PROGETTARE INTERVENTI PER LA DIFESA DEL TERRITORIO E PER LA BONIFICA DEI TERRENI
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- Samuele Vecchi
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1 CORSO DI AGGIORNAMENTO PROFESSIONALE PROGETTARE INTERVENTI PER LA DIFESA DEL TERRITORIO E PER LA BONIFICA DEI TERRENI La messa in sicurezza di discariche e siti contaminati mediante barriere composite Roma, 19 dicembre 2013 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 1
2 INDICE ARGOMENTI A. UTILIZZO DI SISTEMI GEOSINTETICI IN DISCARICA B. INQUADRAMENTO NORMATIVO C. APPROCCIO PROGETTUALE PER I SISTEMI DRENANTI D. APPROCCIO PROGETTUALE PER I SISTEMI DI RINFORZO E. CASI STUDIO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 2
3 UTILIZZO DI SISTEMI GEOSINTETICI FONTE: WWW. geosyntheticsmagazine.com Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 3
4 UTILIZZO DI SISTEMI GEOSINTETICI Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 4
5 UTILIZZO DI SISTEMI GEOSINTETICI Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 5
6 NORMATIVA ITALIANA A livello normativo, l Italia ha recepito la Direttiva Comunitaria 1999/31/CE, solamente nel 2003, con il Decreto Legislativo 13 gennaio 2003, n. 36. L allegato 2 pto. 2.2 del D.Lgs 36/2003 asserisce: [..] al fine di garantire l'isolamento del carpo dei rifiuti dalle matrici ambientali, la discarica deve soddisfare i seguenti requisiti tecnici: sistema di regimazione e convogliamento delle acque superficiali; impermeabilizzazione del fondo e delle sponde della discarica; impianto di raccolta e gestione del percolato; impianto di captazione e gestione del gas di discarica (solo per discariche dove sono smaltiti rifiuti biodegradabili); sistema di copertura superficiale finale della discarica. [ ] Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 6
7 NORMATIVA ITALIANA Relativamente al sistema di copertura superficiale finale, nell Allegato 1 del Decreto Legislativo vengono specificate le caratteristiche che la stratigrafia dovrà disporre per ottemperare alle seguenti funzioni: isolare il corpo rifiuti dall'ambiente esterno; minimizzare la quota delle infiltrazioni d'acqua all interno del corpo rifiuto; ridurre al minimo l attività antropica per interventi di manutenzione; minimizzare l innescarsi di fenomeni erosivi; garantire sufficiente resistenza agli assestamenti provocati dai fenomeni di subsidenza localizzata a seguito della degradazione del rifiuto; Ai punti e dell All.1, vengono dettagliati i requisiti minimi che il sistema deve disporre a seconda se si tratti di una discarica per inerti o per rifiuti pericolosi/non pericolosi (vedi tabella successiva). Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 7
8 RIFIUTI INERTI Allegato 1 - pto IMPIANTI PER RIFIUTI INERTI 1. strato superficiale di copertura con spessore >= 1 m che favorisca lo sviluppo delle specie vegetali di copertura ai fini del piano di ripristino ambientale e fornisca una protezione adeguata contro l'erosione e consenta di proteggere le barriere sottostanti dalle escursioni termiche; 2. strato drenante con spessore >=0.5 m in grado di impedire la formazione di un battente idraulico sopra le barriere di cui ai successivi punti 3) e 4); 3. strato minerale superiore compattato di spessore >= 0.5 m e di bassa conducibilità idraulica. 4. strato di regolarizzazione per la corretta messa in opera degli elementi superiori e costituito da materiale drenante. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 8
9 RIFIUTI INERTI 1 m Strato superficiale di copertura 0,5 m GCD Strato drenante 0,5 m Strato minerale compattato var Strato regolarizzazione GCD: geocomposito drenante Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 9
