Convegno: INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL AMBITO DELLE OPERE PER LA DIFESA DEL SUOLO E DELLE INFRASTRUTTURE

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1 Trento, 17 aprile 2013 Convegno: INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL AMBITO DELLE OPERE PER LA DIFESA DEL SUOLO E DELLE INFRASTRUTTURE Tecnologia e innovazione nell ambito della prevenzione dei rischi naturali Guido Guasti GEOBRUGG ITALIA

2 Colate detritiche Barriere flessibili a rete in acciaio VX e UX per la trattenuta di colate detritiche

3 Consolidamento di versanti Soli nailing con rete in acciaio TECCO per il consolidamento di versanti Gli ultimi programmi di ricerca

4 Inquadramento Evento distruttivo: San Bernardino, CA, USA (Inverno 2005) Strada chiusa a causa della colata detritica

5 Barriere contro le colate detritiche Evoluzione e ricerca Colata di fango 10 x veloce (video) Colata detritica -Densità più bassa: kg/m 3 -Velocità del fronte più alta: 3 10 m/s -Densità più alta: kg/m 3 -Velocità del fronte più bassa: 3 7 m/s 13/03/ Trento

6 Debris flows metodidi protezione tradizionali Briglie (dighe) in calcestruzzo: Trattengono il detrito Stabilizzano il profilo del torrente Intervento avulso dal contesto naturale Impatto ambientale durante e dopo Principali problemi: Difficile svuotamento (da monte) Erosione al piede e al coronamento Scalzamenti al piede e sugli argini Degrado generale

7 Debris flows Protezione con barriere flessibili L idea: una «briglia» innovativa Flessibile, deformabile, permeabile all acqua Di semplice e rapida installazione Di lunga durata e di facile manutenzione

8 Debris flows Protezione con barriere flessibili Punti critici: Carichi: Tracimazione: Impianto multilivello (ML): Dimensionamento: Installazione e manutenzione: I componenti (rete ad anelli, funi di supporto ancoraggi etc.) sopportano i carichi generati dal DF? Se viene superata, resiste o collassa? Possono essere messe in sequenza diverse barriere per aumentare il volume trattenuto? E concepibile un criterio di dimensionamento dell intero impianto? E possibile ottenere semplicità e rapidità?

9 Ubicazione del campo prove di Illgraben N. Zürich Romanshorn.. Walenstadt Valle di Illgraben. Lausanne Geneva. Cantone Vallese

10 Ubicazione del campo prove di Illgraben Illgraben - Barriera di prova tipo VX H = 4 m, L = 14 m Funi di supporto (fino a 13) Asole frenanti (fino a 26) Rete ad anelli (>13 kg/m²) Ancoraggi (fino a 26, L=12 m) Dispositivi anti-abrasione Ca. 1,6 t per 50 m² ( 32 kg/m²!!!)

11 Ubicazione del campo prove di Illgraben Strumentazione di monitoraggio nel bacino Strumentazione di monitoraggio alla barriera Pluviografi Geofoni Misuratori di portata Laser Sensori di pressione su muro verticale Piatto dinamometrico Sensori Radar e a ultrausoni Celle di carico Centralina di acquisizione dati Videocamera Impianto luci automatizzato

12 Evento del 18 Maggio 2006

13 Evento del 18 Maggio 2006 Stima totale volume: ~15 000m m 3 materiale trattenuto Densità misurata 1700 kg/m 3 Velocità della fronte 3-4 m/s Registrazione delle tensioni Video del processo di riempimento

14 Dimensionamenti d barriere flessibili a rete Concetto di dimensionamento Basato su studi presso Illgraben di WSL Prevede fasi di arresto del fronte, riempimento della barriera e tracimazione Caso di carico 1: arresto della fronte (pressione e impulso dinamico) Caso di carico 2: tracimazione (pressione)

15 Dimensionamento Codice di calcolo DEBFLOW Verifica geometrica delle barriere Verifica strutturale (impulsi multipli casi di carico differenziati) Definzione della interdistanza Definizione dell apertura basale Determinazione del volume di accumulo

16 Dimensionamento Tipo e densità della colata Tipo di debris flow: [Granular; mudflow; no load case] Granular: ρ = kg/m 3 valori del coefficiente «cd» maggiori Muddy: ρ = kg/m 3 valori del coefficiente «cd» minori

17 Dimensionamento Volume della colata, numero di pulsazioni, portata massima Part 2: Debris flow input parameters (volume, Debris flow volume: [100 ; ] m 3 Number number of waves: of waves, [1 ; n] wave volume and peak Volume discharge first wave a scelta dell utente Maximum peak discharge: secondo Rickenmann indagini ad hoc Debflow for Advanced Users

