PROGETTARE LO STRATO ANTICAPILLARE DEI RILEVATI STRADALI CON SISTEMI GEOSINTETICI. ing. MASSIMILIANO NART 1

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1 PROGETTARE LO STRATO ANTICAPILLARE DEI RILEVATI STRADALI CON SISTEMI GEOSINTETICI ing. MASSIMILIANO NART 1

2 INDICE ARGOMENTI 1. NATURA DEL PROBLEMA 2. DEFINIZIONE DI STRATO ANTICAPILLARE 3. SOLUZIONE CLASSICA 4. SOLUZIONE ALTERNATIVA 5. CALCOLO DELL EQUIVALENZA IDRAULICA DEI DUE SISTEMI 6. TEST DI CARATTERIZZAZIONE 7. CONSIDERAZIONI ECONOMICHE ing. MASSIMILIANO NART 2

3 I PARTE NATURA DEL PROBLEMA ing. MASSIMILIANO NART 3

4 NATURA DEL PROBLEMA Nelle costruzioni stradali il fenomeno della risalita capillare dell acqua merita estrema attenzione in quanto è in grado di provocare fenomeni di plasticizzazioni dei sottofondi e dei piani di posa dei rilevati con conseguente perdita di portanza della struttura. Tale fenomeno è dovuto sostanzialmente all evaporazione dell acqua contenuta nel terreno, che, attraverso i vuoti presneti tra i granuli, risale appunto per capillarità. ing. MASSIMILIANO NART 4

5 I PARTE DEFINIZIONE DI STRATO ANTICAPILLARE ing. MASSIMILIANO NART 5

6 DEFINIZIONE DI STRATO ANTICAPILLARE Lo strato anticapillare è solitamente previsto in materiale granulare di adeguato spessore e di opportuna composizione granulometrica, interposto tra lo strato di fondazione ed il sottostante sottofondo, destinato ad interrompere l'eventuale risalita capillare di acqua proveniente da falda acquifera. Abitualmente gli spessori dello strato sono compresi tra 0,3 0,5 0,5 m ed è generalmente costituito da materiali naturali aventi granulometria assortita da 2 50 mm, con passante al vaglio da 2 mm non superiore al 15% in peso e comunque con un passante al vaglio UNI 0,075 mm non superiore al 3%. ing. MASSIMILIANO NART 6

7 II PARTE SOLUZIONE CLASSICA ing. MASSIMILIANO NART 7

8 SOLUZIONE CLASSICA ing. MASSIMILIANO NART 8

9 III PARTE SOLUZIONE ALTERNATIVA ing. MASSIMILIANO NART 9

10 GEOCOMPOSITI DRENANTI Definiti anche geospaziatori (dall inglese geospacer), sono caratterizzati da una struttura tridimensionale interna ad elevato indice di vuoti a cui vengono accoppiati elementi filtranti o membrane impermeabili. Spessori variabili da 5 mm a 20 mm ing. MASSIMILIANO NART 10

11 TEFOND HP DRAIN ZONA DI CONNESSIONE PARTE CON BUGNE SEMISFERICHE PARTE CON BUGNE CILINDRICHE PARTE CON BUGNE SEMISFERICHE ing. MASSIMILIANO NART 11

12 TEFOND HP DRAIN ZONA DI CONNESSIONE TRA I ROTOLI Giunzione meccanica Giunzione chimica ing. MASSIMILIANO NART 12

13 TEFOND HP DRAIN BUGNE SEMISFERICHE ing. MASSIMILIANO NART 13

14 TEFOND HP DRAIN BUGNE SEMISFERICHE parte posteriore ing. MASSIMILIANO NART 14

15 TEST DI COMPRESSIONE ing. MASSIMILIANO NART 15

16 TEST DI COMPRESSIONE ing. MASSIMILIANO NART 16

17 TEST DI COMPRESSIONE ing. MASSIMILIANO NART 17

18 TEST DI COMPRESSIONE ing. MASSIMILIANO NART 18

19 IV PARTE CALCOLO DELL EQUIVALENZA IDRAULICA DEI DUE SISTEMI ing. MASSIMILIANO NART 19

20 GHIAIA VS GEOCOMPOSITO DRENANTE ~ Perché un geocomposito drenante venga accettato come alternativa ad uno strato di inerte, è necessario dimostrarne l equivalenza idraulica ing. MASSIMILIANO NART 20

21 PRESTAZIONE IDRAULICA DELL INERTE La portata smaltibile da uno strato di materiale granulare avente una conducibilità idraulica k soggetto ad un gradiente idraulico i è fornito dalla relazione di Darcy Q = kia [m3/s] t = spessore L = larghezza = 1 q = kit [m3/s m] ing. MASSIMILIANO NART 21