10 RIFIUTI PERICOLOSI E NON PERICOLOSI Allegato 1 - pto IMPIANTI PER FIUTI NON PERICOLOSI E PER RIFIUTI PERICOLOSI 1. strato superficiale di copertura con spessore 1 m che favorisca lo sviluppo delle specie vegetali di copertura ai fini del piano di ripristino ambientale e fornisca una protezione adeguata contro l'erosione e di proteggere le barriere sottostanti dalle escursioni termiche; 2. strato drenante protetto da eventuali intasamenti con spessore 0.5 m in grado di impedire la formazione di un battente idraulico sopra le barriere di cui ai successivi punti 3) e 4); 3. strato minerale compattato dello spessore 0,5 m e di conducibilità idraulica di 10-8 m/s o di caratteristiche equivalenti, integrato da un rivestimento impermeabile superficiale per gli impianti di discarica di rifiuti pericolosi; 4. strato di drenaggio del gas e di rottura capillare, protetto da eventuali intasamenti, con spessore 0.5 m; 5. strato di regolarizzazione con la funzione di permettere la corretta messa in opera degli strati sovrastanti Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 10
11 RIFIUTI NON PERICOLOSI 1 m Strato superficiale di copertura 0,5 m GCD Strato drenante 0,5 m Strato minerale compattato 0,5 m GCD Strato drenante biogas var Strato regolarizzazione GCD: geocomposito drenante Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 11
12 RIFIUTI PERICOLOSI 1 m Strato superficiale di copertura 0,5 m 0,5 m GCD GMB Strato drenante Strato minerale compattato 0,5 m GCD Strato drenante biogas var Strato regolarizzazione GCD: geocomposito drenante GMB: geomembrana sintetica in HDPE Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 12
13 PROBLEMI NORMATIVI in termini di stratigrafie, cio che afferma e sancisce la legge non risulta compatibile con le geometrie delle discariche esistenti prima del entrata in vigore del decreto stesso; l approvvigionamento di materiali naturali (quali argilla, ghiaia) in determinati contesti geografici costituisce certamente una voce di costo nel computo delle lavorazioni non trascurabile (da intendersi sia come costi diretti che come costi indiretti); Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 13
14 PROBLEMI NORMATIVI Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 14
15 NORMATIVA PROGETTAZIONE NTC 2008 DM 14/01/2008 (GAZZETTA UFFICIALE n. 29 del 04/02/2008) Circolare n. 617 del 26/02/2009 Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008 CAP. 6 - PROGETTAZIONE GEOTECNICA PAR DISCARICHE CONTROLLATE DI RIFIUTI E DEPOSITI DI INERTI [..] in particolare, nel caso di barriere composite, devono essere valutate le condizioni di stabilità lungo le superfici di scorrimento che comprendano anche le interfacce tra i diversi materiali utilizzati [ ] Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 15
16 NORMATIVA PROGETTAZIONE STATO LIMITE DI ESERCIZIO - SLE STATO LIMITE ULTIMO SLU La verifica si imposta nel rispetto della seguente condizione: E d <= R d Ed = è il valore di progetto dell effetto delle azioni; Rd = è la resistenza di progetto, valutata in base ai valori di progetto della resistenza dei materiali e ai valori nominali delle grandezze geometriche interessate Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 16
17 NORMATIVA PROGETTAZIONE Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 17
18 NORMATIVA PROGETTAZIONE Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 18
19 NORMATIVA PROGETTAZIONE Gli approcci progettuali consentiti dalle nuove NTC per la verifica agli stati limite ultimi sono: APPROCCIO 1: due combinazioni combinazione 1: (A1 + M1 + R1) amplificazione dei carichi combinazione 2: (A2 + M2 + R2) riduzione delle resistenze APPROCCIO 2: una combinazioni combinazione 1: (A1 + M1 + R3) Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 19
20 II PARTE SISTEMI DRENANTI SINTETICI II PARTE PROGETTARE UN SISTEMA DRENANTE SINTETICO CONCETTI INTRODUTTIVI Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 20
21 INTRODUZIONE In discarica (fondo e strato di copertura) è necessario prevedere a progetto delle soluzioni tecniche che siano in grado di drenare liquidi/aeriformi. Solitamente si è soliti utilizzare materiali naturali (inerti). Non sempre è tecnicamente sostenibile. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 21
