UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II SCUOLA POLITECNICA E DELLE SCIENZE DI BASE COLLEGIO DEGLI STUDI DI INGEGNERIA LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA STRUTTURALE E GEOTECNICA (CLASSE DELLE LAUREE MAGISTRALI N.LM-23) DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE, EDILE E AMBIENTALE ABSTRACT ANALISI DI DATI DI MONITORAGGIO DI SCAVI PROFONDI IN AMBIENTE URBANO Relatori: Candidato: Ch.mo Prof. Ing. Marco Valerio Nicotera Erasmo Marotta Ch.mo Prof. Ing. Gianpiero Russo Matr. M56/293 Correlatore: Ing. Silvia Autuori Anno Accademico 2014/2015

2 I. INTRODUZIONE Il lavoro svolto tratta l analisi di dati di monitoraggio di scavi profondi in ambiente urbano; in particolare, oggetto di studio, è stata la stazione Arco Mirelli, appartenente alla tratta Mergellina- Municipio della Linea 6 della Metropolitana di Napoli. La tratta in esame, da un punto di vista planimetrico, si insinua tra la Riviera di Chiaia e la Villa Comunale, giunge al di sotto di Piazza S. Maria degli Angeli, sottopassa la collina di Pizzofalcone e termina in corrispondenza di Piazza Municipio. La stazione Arco Mirelli è ubicata lungo l asse della Riviera di Chiaia. Il progetto firmato dall architetto Hans Kollhoff prevede la realizzazione di un unico ed equilibrato padiglione in vetro con una esile e lineare struttura in acciaio. Da un punto di vista prettamente strutturale, essa è stata realizzata tramite tecnica top down ed è costituita da un pozzo stazione, due discenderie e due avampozzi disposti lungo i lati corti della stazione. (Figura I.1). Figura I.1. Pianta della stazione Arco Mirelli II. MONITORAGGIO A causa degli aspetti critici correlati alla realizzazione di tali scavi, si prevede la necessità di misurare: spostamenti verticali di punti in superficie e su edifici circostanti il perimetro dello scavo; spostamenti orizzontali delle paratie di sostegno e di punti in profondità; livello idrico. Per il monitoraggio interno della stazione Arco Mirelli sono stati utilizzati: 14 inclinometri, 21 piezometri, 50 barrette estensimetriche a corda vibrante. Per il monitoraggio esterno della stazione Arco Mirelli sono stati utilizzati: 5 inclinometri, 6 piezometri, 45 staffe di livellazione, 38 capisaldi, 28 fessurimetri.

3 II.1. Monitoraggio interno I report mensili pubblicati nell intero periodo di studio hanno permesso di ricostruire l andamento nel tempo della profondità di scavo sia nel pozzo stazione che nel pozzo Kollhoff. Le attività di scavo sono cominciate dapprima nel pozzo Kollhoff e contemporaneamente, nel marzo 2010, anche nel pozzo stazione. Le attività di scavo non hanno avuto inizio da subito ma sono state precedute da una serie di altre lavorazioni: realizzazione delle paratie e trattamenti con jet grouting. In corrispondenza degli approfondimenti di scavo si effettuano contemporaneamente abbassamenti di falda internamente ai due pozzi (Figura II.1), per consentire l esecuzione delle lavorazioni all asciutto. L andamento del livello idrico nei pozzi è stato ricostruito trattando opportunamente le misurazioni fornite dai piezometri interni. Figura II.1. Andamento nel tempo della quota di scavo e del livello idrico interno nel pozzo stazione e nel pozzo Kollhoff con fasi lavorative

4 II.2. Misure di spostamenti verticali A causa delle deformazioni delle paratie a sostegno del fronte scavo e all aggottamento all interno del pozzo stazione, si generano inevitabilmente dei cedimenti nell intorno dell area di scavo. Il controllo dei cedimenti del piano campagna è necessario per evitare eventuali dissesti agli edifici prossimi all area in esame. Sono state individuate due sezioni di monitoraggio in direzione longitudinale al pozzo, una lato fabbricati, l altra lato Villa Comunale. Figura II.2. Spostamenti registrati dai capisaldi lato fabbricati e da capisaldi lato Villa Graficizzando i cedimenti lungo le sezioni di monitoraggio sono state confermate le prestazioni attese; in particolare: la conca di subsidenza diventa sempre più evidente in corrispondenza di intense attività di scavo e di aggottamento; prima di marzo 2013 si può notare come i cedimenti esibiti dagli edifici e monitorati dalle staffe livellometriche seguono la forma dei cedimenti del terreno ma l intensità risulta ridotta, anche se di pochi millimetri, a causa della rigidezza della sovrastruttura.

5 II.3. Misure di spostamenti orizzontali A seguito dell attività di scavo le paratie subiscono una deformazione verso l interno dello scavo; l area circostante asseconda tali deformazioni e mostra spostamenti orizzontali controllabili attraverso tubi inclinometrici. A partire dalle misure inclinometriche relative ai pannelli strumentati a bordo scavo è stata costruita una rappresentazione delle misure per meglio descrivere il comportamento deformativo delle strutture a protezione degli scavi. Questa rappresentazione consiste nella graficizzazione delle risultanti degli spostamenti cumulati di paratie opposte in tre sezioni trasversali del pozzo. Di seguito (Figura II.3) si riporta una delle tre sezioni trasversali. Figura II.3. Sezione trasversale centrale con risultante degli spostamenti nelle principali fasi lavorative I diagrammi dello spostamento integrale e dell azimut di tutti i pannelli confermano sostanzialmente le prestazioni attese e previste in progetto; in particolare: le deformate delle paratie, così come rilevato dagli strumenti, tengono conto della presenza dello strato tufaceo alla base; le deformate risentono ovviamente dei contrasti disposti lungo le paratie e gli effetti maggiori derivano dal puntone in testa mentre meno pronunciati sono gli effetti che derivano dagli altri vincoli; l azimut consente di verificare che le deformate sono tutte orientate, con buona approssimazione, secondo la direzione ortogonale alla paratia e rivolte come segno verso l interno dello scavo; in ciascuna sezione, i profili deformativi delle paratie contrapposte nel pozzo presentano la stessa forma, essendo contrastate alle medesime quote dagli impalcati ed essendo ammorsate nella formazione tufacea di base il cui tetto è situato praticamente alla medesima quota da entrambi i lati dello scavo; gli spostamenti risultano maggiori per le paratie disposte dal lato fabbricati, e ciò è dovuto con ogni probabilità all effetto dei carichi dovuti alla presenza degli edifici.

6 III. MISURE SPERIMENTALI Al fine di verificare l attendibilità delle previsioni di spostamento effettuate, le misure sperimentali raccolte sono state confrontate con i risultati forniti in letteratura dai classici metodi empirici. Figura III.1 Misure sperimentali confrontate con i dati di letteratura forniti da Peck Dai risultati ottenuti discendono alcune importanti considerazioni: i diagrammi empirici classici utilizzati la previsione degli spostamenti indotti da scavi profondi sono molto cautelativi per le tecniche di scavo attuali; l entità degli spostamenti indotti dagli scavi si riduce progressivamente nel tempo. Tale risultato è attribuibile, in larga parte, ai progressi delle tecniche di scavo e al miglioramento delle tecniche costruttive come, ad esempio, l utilizzo di modalità di tipo top-down, la realizzazione di opere di sostegno molto rigide, irrigidite ulteriormente da sistemi di contrasto, la maggiore velocità nell esecuzione dei lavori e la maggiore accuratezza nella scelta della sequenza esecutiva.