Progetto di un sistema di monitoraggio geotecnico e topografico.

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1 PROGETTAZIONE ED ESECUZIONE DEL MONITORAGGIO TOPOGRAFICO E GEOTECNICO DEL COSTRUENDO NUOVO CENTRO CONGRESSI ITALIA - LA NUVOLA DI FUKSAS NEL QUARTIERE EUR DI ROMA I parte Ing. RICCI Paolo * Geom. BRILLANTE Claudio ** Premessa: Nell ambito dei lavori di realizzazione del Nuovo Centro Congressi Italia (NCCI), nel quartiere EUR di Roma, è stato necessario predisporre un sistema di monitoraggio finalizzato al controllo e verifica, rispetto alle attese progettuali, dell efficacia del mantenimento delle condizioni di sicurezza per la pubblica incolumità, di persone e cose, poste e/o interferenti all intorno del cantiere. Per questa finalità, già in fase di progetto esecutivo, era indicata la necessità di un sistema di monitoraggio, sia di superficie (topografico) che di profondità (geotecnico), di cui è stata necessaria una revisione per renderlo congruente alle necessità del progetto costruttivo. Infatti, a titolo di esempio, mentre per la porzione di monitoraggio geotecnico si prescrivevano specifiche attrezzature da utilizzare (inclinometri, assestimetri, ecc.) e precise tolleranze di misura (alcuni decimi di millimetro), per la porzione di monitoraggio topografico non si davano indicazioni altrettanto esaurienti e tutto era sintetizzato e definito nelle sole due righe appresso riportate: L appaltatore dovrà anche installare delle mire fisse sui prospetti degli edifici prospicienti lo scavo e sul cordolo di collegamento dei diaframmi (una mira ogni dieci metri) Il presente articolo descrive la fase progettuale esecutiva del monitoraggio effettivamente realizzato; la descrizione dettagliata delle tecniche, delle metodologie e dei risultati ottenuti sarà oggetto di altre specifiche note. Progetto di un sistema di monitoraggio geotecnico e topografico. ELEMENTI VALUTATI PRIMA DELLA REDAZIONE DEL PROGETTO Contesto Il Nuovo Centro Congressi Italia (NCCI) è una realizzazione dell Ente EUR S.p.A. progettata dell Arch. Massimiliano Fuksas; tra gli edifici più rappresentativi della Roma moderna, è costruito dalla Società Italiana per Condotte d Acqua S.p.A. di Roma. Il progetto è comunemente noto come la Nuvola di Fuksas.

2 Il sito di realizzazione è nel contesto urbano del quartiere EUR ed è il terreno posto tra la Via C. Colombo, Viale Europa, Viale Shakespeare e Viale Asia; l estensione complessiva del lotto di circa mq (238x131 m circa). Insistono lungo il fronte di Viale Europa gli edifici dismessi del Ministero delle Finanze e porzione di quelli in uso dal Ministero del Lavoro, lungo Viale Shakespeare due condomini e l Hotel Dei Congressi, lungo Viale Asia l edificio del Ministero del Commercio con L Estero, del Ministero dei trasporti e quello che ospita il Commissariato di Pubblica Sicurezza; lungo la Via C. Colombo gli edifici del Ministero delle Poste. Completano l intorno la viabilità cittadina aperta al pubblico transito con tutta la rete dei servizi e sottoservizi normalmente presenti in un contesto molto urbanizzato. Il progetto del Nuovo Centro Congressi Il progetto del Nuovo Centro Congressi Italia (NCCI) prevede la realizzazione di: - al piano -2 un garage - al piano -1 una sala congressi con 7000 posti a sedere - al piano 0 una teca in acciaio e vetro di 230 per 65 alta 39 metri circa. - la teca al suo interno contiene la nuvola, una sala congressi con 1800 posti a sedere - un albergo di 17 piani, la lama, completa l infrastruttura. La struttura di contenimento per permettere lo scavo delle fondazioni, si sviluppa lungo tutto il perimetro del lotto ed è costituita da 267 diaframmi di 2,50 m per 1. Le fondazioni, in calcestruzzo armato, sono a quota meno sedici metri circa dal piano stradale e sono costituite da pali di un metro di diametro con soprastante platea alta 130 centimetri; ugualmente in calcestruzzo armato sono le strutture fino a quota del piano stradale mentre, quelle in elevazione sono in acciaio. A titolo indicativo seguono le foto del progetto reperibili sui siti dell Ente EUR. Relativamente al monitoraggio, nel progetto esecutivo è prescritto: - Eseguire operazioni di monitoraggio per tutta la durata dell appalto previsto in tre anni;