22 INTRODUZIONE ~ Perché un geocomposito drenante venga accettato come alternativa ad uno strato di inerte, è necessario dimostrarne l equivalenza idraulica Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 22
23 DEFINZIONE DI DRENANTI SINTETICI Definiti anche geospaziatori (dall inglese geospacer), sono caratterizzati da una struttura tridimensionale interna ad elevato indice di vuoti a cui viene accoppiato uno o due elementi filtranti in tessuto non tessuto. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 23
24 PRESTAZIONI IDRAULICHE 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] Il ks del terreno più permeabile che richieda un drenaggio è di ca.ks. = 5 x 10-5 m/s Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 24
25 CALCOLO PRESTAZIONI IDRAULICHE DELL INERTE q = k*i*t k = 5 X 10-5 m/s i = 0,04 (circa 2 ) t = 0,5 m [m3/s m] [m2/s] q = 5*10-5 x 0,04 x 0,5 = 0,1*10-5 [m2/s] Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 25
26 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 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 26
27 APPARECCHIATURA DI MISURA Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 27
28 APPARECCHIATURA DI MISURA Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 28
29 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 q = k * t k = permeabilità nel piano del gtx (m/s) t = spessore del prodotto (m) Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 29
30 PERMEABILITA DEL FILTRO L acqua penetra nel geocomposito in direzione perpendicolare attraverso il geotessile filtrante. La permeabilità in direzione perpendicolare è data da (legge di Darcy): k = q * t / 10 5 Dove: k = permeabilità (m/s) t = spessore del gtx (mm) = 1 mm q = capacità filtrante (l/m2 s) = 100 l/m2 s k = 10-3 m/s Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 30
31 PARAMETRI INFLUENZANO LA TRASMISSIVITA A. PRESSIONE APPLICATA SUL PRODOTTO (kpa) B. GRADIENTE IDRAULICO (geometria del piano di posa) orizzontale verticale obliqua Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 31
32 PRESSIONE APPLICATA A. DRENAGGIO VERTICALE P = k A *g*h H B. DRENAGGIO ORIZZONTALE P = g*s s Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 32
33 GRADIENTE IDRAULICO i = sen(b) I = 0,04 b = 2 I = 0,1 b = 5 I = 1 b = 90 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 33
34 ESEMPIO DI SCHEDA TECNICA Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 34
35 ESEMPIO DI SCHEDA TECNICA q amm q nom FS 1 1 * FS 2 * FS 3 * 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; Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 35
36 GHIAIA VS DRENANTE SINTETICO i = grad. idr. = 0,04 (2 ) K ghiaia = m/s; s = spess. = 0,5 m; RENDIMENTO IDRAULICO di uno strato di 50 cm di GHIAIA Q ghiaia = K*i*s =0,1*10-5 m3 / s*m Q ghiaia = K*i*s =0,1*10-2 l / s*m s = spess. terr. = 1 m; s GCD = 20 mm RENDIMENTO IDRAULICO del GCD g terr. = peso spec. = 18 kn/m 3 ; P = s*g = 18 kn/m 2 ~ 20 kpa; Trasmissività nominale Q GCD/20 kpa = 1,10 l / s*m Trasmissività ammissibile Q ghiaia = K*i*s =0,1*10-2 l / s*m Q GCD/20 kpa = 0,36 l / s*m Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 36
37 REQUISITI ESSENZIALI 1. COMPRESSIONE DEL NUCLEO: l anima drenante deve poter evitare una riduzione significativa del suo spessore nel tempo e sotto determinate condizioni di carico; 2. COMPENETRAZIONE DEL FILTRO: è necessario evitare la compenetrazione del geotessile filtrante all interno dell anima, riducendo in questo modo la capacità drenante del geocomposito; 3. INTASAMENTO E COMPRESSIONE DEL FILTRO: è necessario evitare che il filtro si intasi e si comprima, dovendo pertanto soddisfare due criteri: CRITERI DI RITENZIONE: evita la fuoriuscita delle particelle di terreno (fenomeno di sifonamento); CRITERI DI PERMEABILITA : deve essere in grado di garantire il passaggio dell acqua; Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 37
38 Spessore (mm) COMPRESSIVE CREEP Dreni collassabili Dreni comprimibili Pressione (kpa) Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 38