22 PRESTAZIONE IDRAULICA DELL INERTE q = k*i*t [m3/s m] [m2/s] k = 5 X 10-5 m/s i = 0,04 (circa 2 ) t = 0,5 m q = 5*10-5 x 0,04 x 0,5 = 0,1*10-5 [m2/s] ing. MASSIMILIANO NART 22

23 TRASMISSIVITA IDRAULICA DI UN GEOSINTETICO Il geocomposito drenante dovrà garantire una portata idraulica specifica superiore alla portata ottenuta per lo strato di materiale inerte, nelle medesime condizioni al contorno (in termini di gradiente idraulico e pressione applicata). PORTATA IDRAULICA SPECIFICA = TRASMISSIVITA IDRAULICA Si calcola in laboratorio secondo la norma UNI EN ISO ing. MASSIMILIANO NART 23

24 APPARECCHIATURA DI MISURA ing. MASSIMILIANO NART 24

25 APPARECCHIATURA DI MISURA ing. MASSIMILIANO NART 25

26 DEFINIZIONE DI TRASMISSIVITA IDRAULICA Esprime la quantità d acqua che il materiale riesce a trasportare longitudinalmente nell unità di tempo per unità di larghezza al gradiente i = 1 assumendo un flusso laminare. Viene espressa in (m 3 /s m - m 2 /s oppure l/s m). 1 m 3 = 10 3 l θ = k * t k = permeabilità nel piano del gtx (m/s) t = spessore del prodotto (m) 26 ing. MASSIMILIANO NART 26

27 PARAMETRI INFLUENZANO LA TRASMISSIVITA A. PRESSIONE APPLICATA SUL PRODOTTO (kpa) B. GRADIENTE IDRAULICO (geometria del piano di posa) orizzontale verticale obliqua ing. MASSIMILIANO NART 27

28 PRESSIONE APPLICATA A. DRENAGGIO VERTICALE P = k A *γ*h *H H B. DRENAGGIO ORIZZONTALE P = γ*s s ing. MASSIMILIANO NART 28

29 PRESSIONE APPLICATA gcd Q H Le classi di altezza dei rilevati che sono state prese in considerazione sono le seguenti: Classe 1: Da 0 a 2 m Classe 2: Da 2 a 5 m Classe 3: Da 5 a 10 m La pressione applicata dal rilevato in terra sul piano di posa del geocomposito risultano pari al peso specifico del terreno (g) per lo spessore della parte centrale del rilevato (H). Pertanto, ipotizzando un peso specifico del terreno pari 20 kn/m 3 (2 ton/m 3 ), si avranno le seguenti pressioni: Classe 1: : Da 0 a 2 m = max pressione applicata 2 x 20 = 40 kpa Classe 2: Da 2 a 5 m = max pressione applicata 5 x 20 = 100 kpa Classe 3: Da 5 a 10 m = max pressione applicata 10 x 20 = 200 kpa ing. MASSIMILIANO NART 29

30 GRADIENTE IDRAULICO i = sen(β) I = 0,04 β = 2 I = 0,1 β = 5 I = 1 β = 90 ing. MASSIMILIANO NART 30

31 ESEMPIO DI SCHEDA TECNICA ing. MASSIMILIANO NART 31

32 CALCOLO TRASMISSIVITA AMMISSIBILE q amm = q nom FS 1 1 * FS2 * FS3 * FS 4 Dove: q nom = portata specifica nominale del GCD calcolata secondo EN ISO (l/sm); q amm = portata specifica ammissibile del GCD; FS1 = fattore di danneggiamento che tiene in considerazione il fenomeno dell intrusione del geotessile all interno dell anima drenante; FS2 = fattore di danneggiamento che tiene in considerazione il fenomeno del creep dei materiali polimerici; FS3 = fattore di danneggiamento che tiene in considerazione il fenomeno del clogging di natura chimica; FS4 = fattore di danneggiamento che tiene in considerazione il fenomeno del clogging di natura biologica; ing. MASSIMILIANO NART 32

33 FATTORI RIDUTTIVI q amm = q nom FS 1 1 * FS2 * FS3 * FS 4 Application area RF in = FS 1 RF cr = FS 2 RF cc = FS 3 RF bc = FS 4 RF tot Capillarity breaks 1,1 to 1,3 1,0 to 1,2 1,1 to 1,5 1,1 to 1,3 1,33 3,04 Capillarity breaks adottato a base di calcolo 1,3 1,2 1,5 1,3 3,04 Per quanto riguarda i valori dei fattori riduttivi da utilizzarsi, si è deciso di prendere a riferimento i dati riportati in letteratura ( Designing with Geosynthetics di R: Koerner Prentice Hall Fourth Edition pag. 403) di seguito riportati per la sola applicazione capillarity breaks: ing. MASSIMILIANO NART 33

