valore di ag I 0,35 g II 0,25 g III 0,15 g IV 0,05 g Il coefficiente S è invece legato al profilo stratigrafico ed esprime l amplificazione dello spettro di risposta dovuto alle diverse velocità delle onde sismiche nei terreni presenti nel sito. In assenza di studi specifici la normativa raccomanda i seguenti valori:

21 Ecocrib S>= 1,2 per siti in prossimità del ciglio superiore di pendii scoscesi isolati; S>=1,4 per siti prossimi alla sommità di profili topografici aventi larghezza in cresta molto inferiore alla larghezza alla base e pendenza >30 ; S=1,2 per siti dello stesso tipo di 2 ma con pendenza media inferiore. Il fattore r dipende dallo spostamento ammissibile del muro. L ordinanza n 3274 indica: r = 2 per i muri che ammettono spostamenti (muri a gravità o sufficientemente flessibili) r = 1 negli altri casi ed anche in assenza di terreni non coesivi saturi. 2.3 Verifiche di stabilità Il controllo sulla stabilità del opera di sostegno e quindi sulla fattibilità e corretto dimensionamento della stessa, viene affidata alle seguenti verifiche: - verifica al ribaltamento; - verifica allo scorrimento lungo la base; - verifica a rottura del piano di fondazione; oltre che alla verifica della stabilità globale terreno-opera di contenimento e alle verifiche di resistenza del materiale costituente l opera Verifica al ribaltamento La spinta del terreno e dei sovraccarichi tendono a far ruotare il manufatto intorno al punto O (momento ribaltante M R ), a questa rotazione si oppongono i momenti dovute alle forze peso stabilizzanti (momento stabilizzante M S ), il coefficiente di sicurezza dovrà essere: M R = Sy; M S = P a x a + P b x b ; M M S R > 15. (11) 21

22 Palificate vive in legno e Muri cellulari (Fig.2.3) Schema di verifica al ribaltamento; Verifica a scorrimento Le componenti di spinta parallele al piano di appoggio dell opera tendono a far scorrere la stessa lungo il detto piano, le azioni tangenziali che si sviluppano tra opera e terreno sottostante si oppongono a tale scorrimento, la verifica a scorrimento è soddisfatta se risulta: avendo indicato con: V T > 13. ; (12) V= Ntagϕ; forza di attrito N= S p +P ap +P bp ; risultante delle forze verticali; T= S o +P ao +P bo ; spinta instabilizzante ; (Fig.2.4) Schema di verifica a scorrimento;

23 Ecocrib L inclinazione dell opera di contenimento rispetto alla verticale, attraverso una contropendenza adeguata, migliora notevolmente il comportamento della stessa rispetto allo slittamento, risultato questo ottenibile anche con la posa in opera di un ancoraggio mediante l infissione nel terreno di un palo di legno o di acciaio collegato alla palificata. Ecocrib, nel caso in cui il coefficiente di sicurezza allo scorrimento, determinato senza il contributo dei pali di ancoraggio, è compreso nell intervallo , consente su opzione del progettista di inserire dei pali di ancoraggio in acciaio del diametro φ 30 mm e lunghezza m 1.50, in numero tale da garantire una componente tagliante stabilizzante tale da raggiungere un coefficiente di sicurezza allo scorrimento pari a Dalla (12) il coefficiente di sicurezza allo scorrimento è pari a: η=v/t; pertanto il contributo stabilizzante riservato ai pali di ancoraggio è determinato con la seguente formula: T pali ancoraggio = 1.31 T V Verifica allo schiacciamento del terreno E importante verificare che la forza agente sul terreno di fondazione non produca sullo stesso una tensione normale massima σ max maggiore di quella del terreno al limite di rottura σ t,lim, dipendente dalle caratteristiche del terreno, dalle caratteristiche geometriche dell opera e dai carichi applicati. Il peso dell opera di contenimento e la spinta agente sulla stessa danno luogo ad una forza risultante che difficilmente coincide con il baricentro del piano di posa. Bisognerà quindi individuare la posizione di questo punto, detto centro di pressione, imponendo l equilibrio alla rotazione rispetto al punto esterno O alla base dell opera di contenimento, tra le forze applicate e la risultante delle stesse. La distanza u tra il bordo dell opera e il centro di pressione è dato allora da: u= M S M N R ; (13) la distanza e della risultante dal baricentro della base di appoggio o eccentricità, è data da: Possono verificarsi tre diverse situazioni: e b = u ; (14) 2 23