3 - Sezioni da monitorare ubicate in Viale Asia, in Viale Europa, Viale Shakespeare e Viale Colombo. Esternamente al perimetro della paratia le sezioni saranno materializzate e attrezzate con la seguente strumentazione: inclinometri, estensimetri, piezometri; internamente al diaframma con inclinometri, celle di carico sui tiranti e celle estensimetriche sulle armature dei diaframmi; - La sensibilità degli estensimetri e degli inclinometri non dovrà essere inferiore a un decimo di millimetro per poter valutare con precisione i cedimenti delle paratie che dovrebbero essere compresi tra i 25 e i 40 mm. PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI MONITORAGGIO Lo scopo del monitoraggio è quello di verificare l evoluzione delle deformazioni delle strutture esistenti e quelle da realizzare, rispetto ad una soglia di attenzione e una di allarme, superate le quali, devono essere avviate le attività progettuali atte a limitare e contenere le deformazioni nelle stesse strutture con cadenza da valutare via via il procedere dei lavori. Le soglie sono state così suddivise: - soglia di attenzione compresa tra nessun movimento ed il raggiungimento del limite di tolleranza; - soglia di allarme al superamento del limite di tolleranza. L attenta analisi del progetto del NCCI in generale e delle opere di contenimento dello scavo di fondazione in particolare, lo studio geologico dell area e il contesto del sito di realizzazione hanno definito le grandezze da monitorare; grandezze propedeutiche alle scelte delle tecniche, della metodologia e delle strumentazioni utili per impostare, programmare ed eseguire il monitoraggio. Le grandezze individuate sono: - Grandezze da monitorare durante la realizzazione dei diaframmi e dello scavo per raggiungere la quota delle fondazioni: a) Deformazione della superficie topografica b) Deformazioni degli strati di terreno profondi c) Rotazioni, distorsioni e cedimenti o innalzamento delle strutture degli edifici interferenti d) Deformazione dei servizi e sottoservizi e) Deformazione della struttura di contenimento degli scavi f) Variazione del livello idrico e della superficie della falda - Grandezze da monitorare a scavo eseguito e durante la realizzazione delle fondazioni: g) monitoraggio del fondo scavo finalizzato a verificare eventuali innalzamento dello stesso h) monitoraggio delle temperature dei getti massivi dei solettoni costituenti la platea di fondazione i) monitoraggio dei movimenti dei solettoni di fondazione una volta realizzati.

4 per la cui definizione sono stati individuati metodi topografici (punti a), c), d) ed e)) e geotecnici (punti b), d), e) ed f)). In dettaglio: La misura delle grandezze di cui al punto a) sono di tipo topografico 1D attraverso la misura cadenzata nel tempo di sezioni trasversali alla paratia opportunamente materializzate. Le misure delle grandezze di cui al punto b) sono di tipo geotecnico attraverso l uso di assestimetri ed inclinometri. assestimetro a 4 basi tub o inclinometrico Le misure delle grandezze di cui al punto c) sono di tipo topografico 3D. La rotazione e l inclinazione degli edifici definita attraverso l utilizzo di inclinometri biassiali, da GPS opportunamente ingegnerizzati, mire fisse e capisaldi di livellazione su ogni edificio monitorato. mira fissa su edificio

5 GPS su edificio Le misure delle grandezze di cui al punto d) sono di tipo topografico 3D e geotecnico, direttamente correlate e dipendenti dalle risultanze delle deformazioni di cui al punto a) e b). Le misure delle grandezze di cui al punto e) sono di tipo topografico 3D e geotecnica 1D e 2D; quelle topografiche con mire fisse poste sul cordolo di testa e lungo la faccia della paratia di contenimento dello scavo, mira su cordolo della paratia mira sul cordolo della paratia quelle geotecniche con: - Inclinometri posti direttamente nei diaframmi e immediatamente a tergo degli stessi; - barrette estensimetriche per verificare le tensioni/deformazioni in corrispondenza delle massime sollecitazioni delle armature dei diaframmi; - celle di carico predisposte sulle teste di ancoraggio dei tiranti per la verifica dello sforzo assiale.