39 COMPRESSIVE CREEP Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 39
40 COMPENETRAZIONE DEL FILTRO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 40
41 II PARTE SISTEMI DRENANTI SINTETICI III PARTE PROGETTARE UN SISTEMA DRENANTE SINTETICO ESEMPI PRATICI DI DIMENSIONAMENTO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 41
42 DIMENSIONAMENTO DI UNO STRATO DRENANTE Nel caso in cui i dati di pioggia fossero disponibili, mediante la ricostruzione della LSSP, sarebbe possibile stabilire il dato idraulico relativo alla portata in ingresso al GCD e quindi essere in grado di valutarne la sostenibilità tecnica della proposta. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 42
43 DIMENSIONAMENTO DI UNO STRATO DRENANTE Si ipotizzi di aver ricostruito la LSPP, e di essere in grado di esplicitarla attraverso i valori dei due parametri a e n. h a * r t n Siccome ciascuna curva è in funzione del tempo di ritorno (T), è necessario focalizzare l attenzione su una curva a tempo di ritorno fissato (T*), che per il presente campo di applicazione, potrebbe essere compresa tra i 10 e i 25 anni. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 43
44 DIMENSIONAMENTO DI UNO STRATO DRENANTE Assegnato tempo di ritorno, dividendo l altezza di precipitazione (mm) per la durata (h), si ottiene l intensità di pioggia j (mm/h) critica ricercata: j h r a * t n1 t È possibile correlare l intensità di pioggia j, con la portata specifica di pioggia qr, attraverso la seguente relazione, consentendo la quantificazione della portata di progetto per unità di superficie. q pioggia 2,777*10 7 * j [m/s oppure m3/sm2] Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 44
45 DIMENSIONAMENTO DI UNO STRATO DRENANTE Nel caso in cui la superficie che si sta considerando non dovesse essere orizzontale, sarà necessario correggere la relazione che definisce la portata di progetto, attraverso la seguente relazione: q progetto Q pioggia A Q pioggia A cos( a) Q pioggia A *cos( a) q pioggia *cos( a) Dove: Q pioggia = portata di pioggia insiste sull area A, da drenare [m 3 /s]; A = superficie orizzontale su sui insiste [m 2 ]; a = angolo di inclinazione della superficie considerata [ ]. [m3/s m2] Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 45
46 DIMENSIONAMENTO DI UNO STRATO DRENANTE Il passaggio successivo è quello di valutare la quota parte della portata specifica che intercetta la superficie di riferimento, si infiltri nello strato di terreno e raggiunga il GCD. Per poter considerare questo fattore, occorre introdurre il fattore di infiltrazione l. q progetto q pioggia * cos( a ) * l [m3/s m2] Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 46
47 DIMENSIONAMENTO DI UNO STRATO DRENANTE Il passaggio finale è poi quello di considerare la lunghezza L del tratto considerato, ottenendo la portata di progetto su cui valutare le prestazioni del GCD. Qprogetto q progetto * L q pioggia *cos( a) * l * L [m3/s m] Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 47
48 II PARTE SISTEMI DRENANTI SINTETICI IV PARTE PROGETTARE UN SISTEMA DRENANTE SINTETICO STRATO DI INTERCETTAZIONE BIOGAS Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 48
49 STRATO DI INTERCETTAZIONE DEL BIOGAS Per poter affrontare tecnicamente la questione relativa la captazione del biogas prodotto all interno della discarica mediante un GCD, è necessario introdurre anche la relazione di conversione che consente di ottenere la trasmissività equivalente del gas (LFG landfill gas) in termini di valore della trasmissività idraulica del GCD riferita all acqua. q H20 LFG H20 g g H20 LFG q LFG Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 49
50 STIMA DI PRODUZIONE ANNUA BIOGAS Verificata la possibilità di trattare il gas disponendo dei valori di laboratorio relativi all acqua, il passaggio successivo è quindi quello di stimare il tasso di produzione di biogas. Calcolare questo parametro è estremamente difficile e soggetto come anticipato a numerose approssimazioni, visto il numero di variabili da cui dipende il valore finale della grandezza considerata. Alcune valutazioni di carattere approssimativo riportano per l Italia valori compresi tra i 2,5 m 3 /t/ anno e 7,5 m 3 /t/ anno. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 50