24 Palificate vive in legno e Muri cellulari -se il centro di pressione è interno al nocciolo centrale di inerzia, il diagramma delle pressioni è trapezoidale, per cui il terreno sottostante il piano di posa sarà tutto reagente e la tensione massima riferita ad un metro di fondazione sarà data da: N e per u>b/3 ed e<b/6 σ max = 1+ 6 ; (15) b b - se il centro di pressione è interno al nocciolo centrale di inerzia, il diagramma delle pressioni è triangolare e la tensione massima riferita ad un metro di fondazione sarà data da: per u=b/3 ed e=b/6 σ max = 2N b ; (16) - se il centro di pressione è esterno al nocciolo centrale di inerzia, il diagramma delle pressioni è triangolare e solo una parte di terreno è reagente, in questo caso la tensione massima, sempre riferita ad un metro di fondazione sarà data da: per u<b/3 ed e>b/6 σ max = 2 N 3u ; (17) La verifica allo schiacciamento si effettua confrontando la tensione massima (σ max ) sul piano di posa della fondazione con la tensione del terreno al limite di rottura (σ t,lim ). σ σ t,lim max > 2. 0; dove σ t,lim =3σ t,amm (18) Ecocrib contiene, tra le altre, una tabella in cui sono inserite le caratteristiche di vari tipi di terreni con inclusi anche i valori della σ t,amm, va sottolineato però che questi valori sono da considerarsi solo indicativi, in quanto, come già detto, la tensione ammissibile dipende oltre che dal tipo di terreno anche da altri fattori, quali: la geometria dell opera, la profondità del piano di posa, ecc. Rigorosamente la σ t,amm deve essere correttamente calcolata utilizzando ad esempio il metodo di Terzaghi, se non inclusa nella relazione geologica o geotecnica fornita al progettista dal committente.

25 Ecocrib (Fig.2.5) differenti posizione della risultante delle forze verticali sulla sezione di posa della fondazione; Altra importante precisazione và fatta circa la presenza di eccentricità, specie con terreni compressibili o poco addensati, in questi casi infatti è preferibile che la risultante delle forze agenti sull opera di contenimento sia interna al nocciolo centrale di inerzia, il più vicino possibile al baricentro della fondazione, in modo da evitare rotazioni instabilizzanti Verifica alla stabilità globale Il software Ecocrib al momento non effettua tale verifica, indispensabile per individuazione del grado di sicurezza dell insieme opera-terreno, rispetto a possibili scorrimenti lungo superfici di rottura passanti al disotto del piano di fondazione: R R TD TM > 2. 0; R TD = resistenza a taglio disponibile; R TM = resistenza a taglio mobilitata; Verifica alla stabilità interna L analisi della stabilità interna può essere condotta assimilando la gabbia in legno ad una serie di sili accostati che devono contenere il materiale di riempimento. Ciascuno di questi sili ha pertanto una pianta rettangolare la cui lunghezza dei lati è definita dall interasse tra gli elementi trasversali posti alla stessa altezza e la distanza tra le pareti del cassone. 25

26 Palificate vive in legno e Muri cellulari La spinta esercitata dal materiale insilato è controbilanciata dalla presenza degli elementi trasversali, che fungono da tiranti ed impediscono ai due paramenti di allontanarsi l uno dall altro. All interno del silo sono da considerare agenti le seguenti pressioni: p fz pressione verticale del materiale di riempimento agente sulla base; p hz pressione orizzontale del materiale di riempimento agente sulle pareti; p vz pressione verticale che si esercita lungo le pareti. La pressione verticale p fz non ha alcuna influenza sulla stabilità interna. La pressione orizzontale p hz, quando agisce direttamente sui traversi non induce alcuno stato di sollecitazione; quando invece si scarica sugli elementi longitudinali tende ad infletterli e richiede la reazione di trazione dei tiranti (traversi) ad essi collegati. La pressione p vz tende ad indurre uno stato flessionale sia sugli elementi longitudinali sia sui traversi; su questi ultimi l azione viene raddoppiata poiché ciascuna parete dei traversi è comune a due silos attigui. La sollecitazione flessionale dei traversi è però inferiore a quella teorica, in quanto la presenza del materiale di riempimento al di sotto dei traversi ne riduce di fatto la luce d inflessione. La pressione unitaria agente orizzontalmente contro le pareti del silo cresce con la profondità (zmax) in corrispondenza alla quale il peso proprio di uno strato di materiale uguaglia la forza di attrito che si genera sulla parete del cassone. Considerando i seguenti parametri: dz altezza dello strato (m); A sezione trasversale della cella (m2); γ il peso specifico del materiale di riempimento (N m-3); il peso proprio P dello strato considerato può essere definito così: P = γ*a*dz (19) Indicando invece con U il perimetro della sezione trasversale della cella del cassone (m); tan δ il coefficiente d attrito tra pareti e materiale di riempimento; phzmax la pressione unitaria orizzontale massima; si ricava la forza d attrito R: R = p hzmax * tan δ* (20) dove U dz rappresenta l intera superficie laterale che racchiude la strato considerato. Uguagliando la (19) e la (20) si ottiene il valore A dz γ A γ p hz max = = (21) U dz tanδ U tanδ

