Sistemi drenanti superficiali

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1 Sistemi drenanti superficiali per la stabilizzazione di un versante A.Di.S. Convegno L innovazione tecnologica nella difesa del suolo Potenza 16 Marzo 2006 Sala Conferenze della Regione Basilicata Ing. Giovanni Masciarelli Provincia di Chieti-Responsabile Servizio Protezione Civile e A.Di.S. Socio Fondatore e Coordinatore Provinciale Provincia Chieti Via D. Spezioli n CHIETI Tel Cell Fax [email protected]

2 Al manifestarsi di un dissesto, ci possiamo trovare di fronte a un evento apparentemente semplice ma in realtà ben più esteso e complesso del singolare dissesto rotazionale o di scivolamento

3 Campagna di rilievi geologici e geognostici

4 Sezione geologica A-A

5 Materiale in frana limo giallo -bruno Suolo Agrario e materiale di riporto Materiale in frana - limo e argilla avana Argilla avana gialla e grigia con sabbia Argilla grigia Falda acquifera

6 1 strato: Materiale di riporto Peso γ = 1,80 g/cmc Angolo di attrito φ = 23 Coesione drenata c = Kg/cmq Caratteristiche geotecniche materiali 3 strato: Argilla limosa gialla, avana e grigia Peso γ = 2,09 g/cmc Peso secco γs = 1,75 g/cmc Angolo di attrito φ = 19 Coesione drenata c = 0.00 Kg/cmq 2 strato: Limo bruno (solo nel sondaggio 3) Peso γ = 1,98 g/cmc Peso secco γs = 1,60 g/cmc Angolo di attrito φ = 19 Coesione drenata c = 0.08 Kg/cmq 4 strato: Argilla variegata e argilla grigio azzurra Peso γ = 2,09 g/cmc Angolo di attrito φ = 27 Coesione drenata c = 0.17 Kg/cmq

7 Ricordando il principio delle tensioni efficaci, enunciata da Terzaghi nel 1926 segnando la nascita della moderna geotecnica, σ = σ' + u ove σ èla tensione totale σ' è la tensione efficace o tensione media di contatto o anche tensione intergranulare u èla tensione interstiziale, o anche tensione dell acqua dei pori, o più brevemente tensione dei pori, o tensione neutra (da Terzaghi: neutral stress)

8 Associa zione Nazionale Schematizzando un pendio indefinito, il coefficiente di sicurezza, nel caso più generale, si ricava esplicitando le forze in gioco agenti su un concio di larghezza finita b. Le forze di interfaccia sono uguali sulle due facce del concio quindi non intervengono nell equilibrio γ = peso di volume T = γ b z senβ N = γ b z cosβ U = γw bzw cosβ a = b / cosβ τf = tensione di resistenza al taglio a rottura sul piano di rottura τf = c' + σ' tgφ ove σ' = σ u τf = c' + (σ u)tgφ

9 Associa zione Nazionale γ = peso di volume T = γ b z senβ N = γ b z cosβ U = γw bzw cosβ a = b / cosβ τf = c' + σ' tgφ' ove σ' = σ u τf = c' + (σ u)tgφ' σ =tensione normale alla base del concio= N / a = γ z cos²β u =pressione neutra = U / a = γw zw cos²β τ =tensione tangenziale alla base del concio=t/a= γ z senβ cosβ

10 Associa zione Nazionale σ = N / a = γ z cos²β u = U / a = γw zw cos²β τ = γ z senβ cosβ Coefficiente si sicurezza F = τf / τ c' + σ' tgφ' c' + cos²β (γ z - γw zw) tgφ' F = = τ γ z senβ cosβ

11 Associa zione Nazionale Coefficiente si sicurezza F = τf / τ c' + σ' tgφ' c' + cos²β (γ z - γw zw) tgφ' F = = β τ γ z senβ cosβ Per pendio asciutto in terreni incoerenti (c = 0; zw =0) F = tgφ / tg β Per pendio con falda coincidente con il piano di campagna in terreni incoerenti (c = 0; z = zw) γ ' F = --- tgφ' / tg β γ Per pendio sommerso in terreni incoerenti (c = 0; zw > z) F = tgφ' / tg β