51 STIMA DI PRODUZIONE ANNUA BIOGAS Q gas r gas H media rifiuto g rifiuto Dove: Q gas = portata specifica di biogas [m 3 /s/m 2 ] r gas = tasso di produzione di biogas [m 3 /kg/anno]; H media rifiuto = altezza media del rifiuto stoccato in discarica [m]; g rifiuto = peso specifico del rifiuto [kn/m 3 ]. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 51
52 STIMA TRASMISSIVITA RICHIESTA Il passaggio successivo è poi quello di valutare il valore richiesto relativo di trasmissività del GCD, affinché il sistema sintetico sia in grado di intercettare e drenare la Q gas definita al punto precedente. q gasrequired Dove Q g 2 gas gas L ugas max 8 Q gas = portata specifica di biogas [m 3 /s/m 2 ]; g gas = peso specifico del gas [kn/m 3 ]; u gas max = pessione massima del gas sotto copertura [kpa]; L = distanza tra i collettori drenanti [m]; Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 52
53 STIMA TRASMISSIVITA AMMISSIBILE Valutata la trasmissività richiesta del GCD, è necessario applicare la solita procedura che sconta il valore richiesto (required) mediante opportuni fattori correttivi per ottenere il valore ultimo di esercizio (ultimate) (relativo al comportamento del prodotto nel lungo periodo). q ulitmate gas q requiredgas 5 i1 FS i 5 FS i1 i FS IN * FS CR * FS CC * FS BC * FS OVERALL FS IN = fattore correttivo all intrusione del geotessile all interno dell anima drenate; FS CR = fattore correttivo dovuto al fenomeno del creep; FS CC = fattore riduttivo al fenomeno del chemical clogging; FS BC = fattore riduttivo al fenomeno del biological clogging; FS OVERALL = fattore riduttivo generale; Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 53
54 STIMA TRASMISSIVITA AMMISSIBILE Il passaggio finale è poi quello di applicare la relazione di equivalenza che permette di ottenere il valore di trasmissività del gas rispetto alla trasmissività dell acqua: q H20 gas H20 g g H20 gas q gas Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 54
55 CASI APPLICATIVI Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 55
56 CASI APPLICATIVI Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 56
57 V PARTE SISTEMI DI RINFORZO V PARTE PROGETTARE UN SISTEMA DRENANTE SINTETICO SISTEMI DI RINFORZO VERIFICHE MECCANICHE Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 57
58 INTRODUZIONE Volendo propendere per un sistema di copertura definitivo geosintetico, occorrerà preliminarmente verificare che lo stato tensionale che si genererà all interfaccia tra ogni strato sintetico, risulti compatibile con le caratteristiche meccaniche dei materiali previsti a progetto. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 58
59 DATI DI INPUT Per impostare tali verifiche occorre definire i seguenti parametri: geometria della scarpata su cui andrà prevista l installazione del sistema (lunghezza, pendenza); caratteristiche del terreno di copertura finale (spessore, peso specifico, coesione, angolo di attrito); caratteristiche meccaniche dei materiali geosintetici previsti nel pacchetto di chiusura (resistenza a trazione ammissibile, angolo di attrito all interfaccia superiore ed inferiore, adesione superiore ed inferiore, spessore ); Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 59
60 DATI DI INPUT Il peso dell ammasso di terreno (W) previsto sopra l ultimo geosintetico previsto, si calcola nel seguente modo: W g s L Dove: g = peso specifico del terreno [kn/m 3 ]; s = spessore del terreno di riporto [m]; L = lunghezza della scarpata [m]; W = peso del terreno di riporto [kn/m]. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 60