27 Ecocrib Che nel caso di celle rettangolari si può scrivere: ( a b) γ ( a+ b) tanδ p hz max = (22) 2 Noto il valore di phzmax si può ottenere anche il corrispondente valore della pressione verticale all interno del silo attraverso la relazione p p tanδ (23) vz max = hzmah Di tutte le sollecitazioni che si originano per l azione delle pressioni pvzmax e phzmax quella che risulta più gravosa per l opera è relativa allo stato flessionale su di un piano orizzontale degli elementi longitudinali. Ipotizzando questi elementi longitudinali come semplicemente appoggiati agli estremi su di loro può considerarsi agente un carico uniforme: ( D i) q= phz max + (24) essendo i la distanza verticale tra gli elementi longitudinali di due corsi contigui; D il diametro degli elementi longitudinali. Se si utilizza tondame di un unico diametro sia per gli elementi trasversali che per quelli longitudinali, risulta anche i = D l equazione (24) si semplifica nella: q 2 phz D (25) = max Si può infine determinare la tensione massima nella mezzeria degli elementi longitudinali, pensati, semplicemente appoggiati ai traversi. Il momento flettente (M) in mezzeria risulta: q * M = 2 ( a+ D) ( a+ D) 8 = 2* p hz max * D * Il modulo di resistenza (W) nel caso della sezione circolare è pari a 8 2 mentre per la sezione rettangolare è pari a W D = π 32 * 3 b * h 2 W = 6 quindi la tensione massima (σ max ) può esprimersi con la relazione: σ 2 M 8 a max =± =± + 1 * p hz max W π D 27

28 Palificate vive in legno e Muri cellulari Tale tensione massima deve risultare minore della tensione massima ammissibile del legname utilizzato.

29 Ecocrib CAP. 3 Elementi di Contabilità Le opere di Ingegneria Naturalistica, e tra queste le palificate vive in legno, rientrano nella sfera di applicazione della L. 109/94 e successivo Regolamento di attuazione 554/97, come modificata dalla L. 163/08. Pertanto nella progettazione di opere di Ingegneria Naturalistica è necessario redigere i progetti secondo quanto prescritto dalla normativa sui LL.PP.. Il progetto di una tale opera, come per qualsiasi opera pubblica, dovrà contenere, oltre gli studi e le indagini di base, studio geologico, studio botanico, relazione geotecnica con caratterizzazione dei terreni, relazione sui materiali impiegati: - relazione descrittiva dell'opera - grafici esecutivi - calcoli statici - analisi prezzi - elenco prezzi - computo metrico e stima delle opere - capitolato speciale di appalto. Mentre le indagini e gli studi di base richiedono l'intervento di specialisti di settore, il progettista dovrà rendere gli esecutivi dell'opera e gli elaborati di calcolo statico e contabilità. Ecocrib consente di sviluppare oltre alle verifiche di stabilità, alla relazione descrittiva e alla relazione di calcolo, i grafici esecutivi, organizzati con piante, sezioni e prospetti quotati, e gli elaborati di contabilità, secondo le indicazioni del Regolamento sui LL.PP. e delle circolari del Ministero dei LL.PP.. Nel produrre gli elaborati grafici e contabili, Ecocrib tiene conto della scelta del progettista rispetto agli schemi costruttivi della palificata: - schema A: pali trasversali tutti allineati sulla stessa verticale inclinazione del paramento ottenuta solo per effetto dell'inclinazione del piano di posa. - schema A1: pali trasversali tutti allineati sulla stessa verticale inclinazione del paramento ottenuta per effetto combinato dell'inclinazione del piano di posa e dell'arretramento dei pali longitudinali, man mano che si prosegue verso l'alto. - schema B: pali trasversali disposti a scacchiera 29