18 Dimensionamento Altezza della barriera: [2.0 ; 6.0] m Base inferiore: [6.0 ; 12.0 ] m Base superiore: [6.0 ; 25.0] m Debflow for Advanced Users

19 Dimensionamento Volume d invaso La geometria della barriera è determinante Fondamentale è la pendenza dell alveo La distanza tra le barriere gioca un ruolo importante Debflow for Advanced Users

20 Dimensionamento Scelta della barriera e caratteristiche del deflusso Chosen velocity Calculated flow depth Proof of basal opening Choice of standard system proof of geometry limitation

21 Barriere flessibili contro i DF VX Barriera ad anelli per il controllo di DF Ancoraggi in fune Fune di coronamento Funi di supporto sup. Funi di supporto intermedie FUni laterali Funi di supporto inf. Asole frenanti Rete ad anelli

22 Barriere flessibili contro i DF UX Barriera ad anelli per il controllo di DF Ancoraggi in fune Montanti di sostegno Fune di coronamento Funi di supporto sup. Funi di supporto intermedie FUni laterali Funi di supporto inf. Asole frenanti Rete ad anelli

23 Barriere flessibili contro i DF Geobrugg VX / UX VX060L Altezza 2 4 m, largh. fino a 10 m VX080 H4 Altezza 2 4 m, largh. fino a 15 m VX140 H4 Altezza 2 4 m, largh. fino a 15 m VX100 H6 Altezza 3 6 m, largh. fino a 15 m VX160 H6 Altezza 3 6 m, largh. fino a 15 m UX060L Altezza 2 4 m, largh. fino a 15 m UX100 H4 Altezza 2 4 m, largh. fino a 25 m UX160 H4 Altezza 2 4 m, largh. fino a 25 m UX120 H6 Altezza 3 6 m, largh. fino a 25 m UX180 H6 Altezza 3 6 m, largh. fino a 25 m

24 Barriere flessibili contro i DF Geobrugg VX / UX VX Barriera Debris flow SENZA sostegni UX Barriera Debris flow CON sostegni Resistenza contro DF all azione combinata di pressione e impulso dinamico durante l impatto, il riempimento e la tracimazione H4 Max. altezza di 4 m H6 Max. altezza di 6 m

25 Il progetto di Vernazza l evento meteo L alluvione del 25 ottobre 2011 ha causato morte e distruzione in una fascia di territorio tra la costa della Liguria di Levante e la Lunigiana, interessando circa 700 km² di territorio su cui si sono registrate precipitazioni straordinarie, oltre i 300 mm in 6 ore, con picchi di poco inferiori ai 500 mm nello stesso arco temporale. I 472 mm registrati in 6 ore a Brugnato sono un nuovo record italiano, il precedente era di 447 mm, caduti a Genova- Bolzaneto l 8 ottobre h 11:55 UTC del Carta dei venti al suolo alle ore 13 UTC del 25 ottobre 2011 Tratto da:

26 Il progetto di Vernazza l evento debris

27 Il progetto di Vernazza l evento debris

28 Il progetto di Vernazza l evento debris Vernazza Quesin

29 Il progetto di Vernazza tracciamenti

30 Il progetto di Vernazza le configurazioni

31 Il progetto di Vernazza e limitrofi Vernazza Chiappa 2 VX160 H m³ Vernazza Vernazzola 1 VX160 H m³ 2 UX180 H m³ 1 UX160 H m³ Vernazza Quesin 2 UX180 H m³ 2 VX160 H m³ m³ A12 Soggio A12 Nocentini A12 Fredano Mulazzo Castagnetoli Mangia 2 VX160 H6 1 VX140 H4 1 UX160 H4 2 UX120 H6 1 VX100 H6 1 UX180 H6 1 SL UX180 H6 1 VX140 H4 1 VX120 H4 1 VX160 H6

32 Alcune installazioni Vernazza Vernazzola 3 - UX180-H6 Ampiezza max 18 m Ampiezza min. 8 m Altezza 6 m Volume d invaso: 2000 m³ Vernazza Quesin 1 - UX180-H6 Ampiezza max 22 m Ampiezza min. 8 m Altezza 6 m Volume d invaso: m³

33 Alcune installazioni Mangia T2B2 VX080-H4 Ampiezza max 12 m Ampiezza min. 7 m Altezza 4 m Volume d invaso: m³ A12 Nocentini 1 - VX140-H4 Ampiezza max 8 m Ampiezza min. 2,5 m Altezza 4 m Volume d invaso: 200 m³

34 Alcune installazioni Torre Briga 2 VX160-H6 Ampiezza max 12 m Ampiezza min. 2 m Altezza 4 m Volume d invaso: 500 m³ Torre Briga 1 - VX160-H6 Ampiezza max 13,5 m Ampiezza min. 6 m Altezza 5 m Volume d invaso: 700 m³