61 DATI DI INPUT Detta b la pendenza della scarpata, il peso proprio W si può scomporre nelle due componenti normale (W N ) e parallela (W P ) al pendio: W cos b ) W P W W N ) sen b Mediante dei tests specifici (UNI EN ISO prova di taglio diretto e UNI EN ISO ) è possibile definire le caratteristiche, per ciascuna interfaccia, in termini di angolo di attrito (d) e adesione (a) che consentiranno di eseguire le verifiche meccaniche di integrità dei prodotti. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 61
62 TEST DI TAGLIO DIRETTO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 62
63 TEST DI TAGLIO DIRETTO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 63
64 TEST DI TAGLIO DIRETTO FONTE: MANASSERO AT AL Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 64
65 SFORZI TANGENZIALI Una volta noti gli stati tensionali tangenziali ti di tutte le interfacce, sarà sufficiente per ogni materiale considerato, eseguire il seguente controllo: max ) sup inf Dove: max T max s T max = resistenza a trazione massima ammissibile del geosintetico considerato [kn/m]; s = spessore del geosintetico considerato [m]; t max = tensione massima ammissibile del geosintetico considerato [kpa]; FONTE: MANASSERO AT AL Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 65
66 SFORZI TANGENZIALI Solitamente, per impostare il problema in favore di sicurezza, si trascura il fattore adesione (a) sviluppando la verifica di integrità meccanica nel seguente modo: T T isup iinf W W cos cos b ) tan d ) isup b ) tan d ) iinf La tensione indotta sul singolo strato geosintetico sarà pertanto: i T isup T s i iinf Oppure ragionare in termini di forza a trazione: T i T T isup iinf Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 66
67 SFORZI TANGENZIALI L interpretazione del segno della tensione va interpretata nel seguente modo: i i 0 0 il geosintetico sarà sottoposto ad uno sforzo di trazione; il geosintetico sarà sottoposto ad uno sforzo di compressione; Chiaramente nel caso in cui il geosintetico fosse sottoposto a sforzo di trazione, occorrerà verificare se non eccede la sua massima capacità di resistenza. Il passaggio finale consiste nel calcolare il fattore di sicurezza associato: FS T max T i Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 67
68 VI PARTE VERIFICHE ALLO SCIVOLAMENTO VI PARTE PROGETTARE UN SISTEMA DRENANTE SINTETICO SISTEMI DI RINFORZO VERIFICHE ALLO SCIVOLAMENTO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 68
69 MODELLO CONCETTUALE FISICO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 69
70 MODELLO CONCETTUALE FISICO L=lunghezza del pendio; t=spessore del terreno; W=peso del terreno; N = componente normale al piano di W; Fs=componente parallela al piano di W; PP=spinta passiva al piede; Rg=resistenza del geosintetico di rinforzo; f=coefficiente di attrito all interfaccia critico; b=inclinazione del pendio. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 70
71 APPROCCIO PROGETTUALE APPROCCIO 2: A1+M1+R3 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 71
72 FORZA AGENTE Le forze agenti sul sistema sono rappresentate dalla componente della forza peso del terreno lungo il pendio. W g * t * L g = peso specifico del terreno (kn/m 3 ); t = spessore dello strato di terreno (m); L = lunghezza del pendio (m) Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 72
73 AZIONE DELLE FORZE AGENTI LUNGO IL PIANO La componente parallela la pendio generata dalla forza peso è Ed Ed Fs W * sen( b) Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 73
74 FORZE RESISTENTI Le forze resistenti allo scivolamento sono: R d F res / g R ( R Rg / gm Pp) / gr Assumendo sia per la resistenza del rinforzo gsy che per l angolo di attrito al interfaccia gm = 1,1 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 74
75 CALCOLO RESISTENZA DI PROGETTO DEL RINFORZO Secondo la nuova normativa Rd >= Ed Rd Ed ( R R g / g m Pp) / gr F s R R g g g m *( gr * Fs R Pp 1,10 (1,10 * F * s p ) R P ) R N * tan( d ) d arctan(tan ( dk) / gm) Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 75
76 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 76 CONDIZIONI SISMICHE In condizioni sismiche, variano sia le componenti Fs che R ) tan( N * d R d ) ( * * / ) *cos( * ) ( * b b b sen k W k W sen W Fs E v h d ) *cos( * / ) ( * * ) cos( * b b b v h k W sen k W W N R p m g R res d P R R F R g g g / ) / ( /