30 Palificate vive in legno e Muri cellulari inclinazione del paramento ottenuta solo per effetto dell'inclinazione del piano di posa. - schema B1: pali trasversali disposti a scacchiera inclinazione del paramento ottenuta per effetto combinato dell'inclinazione del piano di posa e dell'arretramento dei pali longitudinali, man mano che si prosegue verso l'alto. 3.1 Distinta materiali Uno dei problemi ricorrenti per chi deve organizzare un cantiere è quello di poter pianificare la fornitura e l'approvvigionamento dei materiali, delle attrezzature e della mano d'opera occorrente per l'esecuzione di un'opera. I progetti vanno completati da distinte dei materiali che per ciascuna opera individuino in sede progettuale le quantità, mentre nel capitolato speciale di appalto si indicano le qualità, di ogni singolo materiale. Ecocrib consente, una volta elaborato il calcolo e quindi individuata definitivamente la forma e consistenza dell'opera, la determinazione in automatico dei materiali necessari per l'esecuzione dell'opera progettata. Ecocrib in automatico determina la distinta materiali: - le dimensioni dello scavo: - la lunghezza dello scavo pari alla lunghezza della palificata; - la larghezza dello scavo pari alla larghezza della palificata maggiorata di cm 30, ammettendo un arretramento del vertice anteriore della palificata rispetto alla linea del versante; - l'altezza pari al valore assegnato per il fronte di scavo ed assunto a base del calcolo delle spinte. - la quantità di legno: - volume del legno impiegato - numero dei pali trasversali, nel caso degli schemi A1 e B1 la lunghezza dei pali trasversali è assunta pari alla larghezza della palificata maggiorata di cm 20, ammettendo un arretramento dei pali longitudinali di cm 20 per ciascun strato tale da consentire una inclinazione del paramenti del 30 50% - metri lineari dei pali trasversali - metri lineari dei pali longitudinali - terreno di riempimento, assunto pari alla differenza tra il volume della palificata ed il volume del legno. Si consiglia di utilizzare quale materiale di riempimento il terreno prodotto dallo scavo

31 Ecocrib arricchito da pietrame per favorire il drenaggio della palificata. Circa il drenaggio va detto che lo stesso va opportunamente progettato in funzione delle condizioni geotecniche del versante e delle specie vegetali utilizzate; infatti possono presentarsi casi in cui è prevalente l'esigenza di drenare particolarmente l'opera alfine di controllare le spinte delle terre, in altri casi un drenaggio spinto può creare condizioni non ideali per l'attecchimento della vegetazione. - Terreno soprastante: Ecocrib determina in automatico il terreno necessario a profilare il versante in congiunzione con il vertice anteriore della palificata secondo un angolo assunto pari a 2/3 dell'angolo di attrito interno del materiale; - Il numero e dimensione dei chiodi: i pali costituenti la palificata vanno opportunamente collegati in modo da garantire la necessaria coesione degli elementi strutturali. Tali collegamenti avvengono a mezzo di chiodi per cui si consiglia di utilizzare tondo sagomato di diametro non inferiore ai 12 mm, più spesso si utilizza il diametro 14 mm, e la cui lunghezza è determinata pari alla somma dei diametri dei pali ridotta di cm 5 alfine di assicurare il collegamento di un palo trasversale con un longitudinale ed impedire la fuoriuscita del chiodo. Considerando che ciascun palo trasversale viene inchiodato prima al sottostante palo longitudinale e poi al longitudinale superiore, il numero dei chiodi è determinato pari a n. 4 per ciascun palo trasversale. Determinato il numero dei chiodi e la loro lunghezza, sulla scorta del diametro stabilito viene calcolato il peso del ferro. - Il numero delle grappe: il collegamento dei pali longitudinali testa a testa avviene a mezzo di grappe (ad U) di dimensioni cm 30 e cm 10. Il numero delle grappe è determinato in ragione di circa due grappe a metro cubo. Tale valore è ricavato dall'esperienza costruttiva. Cm 30 Cm 10 - Il numero delle piante: è determinato in ragione di circa una pianta per ogni campo (spazio definito tra due pali trasversali consecutivi e due pali longitudinali sovrapposti) - Il numero delle talee: è determinato considerando per ogni strato (spazio compreso tra due longidutinali) 5 talee a metro. La lunghezza delle talee è determinata pari alla larghezza della palificata maggiorata di cm Superfci di semina :vengono determinate le superficie del paramento a valle della palificata e della zona di riporto sopra la palificata su cui è possibile prevedere una semina. - La distinta è completata dal numero e peso dei pali di ancoraggio nel casi sia necessario o si decida di utilizzarli al fine di contribuire al controllo dello scorrimento. 31