12 sinteticamente F = τ τ f = c' + ( σ u) tanϕ' τ Di conseguenza con i drenaggi più si riduce la u (pressione neutra) più si incrementa la σ' (pressione efficace) di conseguenza si incrementa la τf (resistenza al taglio)

13 Interventi di stabilizzazione F = τ f / τ Per l incremento di τf è stato previsto la riduzione delle pressioni interstiziali quindi della u con Drenaggi Regimazione delle acque superficiali

14 F = τ f / τ Per la riduzione di τ è stato previsto la riduzione delle sollecitazioni con Scavi di alleggerimento, riprofilatura scarpate e bonifica piano stradale Opere strutturali di sostegno quali gabbionate

15 Drenaggi superficiali profondi Trincee drenanti Dreni Orizzontali Pali drenanti Pozzi Gallerie drenanti Dreni verticali

16 Drenaggi Trincee drenanti Geocomposito con anima drenante, tasca alla base e tubo dreno Pali secanti con calcestruzzo aleveolare

17 Trincee drenanti del pendio a spina di pesce con geocomposito con anima drenante, tasca alla base e tubo dreno

18 Intercettazione della falda acquifera

19 Per tale operazione considerato che non era possibile interrompere il traffico o comunque deviazioni provvisorie di cantiere sarebbe stato troppo costoso, la scelta è stata quella di realizzare trincee drenanti con calcestruzzo alveolare con il sistema dei pali secanti

20 Trincee drenanti con pali secanti

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22 Nel capitolato speciale d appalto è stato prescritto che il conglomerato cementizio per i pali secanti doveva essere a struttura alveolare, ovvero tale da garantire una permeabilità non inferiore a 10 ¹ cm/sec. inoltre Per garantire tale permeabilità, il dosaggio di cemento, ghiaia, sabbia ed acqua, doveva essere preventivamente determinato dalle analisi di laboratorio a carico dell Ente.

23 Successivamente all affidamento dei lavori, individuato l impianto di betonaggio, da parte dell impresa, per la produzione del calcestruzzo a struttura alveolare, la Direzione dei Lavori ha disposto il confezionamento di 6 provini con inerti prelevati nell impianto di betonaggio. 3 provini sono stati ordinati con un dosaggio del cemento a 1,00 q/mc e 3 a 1,50 q/mc

24 Dosaggio dei provini con 100 Kg/mc di cemento 425 Dmax 25 Dmax 30 Elemento dosaggio um Elemento dosaggio um Cemento 100 Kg/mc Cemento 100 Kg/mc Acqua 80 lt/mc Acqua 80 lt/mc Pietrisco 20/ % Pietrisco 15/ % Dmax 50 Elemento dosaggio um Cemento 100 Kg/mc Acqua 75 lt/mc Pietrisco 15/30 20 % Pietrisco 20/50 80 %

25 Dosaggio dei provini con 150 Kg/mc di cemento 425 Dmax 25 Dmax 30 Elemento dosaggio um Elemento dosaggio um Cemento 150 Kg/mc Cemento 150 Kg/mc Acqua 80 lt/mc Acqua 80 lt/mc Pietrisco 20/ % Pietrisco 15/ % Dmax 50 Elemento dosaggio um Cemento 150 Kg/mc Acqua 75 lt/mc Pietrisco 15/30 20 % Pietrisco 20/50 80 %

26 Tutti i provini confezionati 6x2, opportunamente preparati sulle facce laterali con resina epossidica, sono stati sottoposti a prove con permeabilimetro per calcestruzzo MATEST mod. C430CE La macchina non ha indicato valori di tensione, dal che dal laboratorio è stato ritenuto che il calcestruzzo poroso confezionato garantisce una permeabilità maggiore di 10 ¹ cm/sec

27 Resistenza a compressione Dmax Dimensioni Pietrisco mm Dosaggio Cemento Kg/mc 25 20/ Peso provini Kg 5,510 5,530 Resistenza a compressione Kg/cmq 22,7 21,6 Resistenza a compr. media Kg/cmq 22, / ,320 5,300 22,0 23,0 22, / / / / ,350 5,300 5,540 5,550 5,390 5,400 5,365 5,410 16,0 19,0 17,50 46,0 41,0 43,50 26,0 29,0 27,50 23,0 24,0 23,50