77 CONSIDERAZIONI FINALI R g g m *( gr * Fs R Pp ) Per ridurre in valore assoluto Rg possiamo: RIDURRE FS (dipende dalla geometria del problema) Fs W * sen( b) AUMENTARE R (dipende dall angolo di attrito all interfaccia) R N * tan( d ) Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 77
78 MODELLO DI STABILITA KOERNER Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 78
79 MODELLO DI STABILITA KOERNER Solitamente, quando si vuole introdurre preliminarmente il concetto di stabilità traslativo di un sistema composito, imposta una verifica all equilibrio limite per un pendio indefinito. Il piano di potenziale scivolamento è considerato avere una pendenza b, ed il sistema composito iniziale costituito da uno strato di terreno di spessore s posto sopra una geomembrana in HDPE. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 79
80 MODELLO DI STABILITA KOERNER La stabilità del sistema verrà chiaramente espressa mediante il rapporto tra le forze stabilizzanti e le componenti che invece tenderanno a rendere instabile il sistema, adottando il classico approccio del fattore di sicurezza: FS forze stabilizzanti forze instabiliz zanti FS N W tan sen d ) b ) W cos W b ) tan d ) sen b ) tan tan d ) b ) Le conclusioni che si possono trarre sono che la stabilità del sistema dipendono univocamente dai parametri geometrici del pendio e dalle caratteristiche all interfaccia presenti all interno del sistema composito. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 80
81 MODELLO DI STABILITA KOERNER In realtà, le condizioni al contorno sono alquanto differenti; ciò costringe necessariamente di complicare il modello introducendo la geometria del pendio definito. Il procedimento di calcolo che viene proposto è quello di Koerner (Koerner, Hwu -1991, Giroud e Beech 1989, Ling e Leshchinsky 1997). L approccio matematico seguito dal metodo di calcolo, si basa sulla teoria dell equilibrio limite, applicato ad un pendio definito. Concettualmente studia lo stato di equilibrio limite di uno strato di riporto di terreno, posto direttamente a contatto con una geomembrana liscia (viene considerata la superficie di contatto generalmente più critica). Koerner adotta il modello del doppio cuneo, lungo un tratto di versante di lunghezza L. Il terreno di ricoprimento ha uno spessore costante (t), e l interfaccia è caratterizzata dai due parametri a (adesione) e d (angolo di attrito). Allo scopo di quantificare il livello prestazionale del sistema, viene definito un FS, dato dal rapporto tra le forze stabilizzanti e instabilizzanti, valutate lungo la linea di massima pendenza. Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 81
82 MODELLO DI STABILITA KOERNER Per determinare il fattore di sicurezza (F.S.) è necessario definire le seguenti grandezze, relative alla parte del cuneo attivo (A) e passivo (P). Per la parte attiva avremo: W A gh 2 L h 1 senb tanb 2 N C a A W cosb c a A h L senb Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 82
83 MODELLO DI STABILITA KOERNER Impostando le condizioni di equilibrio in direzione verticale, si perviene alla seguente espressione: E A senb W A N A cos b N A tan d F.S. C a senb E A (F.S.) WA NA cos b) NA tan d Ca ) senb F.S. ) senb Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 83
84 MODELLO DI STABILITA KOERNER Per la parte passiva, avremo invece le seguenti grandezze: W P gh 2 sen2b N p W P E P senb C ch senb Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 84
85 MODELLO DI STABILITA KOERNER Da cui impostando la relazione di equilibrio in direzione orizzontale, si ottiene: E P cos b C N P F.S. tan f E P cos b C W P tan f F.S. ) senb tan f Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 85
86 MODELLO DI STABILITA KOERNER Impostando infine la condizione al contorno di uguaglianza EA = EP, si ottiene una equazione di secondo grado del tipo ax2 + bx + c = 0, con x = F.S., la cui soluzione è: F.S. b b 2a 2 4ac a W N cos b) cos b A A b [ WA N A cos b) senb tan f N tan d C ) senb cos b A a senb C WP tan f)] c 2 N tan d C ) sen b tan f A a Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 86