32 Palificate vive in legno e Muri cellulari 3.2 Analisi dei prezzi unitari L'analisi dei prezzi unitari è condotta ricavando in automatico i quantitativi dei materiali necessari per la costruzione dell'opera così come progettata, mentre per l'incidenza a metro cubo di palificata dei noli e della manodopera si è fatto ricorso in particolare alle preziose indicazioni fornite da soci esperti AIPIN (Associazione Italiana per l'ingegneria Naturalistica). Circa i costi unitari Ecocrib non ha alcun valore preimpostato, in quanto ogni Regione, ed ogni realtà locale ha tabelle ufficiali a cui il progettista potrà riferirsi per la definizione del prezzo di applicazione, a cui peraltro si perviene aggiungendo ai costi basi una percentuale per spese generali ed una percentuale per utile d'impresa. I valori dei materiali, noli e manodopera, riportati nello schema di analisi di Ecocrib hanno valore assolutamente indicativo, pertanto è lasciata all esperienza e competenza del progettista la loro definizione. 3.3 Computo metrico e stima delle opere Formulato il prezzo è possibile redigere il computo metrico, con carico automatico delle dimensioni della palificata e del prezzo unitario. 3.4 Voce di capitolato ed elenco prezzi La redazione del capitolato speciale di appalto è una delle fasi più delicate ed importanti della progettazione; il capitolato infatti rappresenta la sintesi dell'intera progettazione ed è alla base dei rapporti contrattuali. E' opportuno, pertanto, che il capitolato preveda, tra l'altro, una dettagliata descrizione delle lavorazioni da eseguire e dei materiali da utilizzare nell'esecuzione delle opere.

33 Ecocrib CAP. 4 Manuale operativo ECOCRIB 4.1 Requisiti di sistema Prima di installare Ecocrib assicurarsi che il vostro computer soddisfi alcuni requisiti minimi per l esecuzione del programma. Requisiti minimi: - Personal Computer basato su processore Pentium o superiore. - Disco rigido con almeno 10 Mb di spazio libero. - Mouse Microsoft o altra periferica di puntamento compatibile. - Monitor VGA o di categoria superiore Mb di memoria RAM. - Sistema operativo Windows 06 o Vista. Per una migliore visualizzazione del programma consigliamo di utilizzare una risoluzione minima di 800x600 caratteri piccoli. 4.2 Installazione Per installare Ecocrib: Da Cd-rom: - Inserire il Cd-rom nell apposito lettore. - Scegliere il comando esegui dal menù Avvio/Start. - Nella casella Riga di comando digitare D:SETUP.EXE (dove D: è la lettera che identifica l unità Cd-rom) e confermare con INVIO. - Seguire le istruzioni di installazione visualizzate. 4.3 Esecuzione Avvio del programma: - Aprire il gruppo Programmi di Windows contenente l icona di Ecocrib. - Fare doppio click sull icona di Ecocrib Viene avviato il programma e da questo momento è possibile eseguire con facilità e in modo intuitivo tutte le operazioni riguardanti il calcolo delle palificate vive in legno ed i muri cellulari. 4.4 Indicazioni d uso La versione 2.00 del programma ha portato ad una totale rivisitazione della interfaccia grafica di Ecocrib. 33

34 Palificate vive in legno e Muri cellulari Fig. 4.1 Nuova interfaccia Vers. 2.0; Elenchiamo di seguito tutte le funzionalità di Ecocrib on indicati i tasti scorciatoia. Ogni voce è contrassegnata da un carattere sottolineato che permette, dopo essere stato digitato da tastiera, di richiamare la funzionalità della voce stessa (precedentemente, però, deve essere stato aperto il menù che la contiene con ALT + lettera sottolineata).