28 Prendendo una colonna di 6 di calcestruzzo aleveolare, di larghezza pari a circa 60 cm, alla base della colonna si ha una sollecitazione a compressione, dovuta dal peso proprio, pari σc= 8000 Kg / (60 x 100) = 1,33 Kg/cmq Pertanto il calcestruzzo resiste al suo peso. Po Pv 6,00 Alla base della colonna, individuando un elemento infinitesimale di terreno, si vuole conoscere lo stato tensionale che si può sviluppare. Prendendo come valori del materiale argilloso quello rimaneggiato: peso di volume γ = 1,98 g/cmc, angolo di attrito φ = 19 si ha K = tg² (45 -φ²/2) = 0,38 Pv = y h = 1980 x 6 = Kg/mq = 1,186 Kg/cmq Po = K Pv = 0,38 x 1,186 = 0,45 Kg/cmq

29 Sulla base dei valori di resistenza a compressione ottenuti dalle prove di laboratorio prendendo come riferimento quello relativo a Dmax 50 con dosaggio cemento a 150 Kg/mc Dmax Dimensioni Pietrisco mm Dosaggio Cemento Kg/mc Resistenza a compr. media Kg/cmq 25 20/ , / , / , / , / , / ,50 si ha τam = 4 + (Rbk-150) / 75 = 2,31 Kg/cmq σam = 60 + (Rbk-150) / 4 = 28,38 Kg/cmq

30 Questi valori, per le limitate tensioni in profondità pur se di riferimento ed importante averne il controllo non sono rilevanti ai fini dell esecuzione dell opera in quanto sostanzialmente l elemento di calcestruzzo alveolare va a sostituire il terreno. Rilevante è il grado di permeabiltà del setto di conseguenza considerando la problematica connessa all intasamento dei pori specialmente in ambiente limoso argilloso la scelta è caduta su dosaggio con Dmax 50 e cemento a 150 Kg/mc Dmax 50 Elemento dosaggio um Cemento 150 Kg/mc Acqua 75 lt/mc Pietrisco 15/30 20 % Pietrisco 20/50 80 %

31 Trivellazione prima serie di pali

32 Trivellazione seconda serie di pozzi

33 Attraversamento stradale Pozzo Φ 1750 Pozzo Φ 1750 mm Attraversamento stradale PEAD-SN4 Φ 400 mm Pozzetto Pozzetto Attraversamento stradale PEAD-SN4 Φ 400 mm

34 Macchina perforatrice per attraversamento stradale

35 Lunghezza attraversamenti: Pozzo 1 Pozzetto 2 = ml 26 Pozzo 2 Pozzetto 5 = ml 25 Pozzo 3 Pozzetto 6 = ml 21 Pendenza attraversamenti: Da 1,5 a 2,5 % Particolare viti senza fine macchina perforatrice attraversamento stradale Tubo polietilene PEAD-SN 4 Φ 400 per Attraversamento stradale

36 Durante l esecuzione dei lavori sono stati prelevati n. 11 cubetti di calcestruzzo alveolare drenante. A seguito prove di laboratori si sono ottenuti i seguenti risultati Tutti i provini opportunamente preparati sulle facce laterali con resina epossidica, sono stati sottoposti a prove con permeabilimetro per calcestruzzo MATEST mod. C430CE La macchina non ha indicato valori di tensione, dal che dal laboratorio è stato ritenuto che il calcestruzzo poroso confezionato garantisce una permeabilità maggiore di 10 ¹ cm/sec

37 Intervento 2 Interv. 1 PROVINCIA DI CHIETI Resistenza a compressione Provino N. palo Posizione Data confezione Peso Kg Resistenza a compress. Kg/cmq 1 39 Sx pozzo ,660 19, Sx pozzo ,230 37, Sx pozzo ,205 29, Dx pozzo ,120 45, Dx pozzo ,090 18, Dx pozzo ,240 26,2 7 2 Dx pozzo ,350 34, Dx pozzo ,300 34,7 9 7 Sx pozzo ,020 27, Sx pozzo ,100 25, Dx pozzo ,190 30,4

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39 Particolare cunetta con sovrapposizione setto drenante con pali secanti, soletta concava, drenaggio tradizionale.

40 Piano stradale in fase di ultimazione

41 Piano stradale in fase di ultimazione