34 GHIAIA VS DRENANTE SINTETICO i = grad. idr. = 0,04 (2 ) RENDIMENTO IDRAULICO di uno strato di 50 cm di GHIAIA K ghiaia = m/s; s = spess. = 0,5 m; RENDIMENTO IDRAULICO del GCD s = spess. terr. = 10 m; s GCD = 8 mm γ terr. = peso spec. = 20 kn/m 3 ; P = s*g = 200 kn/m 2 ~ 200 kpa; Q ghiaia ghiaia = K*i*s =0,1*10-5 m3 / s*m Q ghiaia ghiaia = K*i*s =0,1*10-2 l / s*m Q ghiaia ghiaia = K*i*s =0,1*10-2 l / s*m Q ghiaia ghiaia = K*i*s =0,001 l / s*m Trasmissività nominale Q GCD/200 kpa GCD/200 kpa = 0,1 l / s*m Trasmissività ammissibile Q GCD/200 kpa GCD/200 kpa = 0,03 l / s*m ing. MASSIMILIANO NART 34

35 V PARTE TEST DI CARATTERIZZAZIONE ing. MASSIMILIANO NART 35

36 TEST DI CARATTERIZZAZIONE ing. MASSIMILIANO NART 36

37 TEST DI CARATTERIZZAZIONE ing. MASSIMILIANO NART 37

38 TEST DI CARATTERIZZAZIONE ing. MASSIMILIANO NART 38

39 RISALITA CAPILLARE A1-A ing. MASSIMILIANO NART 39

40 RISALITA CAPILLARE A1-A ing. MASSIMILIANO NART 40

41 RISALITA CAPILLARE A2-4 ing. MASSIMILIANO NART 41

42 RISALITA CAPILLARE A1-A A + ANTICAPILLARE ing. MASSIMILIANO NART 42

43 RISALITA CAPILLARE A1-A A + ANTICAPILLARE ing. MASSIMILIANO NART 43

44 RISALITA CAPILLARE A2-4 + ANTICAPILLARE ing. MASSIMILIANO NART 44

45 RISALITA CAPILLARE A1-a+ GEOCOMPOSITO ing. MASSIMILIANO NART 45

46 RISALITA CAPILLARE A1-a+ GEOCOMPOSITO ing. MASSIMILIANO NART 46

47 RISALITA CAPILLARE A2-4+ GEOCOMPOSITO ing. MASSIMILIANO NART 47

48 RISALITA CAPILLARE A2-4+ GEOCOMPOSITO ing. MASSIMILIANO NART 48

49 TERRENO A1 SENZA STRATO ANTICAPILLARE CON STRATO ANTICAPILLARE NATURALE CON STRATO ANTICAPILLARE GEOSINTETICO ing. MASSIMILIANO NART 49

50 TERRENO A2-4 SENZA STRATO ANTICAPILLARE CON STRATO ANTICAPILLARE NATURALE CON STRATO ANTICAPILLARE GEOSINTETICO ing. MASSIMILIANO NART 50

51 CONCLUSIONI DELLA SPERIMENTAZIONE ing. MASSIMILIANO NART 51

52 CONCLUSIONI DELLA SPERIMENTAZIONE ing. MASSIMILIANO NART 52

53 VI PARTE PROVA IN CAMPO ing. MASSIMILIANO NART 53

54 CAMPO PROVA ing. MASSIMILIANO NART 54

55 CAMPO PROVA ing. MASSIMILIANO NART 55

56 CAMPO PROVA ing. MASSIMILIANO NART 56

57 CAMPO PROVA ing. MASSIMILIANO NART 57

58 CAMPO PROVA ing. MASSIMILIANO NART 58

59 CAMPO PROVA ing. MASSIMILIANO NART 59

60 CAMPO PROVA ing. MASSIMILIANO NART 60

61 VII PARTE CONSIDERAZIONI ECONOMICHE ing. MASSIMILIANO NART 61

62 ANALISI PREZZO SOLUZIONE TRADIZIONALE 1. Scavo per formazione cassonetti e/o fossi 2. Fornitura e posa in opera di TNT.. 3. Fornitura e posa in opera di sabbia di cava o di fiume pulita.. ing. MASSIMILIANO NART 62

63 ANALISI PREZZO SOLUZIONE TRADIZIONALE ED ing. MASSIMILIANO NART 63

64 ANALISI PREZZO SOLUZIONE TRADIZIONALE ing. MASSIMILIANO NART 64

65 ANALISI PREZZO ing. MASSIMILIANO NART 65

66 ANALISI PREZZO ing. MASSIMILIANO NART 66

67 ANALISI PREZZO ing. MASSIMILIANO NART 67

68 CAMPO PROVA TEMA RINGRAZIA PER L ATTENZIONE ing. MASSIMILIANO NART 68