35 Ecocrib Menù principale Fig. 4.2 Iinterfaccia Vers. 2.0; Il menù File (ALT + F) : - Nuovo (F1), si aprirà un nuovo progetto azzerando tutti i dati; - Apri (F2), vi permette di aprire un progetto salvato precedentemente (in formato con estensione PRG); - Salva (F3), con questo comando sarà possibile salvare il progetto appena elaborato; - Uscita (F12), chiude il programma ECOCRIB. Il menù Visualizza (ALT + V) : - Tabella Legno, tabella con le caratteristiche dei vari tipi di legno utilizzati per la realizzazione delle palificate; - Tabella Terreno, contiene le caratteristiche dei terreni dove verrà ubicata la palificata; - Tabella Sezioni : - Rettangolari, elenco delle diverse sezioni rettangolari con caratteristiche e con Altezza e Base; 35

36 Palificate vive in legno e Muri cellulari - Circolari, elenco delle diverse sezioni circolari con caratteristiche e Diametro; - Tabella - Contropendenza pal, tabella con gradi e la rispettiva % di contropendenza; - Tabella Inclinazione terreno, tabella con gradi e la rispettiva % di inclinazione; - Tabella Piante - Stazioni xerofile - Stazioni termo mesofite - Stazioni meso igrofile - Tabella Talee Tabelle Il tasto Chiudi (ALT + C), chiude la schermata delle tabelle; La barra degli strumenti è composta dai tasti, da sinistra verso destra: - Primo: va al primo record del database; - Precedente: si sposta al record precedente; - Successivo: si sposta al record successivo; - Ultimo: va all ultimo record del database; - Nuovo: inserisce un nuovo record; - Elimina: elimina il record selezionato;

37 Ecocrib - Modifica: premette di effettuare delle modifiche al record selezionato; - Accetta: salva le modifiche effettuate al database; - Annulla: annulla le modifiche o l ultimo inserimento; - Aggiorna: aggiorna i dati nel database. Il menù Info visualizza informazioni sugli ideatori del programma ECOCRIB Palificate vive in legno Premendo il tasto Palificata viva in legno, dopo la visualizzazione del messaggio che spiega la necessarietà di eseguire le verifiche di stabilità per Palificate di altezza superiore a m 2, premendo il tasto OK verrà visualizzata la seguente schermata: 37

38 Palificate vive in legno e Muri cellulari sono abilitati i tasti - PROGETTO (ALT + R), permette di accedere all immissione dei dati per il progetto; - VERIFICA (ALT + E), si andrà alla schermata di immissione dati per la verifica; - Ritorna al menù principale (ALT + A), ritorna al menù principale di Ecocrib Progetto e verifica Premendo il tasto Progetto verrà visualizzata una schermata che permetterà di scegliere o meno di assegnare manualmente l altezza della palificata nei dati geometrici.

39 Ecocrib La schermata Immissione Dati, permetterà di inserire i dati Geometrici e Materiali della Palificata. Se si sta compilando un nuovo progetto saranno abilitati solo i tasti: - Dati geometrici palificata (ALT + D), si accederà alla schermata per l immissione dei dati geometrici della palificata; - Ritorna alla schermata precedente (ALT + R), per ritornare alla schermata precedente. 39

40 Palificate vive in legno e Muri cellulari In questa schermata si trovano le voci: - Zona sismica?, se si sceglie SI verranno effettuate i calcoli per la spinta sismica; - Interassi pali trasversali, è la distanza in asse tra due pali trasversali e longitudinali; - Sovraccarico, misure in kg/mq; - Lunghezza palificata ; - Angolo Beta, premendo con il tasto destro del mouse si avrà la possibilità di accedere alla tabella di Inclinazione terreno, grazie alla quale si hanno a disposizione valori che vanno da 0 a ϕ con il calcolo dell inclinazione in % già eseguito:

41 Ecocrib Con il tasto Inserisci (ALT + I) sarà possibile inserire il grado di pendenza desiderato nei dati, mentre con il tasto Chiudi (ALT + C), si chiuderà la schermata. - Angolo Alfa, premendo con il tasto destro del mouse si avrà la possibilità di accedere alla tabella di Contropendenza palificata, grazie alla quale si hanno a disposizione valori che vanno da 0 a 15 con il calcolo della contropendenza in % già eseguito. - Altezza scavo ; se avessimo scelto di assegnare l altezza della palificata avremmo anche: - Altezza palificata, si consigliano valori che vanno fino a un massimo di 5 m ; se, invece del progetto, era una Verifica, oltre alle voci sopra elencate, avremmo anche: - Base palificata, valori consigliati da 0 a 4 m. N. B. Tutte le dimensioni vanno inserite in metri. Oltre le voci sopra elencate abbiamo anche due tasti: - Accetta (ALT + A), verranno controllati tutti i valori immessi, dopodiché verrà visualizzata la schermata per l immissione dei dati materiali; - Schermata precedente (ALT + S), ritorna alla schermata precedente. 41

42 Palificate vive in legno e Muri cellulari Le voci presenti in questa schermata sono: - Tipo terreno, identifica il tipo di terreno su cui verrà realizzata la palificata - Angolo di attrito, valori da 0 a 40 ; - Peso specifico terreno ; - Peso specifico terreno riempimento ; - Tensione ammissibile ; - Materiale, mostra il tipo di materiale utilizzato per la realizzazione della palificata - Peso specifico legno ; - Sezioni, possono essere Rettangolari o Circolari, premendo Rettangolare verranno visualizzati un tasto per l inserimento delle sezioni, sia longitudinali, che rettangolari, grazie all ausilio di una tabella con valori preimpostati, e le voci per l inserimento manuale delle sezioni, lo stesso accade premendo Circolare, ovviamente, però, avremo solo due voci: diametro travi longitudinali e diametro travi trasversali;

43 Ecocrib - Diametro chiodi, premendo con il tasto destro del mouse si avrà la possibilità di accedere alla tabella di Diametro chiodi, grazie alla quale si hanno a disposizione diametri che vanno da 10 a 16 mm. I tasti sono: - Tabella terreno (ALT + T), visualizza una tabella contenente il tipo di terreno con le sue caratteristiche (Peso specifico, angolo di attrito, tang. angolo di attrito e la tensione ammissibile); - Tabella materiale (ALT + A), mostra una tabella contenente il tipo di legno utilizzato con le sue caratteristiche (specie, tipo, peso specifico, flessione, taglio, compress. ass., compress. trasv. e trazione ass.); - Tabella chiodi (ALT + E), apre una tabella contenente il diametro dei chiodi; - Visualizza elenco Talee Piante (ALT + V), mostra una schermata nella quale è possibile inserire cinque tipi di Piante e cinque specie di Talee; 43

44 Palificate vive in legno e Muri cellulari - Con i tasti Tabella Piante (ALT + P) e Tabella Talee (ALT + T) compariranno delle tabelle le quali mostrano il nome latino e quello italiano di varie specie di piante e talee da utilizzare nella realizzazione della palificata: selezionando nelle tabelle il tipo di talea o pianta desiderata e la posizione della voce in cui dovranno essere poste (Tipo1, Tipo2, Tipo3, Tipo4 e Tipo5), premendo il tasto Inserisci (ALT + I) e di conseguenza il tasto Chiudi (ALT + C), verranno inserite nel nostro progetto i tipi di piante e talee che vorremo utilizzare. - Ritorna al menù principale (ALT + I) - Vai a dati geometrici (ALT + G), riporta l operatore all immissione dei dati geometrici; - Accetta (ALT + A), permetterà di proseguire nel progetto o verifica della palificata, alla pressione del tasto saranno controllati tutti i dati inseriti e in più verranno visualizzate delle finestre contenenti informazioni sull altezza palificata rettificata, se necessario, sulla

45 Ecocrib lunghezza o l interasse da rettificare e sul valore di Delta; sarà possibile cambiare il valore del Delta, che per default è uguale a 2/3 di ϕ: nel campo associato si dovrà inserire il valore del Delta, e contemporaneamente il programma mostrerà il risultato della moltiplicazione del numero immesso con la ϕ. Il programma consiglia tre valori predefiniti (0.7, 0.75, 0.8), mentre sconsiglia valori superiori a 0.8 di ϕ. Una volta definito il valore del Delta si passerà alla maschera degli schemi: nel caso della palificata abbiamo la possibilità di scegliere fra quattro schemi di calcolo: Schema A, Schema A1, Schema B e Schema B1. Schema A: la sezione della palificata ha un inclinazione di base ed il paramento presenta l allineamento dei pali longitudinali e le teste dei pali trasversali 45