87 MODELLO DI STABILITA KOERNER CON RINFORZO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 87
88 MODELLO DI STABILITA KOERNER CON RINFORZO La resistenza T considerata nel modello di calcolo è la resistenza ammissibile calcolata a partire dalla nominale, applicando degli opportuni fattori di sicurezza. T allow T ult F.C. inst F.C. 1 creep F.C. ch / bio Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 88
89 MODELLO DI STABILITA KOERNER CON RINFORZO FS b b 2 4ac 2a a b Wa Na cos( b) Tammsen( b) cos( b) W N cos( b) T sen( b) a a amm sen( b)tan( f) N tan( d) C ) sen( b)cos( b) sen( b) C W tan( f) a c a 2 N tan( d) C ) sen ( b)tan( f) a a p Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 89
90 VII PARTE CASI STUDIO VII PARTE CASI STUDIO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 90
91 DISCARICA RAVENNA Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 91
92 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 92
93 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 93
94 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 94
95 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 95
96 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 96
97 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 97
98 DISCARICA LAZIO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 98
99 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 99
100 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 100
101 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 101
102 DISCARICA MARCHE Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 102
103 Zona adeguabile al 36 Zona non adeguabile al 36 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 103
104 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 104
105 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 105
106 Geomembrana HDPE 2 mm Bentonitico (GCL) Dreno gas sintetico Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 106
107 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 107
108 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 108
109 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 109
110 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 110
111 DISCARICA SICILIA Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 111
112 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 112
113 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 113
114 DISCARICA GRECIA Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 114
115 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 115
116 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 116
117 DISCARICA BALCANI Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 117
118 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 118
119 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 119
120 MESSA IN SICUREZZA PERMAMENTE VENETO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 120
121 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 121
122 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 122
123 DISCARICA AV MI-TO Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 123
124 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 124
125 BACINO DI DECANTAZIONE RESIDUI LAVORAZIONE ALLUMINIO UNGHERIA Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 125
126 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 126
127 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 127
128 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 128
129 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 129
130 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 130
131 Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 131
132 GRAZIE DELL ATTENZIONE Progettare interventi per la difesa del territorio e per la bonifica dei terreni 132
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