6 tubo inclinometrico nel diaframma della paratia cab laggio cavi lettura b arretta estensiemtrica Le misure delle grandezze di cui al punto f) sono di tipo geotecnico 1D per valutare gli effetti degli scavi a breve e lungo termine sul regime della falda attraverso l utilizzo di freatimetro. Le misure delle grandezze di cui al punto g) di tipo geotecniche e topografiche 1D. Le misure delle grandezze di cui al punto h) di tipo geotecnico. centralina di registrazione e controllo dei termometri configurazione termometri Le misure delle grandezze di cui al punto i) di tipo topografico 1D

7 caposaldo monitoraggio solettone di fondazione In aggiunta, sulla base dei testimoniali di stato, è stata valutata la necessità di introdurre il controllo dell evoluzione dei quadri fessurativi di lesioni preesistenti e/o che si dovessero aprire negli edifici interferenti e/o nella struttura di contenimento degli scavi, via via lo svilupparsi dell avanzamento dei lavori. sensore estensimetrico Individuate le grandezze da monitorare è stato necessario definire la tipologia del monitoraggio, manuale e/o automatica, direttamente correlate e dipendenti dalla tempistica di fruizione dei risultati derivati dalle singole misurazioni. Monitoraggio manuale per la definizione delle grandezze di cui ai punti a), b), c), e), f), g), ed i). Monitoraggio automatico per la definizione delle grandezze di cui ai punti c), e) ed h). Considerato il contesto dell area di realizzazione, acquisita e valutata la complessità del progetto, definite le grandezze e la tipologia di monitoraggio, è stato possibile stilare il piano di monitoraggio. PIANO DI MONITORAGGIO Il piano di monitoraggio comprende:

8 a) Rete d inquadramento topografico estesa a tutta l area all intorno della zona in cui dovrà sorgere il NCCI. GPS ed inclinometro biassiale di alta precisione b) Reticolo di controllo topografico esteso alle aree prospicienti gli edifici potenzialmente interferenti su via Shakespeare e viale Asia e collegato con il monitoraggio topografico dei fabbricati stessi. c) Sezioni strumentate per il controllo geotecnico comprendenti: - esternamente al perimetro della paratia: inclinometri ed assestimetri multibase; - internamente al diaframma: inclinometri, barrette estensimetriche sulle armature e celle di carico sui tiranti. d) Verticali di misura del livello di falda superficiale e profonda comprendenti: celle di Casagrande con misura elettrica della pressione. In particolare, su Viale Shakespeare e su Viale Asia, al fine di ricostruire la deformata del terreno a tergo delle paratie alla distanza entro la quale sono attese le deformazioni del terreno più significative, si sono individuati gli allineamenti di maggiore interesse, disposti ortogonalmente alla paratia e sono stati previsti: - allineati in successione un tubo inclinometrico e 3 assestimetri a 4 basi lunghe; - 3 CS di controllo topografico. Nello specifico di Viale Shakespeare gli allineamenti strumentati sono disposti in corrispondenza degli assi agli edifici più prossimi e completati da allineamenti di punti topografici di superficie. Nello specifico di Viale Asia gli allineamenti strumentati sono disposti in corrispondenza dell edificio della Polizia e dell edificio del Ministero del Commercio con L Estero. Su Viale Europa e Viale C. Colombo gli allineamenti, strumentati con un tubo inclinometrico ed un assestimetro a tre basi, sono uniformemente disposti ad interasse di circa 100 m. Strumenti di misura Per il monitoraggio topografico l attrezzatura individuata è costituita da: - GPS modello LEICA GMX 901

9 - Inclinometri bi-assiali di elevata precisione modello LEICA NIVEL serie Teodolite informatizzato motorizzato di alta precisione modello LEICA TC2002 e TCA Livello di precisione elettronico modello LEICA NA3003 e DNA03 - Stadie in acciaio INVAR a codici a barre - Mire fisse costituite da appositi microprismi per monitoraggio poste lungo il perimetro della paratia di contenimento ogni 20m circa e 4 sulla facciata di ogni singolo edificio prospiciente lo scavo - Accessori vari anch essi modello LEICA inclinometro biassiale di alta precisione Leica Nivel stazione totale di altissima precisione Leica TCA2003 Capisaldi topografici Sono previste due tipologie di capisaldi topografici: - Caposaldo orizzontale utilizzato per il monitoraggio degli spostamenti verticali del piano campagna: apposita borchia metallica a testa semisferica infissa nel terreno e ad esso ancorata tramite resina bicomponente; materializzazione di caposaldo