46 Palificate vive in legno e Muri cellulari Schema A1: la sezione della palificata ha un inclinazione di base ed il paramento presenta un inclinazione verso monte realizzata grazie all arretramento dei pali longitudinali rispetto ai sottostanti pali trasversali. Schema B: si differenzia dallo schema A per la disposizione a scacchiera dei pali trasversali Schema B1: si differenzia dallo schema A1 per la disposizione a scacchiera dei pali trasversali Selezionando lo schema desiderato, se nell immissione dei dati geometrici alla domanda Zona sismica? è stato selezionato SI, comparirà una tabella contenente il tipo di zona sismica in cui verrà realizzata la palificata, I Categoria S12, II Categoria - S9 e Bassa sismicità S6 nel caso del D.M./96 e I-II-III-IV zona nel caso delle NTC: a questo punto l utente potrà selezionare il tipo di zona sismica e poi premendo il tasto Accetta (ALT + A) verranno visualizzati i risultati di calcolo specificando se le verifiche di stabilità saranno state soddisfatte.

47 Ecocrib In questa schermata avremo la possibilità di stampare o semplicemente vedere i risultati di calcolo, sarà possibile farlo grazie al menù File (ALT + F). Ritornando al menù principale i tasti prima disabilitati sono stati abilitati: - Relazione (ALT + L); - Contabilità (ALT + C); - Risultati (ALT + S); 47

48 Palificate vive in legno e Muri cellulari - Disegni (ALT + D) Relazione Compilando le voci contenenti notizie inerenti all ubicazione dell opera, dei dati del progettista e del committente sarà possibile visualizzare la relazione di calcolo grazie all apposito tasto Mostra relazione (ALT + M). Sarà, inoltre, possibile stampare la relazione (modificabile a piacimento) con il tasto Stampa Relazione (ALT + S).

49 Ecocrib Contabilità Visualizza una schermata con i tasti: - Determinazione distinta materiale (ALT + D) - Analisi prezzo (ALT + A) - Computo metrico (ALT + C) - Voce di capitolato e di elenco prezzi (ALT + V. 49

50 Palificate vive in legno e Muri cellulari Determinazione distinta materiale A questo punto abbiamo l elenco dei materiali utilizzati per la realizzazione della palificata con la Descrizione, l unità di misura e la quantità. Premendo il tasto Da dati (ALT + D), il programma, automaticamente, calcolerà le quantità e le dimensioni dei materiali. Di seguito si potrà stampare la distinta materiali con il tasto Stampa (ALT + S).

51 Ecocrib Analisi dei prezzi In questa finestra vengono mostrati la Descrizione, l unità di misura, la quantità, il prezzo unitario e la voce di costo dei lavori e dei materiali necessari al conseguimento della palificata. Con il tasto Da Dati (ALT + D) il programma inserirà automaticamente le quantità dei materiali, mentre i prezzi unitari dovranno essere inseriti dall utente. Per consentire un più rapido inserimento dei prezzi l utente potrà spostarsi da una voce all atra delle colonne delle quantità e dei prezzi unitari tramite il tasto INVIO. Con il tasto Visualizza Totali (ALT + I) verranno calcolate le voci di costo moltiplicando le quantità per i prezzi unitari e verrà visualizzato un riepilogo dei costi: 51

52 Palificate vive in legno e Muri cellulari nelle voci: - SOMMANO: viene determinata la somma dei costi; - SPESE GENERALI: è preimpostato il valore del 15%; - UTILI DI IMPRESA: è preimpostato il valore del 10%; - TOTALE: è la somma delle voci di costo, delle spese generali e dell utile d impresa; - PREZZO DI APPLICAZIONE IN ct: viene effettuato un arrotondamento alle cento lire inferiori. Con il tasto Stampa (ALT + S) sarà possibile stampare l analisi dei prezzi, mentre con il tasto Totali (ALT + T) il programma calcolerà i totali automaticamente.

53 Ecocrib Computo Con il tasto Computo (ALT + C) Ecocrib calcolerà l importo complessivo dei lavori, in più sarà possibile inserire altri due computi metrici. Infine con il tasto Stampa (ALT + S) si potrà stampare l elenco dei computi metrici. 53