35 Perché barriere certificate Fattori chiave Ricerca e sviluppo di anni Test indipendenti di certificazione in scala 1:1 Criterio di classificazione innovativo Software di definizione dell intervento Pronta e costante disponibilità ai ripetuti sopralluoghi Tempestività nell ordine e nella consegna delle fondazioni Esempi numerosi di pieno successo di eventi debris

36 Case history Evento: Aobandani, Giappone (1998) Barriera paramassi Volume del materiale fermato di circa 750 m 3

37 Case history Evento: Gaviota Pass, California USA (2005) Colata con volumi attorno ai 100 m 3

38 Case history Evento: Merdenson (Vallese, Svizzera) Barriere in serie (VX-UX-VX) Volume del materiale fermato: circa 2500 m 3

39 Case history Evento: Portainé, Pirenei (Spagna) Barriere in serie su 2 bacini Volume del materiale fermato: circa 8000 m 3 Roberto Luis Fonseca et al.: Debris flow protection in recurrent areas of the Pyrenees. Roma 5 th DFHM Conference, 2011

40 Case history Evento: Villar Pellice (Piemonte) 2008 Barriera pioniera in Italia (2001) Volume del materiale fermato: circa 1500 m 3

41 Range di applicazione Trattenuta di ingenti volumi con barriere multi-livello

42 Range di applicazione Sezione di deflusso di vasca di laminazione

43 Range di applicazione Implementazione di briglie tradizionali

44 Colate detritiche Soli nailing con rete in acciaio TECCO Gli ultimi programmi di ricerca

45 Sistema di consolidamento TECCO Da oltre 13 anni, Geobrugg ha introdotto nel settore dei consolidamenti il Sistema TECCO In Italia, una media di 45,000 mq/anno sono stati installati in tutte le Regioni, per risolvere problemi complessi di stabilità superficiale, in abbinamento a ancoraggi in barra, autoperforanti e tiranti a trefolo, per versanti naturali e fronti di scavo In recenti occasioni, p.e. a Messina e Vernazza, il Sistema è stato preferito per il consolidamento di versanti la cui sicurezza era cruciale per operazioni di soccorso

46 Sistema di consolidamento TECCO

47 Sistema di consolidamento TECCO Il tensionamento dell ancoraggio induce una deformazione nella rete, mettendola in tensione. Visto il comportamento membranale della rete, questo si traduce in una pressione trasferita al terreno. La nascita di questo meccanismo è possibile grazie alle caratteristiche meccaniche della rete e allo accoppiamento di questa agli ancoraggi tramite la piastra. Ciò è possibile solo se la rete è ad alta resistenza e flessibile

48 Sistema di consolidamento TECCO Consolidamento versanti L accoppiamento dell azione di contenimento attivo della rete e dell incremento di resistenza a taglio N dato dalle barre e dall azione trasmessa dalla rete porta ad un t(l) β(l) TN N=N*+N acc incremento del fattore di sicurezza del pendio. In particolare nasce un fattore di accoppiamento che dipende dalle deformazioni impresse alla rete.

49 Sistema di dimensionamento RUVOLUM Consolidamento versanti Geometria problema Caratt.geotec. Tipo ancoraggi Corrosione ancoraggi. Sisma Condiz.idrauliche Contr.rete Fatt.sicurezza Parametri ridotti Accel.sismiche

50 Sistema di dimensionamento RUVOLUM

51 Sistema di dimensionamento RUVOLUM Consolidamento versanti - Raster degli ancoraggi (a x b) - Lunghezza ancoraggi L - Tipologia ancoraggi Ovviamente, il dimensionamento non può essere esportato ad altri sistemi di rivestimento di versanti.

52 I primi passi per una standardizzazione dei sistemi Test in vera grandezza

53 Case history Consolidamento versanti Vietri (PZ) Interventi di somma urgenza per il ripristino del traffico Rete TECCO mq Biostuoia in cocco Ancoraggi GEWI 28 (L=3,0..6,0 m) Freq. 1/10 mq Drenaggi profondi suborizzontali

54 Case history Consolidamento versanti Autostrada A7 Galleria Sessarego Consolidamento pendice Rete TECCO mq Geostuoia in PP Ancoraggi GEWI 28 Titan 30/11 L = 4,0 m, freq. 1/8 mq

55 Consolidamento versanti Gianpilieri Strada di accesso al paese Consolidamento pendice > m² Ancoraggi GEWI 28 L=6,0 m Freq. 1/12 mq Per altre referenze: GRAZIE PER L ATTENZIONE