10 - caposaldo verticale posto in corrispondenza dello spiccato delle strutture di elevazione degli edifici (pilastri in c.a. o muri portanti) costituito da un cilindro in acciaio inox tornito su cui poggiare le stadie in invar. Per il monitoraggio geotecnico: Strumenti di misura geotecnici installati all esterno del perimetro delle paratie: - per gli allineamenti su Viale Shakespeare e Viale Asia perforazioni a m dal piano campagna per l installazione degli apparati di misura e controllo disposti esternamente al perimetro della paratia - per l istallazione di quelli su Viale Europa e Viale C. Colombo a m. Le stazioni fisse di misura ubicate nelle posizioni appresso specificate: Su viale Shakespeare ogni stazione di misura sarà posta ad una distanza non superiore a m dall edificio da monitorare. Le sezioni principali saranno composte da: - n. 1 tubo inclinometrico posto in prossimità del diaframma ad una distanza non superiore ad un metro e da n. 1 a 3 assestimetri verticali a 4 basi. La sensibilità degli assestimetri multibase e degli in clinometri è dell ordine di alcuni decimi di millimetro per poter valutare, con precisione, i cedimenti delle paratie che dovrebbero essere compresi tra i 25 e i 40 mm. Ogni estensimetro a base lunga è dotato di quattro aste di misura ancorate a 5, 15, 25 e 35 m. La posizione degli strumenti è scelta in maniera tale da non interferire con le attività di cantiere, evitando che gli spostamenti dei mezzi in transito arrechino danno o disturbo agli strumenti e alle misure. tubo inclinometrico In corrispondenza dei 4 angoli e delle mezzerie dello scavo di Viale Asia e Viale Europa saranno ubicate verticali attrezzate con celle piezometriche tipo Casagrande per il controllo di eventuali variazioni del livello piezometrico della falda superficiale al di sopra delle argille (a quota -17 dal piano campagna su Viale Asia e -14 su Viale Europa). La falda presente nelle ghiaie non è interessata dai diaframmi per cui non è monitorata.

11 Tubi inclinometrici installati all interno di alcuni diaframmi per la verifica deformativa opportunamente sigillati alle estremità. La precisione delle misure inclinometriche sarà dell ordine di alcuni decimi di millimetro. Strumentazione per misure tensionali nelle armature dei diaframmi. Il controllo dello stato tensionale all interno dei diaframmi nelle varie fasi di scavo sarà condotto utilizzando barrette estensimetriche. Le barrette estensimetriche da installare sulle armature dei diaframmi: andranno poste nei punti di maggiore sollecitazione. barretta estensimetrica a corda vib rante Le barrette presentano un trasduttore detto a corda vibrante che è costituito da un cilindro che alloggia: la corda vibrante in acciaio lunga 150mm, la bobina di eccitazione ed un sensore di temperatura. L asse del trasduttore è disposto parallelamente alla direzione delle tensioni che si desidera monitorare. Questa apparecchiatura sarà legata saldamente tramite una staffa alle armature correnti del diaframma. Strumenti di misura del tiro sui tiranti. Il 5% dei tiranti per ogni lato sarà integrato con celle di carico per il monitoraggio di eventuali variazioni del tiro iniziale applicato. cella di carico su tirante

12 PERIODICITA DELLE MISURE L installazione della strumentazione in foro, prevista all esterno del perimetro di scavo (inclinometri, assestimetri e piezometri), sarà eseguita prima dell inizio dell esecuzione dei diaframmi afferenti, ogni sezione con anticipo di almeno 15gg al fine di permettere la maturazione della malta di ancoraggio e la lettura di 0. Le mire topografiche sugli edifici e sul piano campagna saranno collocate almeno una settimana prima dell inizio dello scavo dei diaframmi. Le letture successive saranno eseguite ad ogni fase sensibile allo scopo di seguire costantemente l effettiva risposta dell opera privilegiando le fasi di approfondimento dello scavo che seguiranno la tesatura dei diversi livelli di tiranti. Altre misure potranno essere necessarie secondo la necessità. In ogni caso si indica la seguente tempistica di misurazione: - nel corso dell esecuzione dei diaframmi; - nel corso dello scavo fino al primo livello di tiranti; - nel corso dell esecuzione dei tiranti del 1 livello ; - nel corso dello scavo fino al secondo livello di tiranti; - nel corso dell esecuzione dei tiranti del 2 livello; - nel corso dello scavo fino al terzo livello di tiranti e/o fondo scavo; - nel corso dell esecuzione dei tiranti del 3 livello; - nel corso dell esecuzione del solettone di fondo. In tutte queste attività si individuerà per ciascun lato del perimetro due fasi di misura corrispondenti rispettivamente all esecuzione del 50% e del 100% dell attività specifica. Nella fase di realizzazione del solettone di fondo scavo le misure si eseguiranno con cadenza bimensile fino a completamento della maturazione. Successivamente dovranno essere eseguiti controlli con cadenza bimestrale fino al completamento delle strutture interrate (18 mesi). cantiere - struttura portante della nuvola (febbraio 2011)