Barriere paramassi e reti in aderenza Normative di riferimento, approcci progettuali, esperienze

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1 Barriere paramassi e reti in aderenza Normative di riferimento, approcci progettuali, esperienze Stefano Cardinali Ufficio Tecnico Officine Maccaferri Italia

2 SOLUZIONI Interventi in prossimità dell area di distacco Interventi distanti dall area di distacco

3 MORFOLOGIA DEL PENDIO B) Pendio inclinato con alcuni tratti verticali A) Pendio regolare D) Situazione intermedia/ complessa C) Parete verticale o pseudo-verticale La soluzione migliore dipende dalla mofologia Da una prima valutazione, le soluzioni migliori sono: A) Barriera paramassi o rilevato B) Reti sulla scarpata prosima alla strada e barriera sulla cresta superiore C) Reti D) Barriere alla base del pendio

4 Le barriere paramassi

5 BARRIERE PARAMASSI Struttura di intercettazione (rete) Struttura di supporto (montanti) Componenti di connessione (funi, morsetti, grilli...) Dissipatori di energia Fondazioni (NOTA: non sono parte del kit ETAG)

6 European Organisation for Technical Approvals ETAG 027 GUIDELINE FOR EUROPEAN TECHNICAL APPROVAL OF FALLING ROCK PROTECTION KITS Definisce le prescrizioni per effettuare i test in scala reale 2. Definiscono i controlli da effettuare sulla produzione e sui materiali ETA (European Technical Approval) & Marchio CE

7 ETAG 027 Test site in Fonzaso (BL)

8 ETAG 027 Le prove in campo sono condotte su una barriera con tre moduli allineati, ragione per cui i tre moduli sono la lunghezza minima suggerita per la barriera. Configurazione del Crash test sulla barriera Montante laterale i/2 Montante laterale Vista frontale h N /2 h N post interax =i Montante intermedio Montante intermedio Vista in pianta

9 ETAG Altezza nominale della barriera (pre-impatto) Altezza residua (post-impatto)

10 MEL = Maximum Energy Level La barriera deve trattenere un masso col suo massimo livello energetico (100 %) L altezza residua della struttura di intercettazione dopo l impatto indica il livello qualitativo (CATEGORIA) della barriera SEL = Service Energy Level (1/3 MEL) La barriera deve trattenere senza subire gravi danni due impatti successivi di un masso con livello energetico pari ad 1/3 MEL L altezza residua dopo il primo impatto deve essere maggiore del 70 % Nel secondo impatto la barriera deve solo trattenere il blocco ETAG 027

11 ETA & marchio CE processo di certificazione Barriere Energia ETA Marchio CE RB 100 UAF 100 kj * RMC 050 ICAT/2 500 kj * RB kj RB kj RB kj RMC 200/A 2000 kj ROC 200/ kj ** RMC 300/A 3000 kj RMC 500/A 5000 kj RMC 850/A 8600 kj * senza controventi di monte ** testata con altezza nominale pari a 5 m

12 ETA e certificato CE

13 DOP

14 RB 100 UAF

15 Genova (2016) Esperienze

16 Esperienze PELOPONNISOS HIGHWAY (2017)

17 RMC 850/A

18 RMC 850/A Test MEL Velocità impatto = m/s Energia cinetica = 8644 kj Altezza nominale = 6.75 m Altezza residua = 3.89 m (58% hn) Blocco usato per il test MEL 18,815 kg

19 Foglianise (BN) Esperienze

20 Fattori che influenzano le prestazioni Fattori che influiscono sulle prestazioni della barriera: POSIZONE DELL IMPATTO In realtà le probabilità che il masso possa impattare la campata in posizione centrale sono molto basse

21 Fattori che influenzano le prestazioni 3,000 kj Bolzano (Ita) Elevato stress Elevato stress Ridotto stress h Se le fondazioni non sono disposte sullo stesso livello, lo stress della barriera risulta essere elevato e la resistenza della struttura diminuisce

22 Fattori che influenzano le prestazioni Se la barriera non ha un andamento rettilineo in pianta. l altezza residua potrebbe essere inferiore e l allungamento potrebbe essere maggiore 2,000 kj Bolzano (Ita) i montanti potrebbero essere soggetti ad un momento rotazionale verso monte 2,000 kj Trento (Ita)

23 Fattori che influenzano le prestazioni Variazione della forze di compressione alla base del montante in funzione dell inclinazione dei controventi di monte Compressione Compressione Standard : OK Corretta posizione degli ancoraggi di monte Compressione inferiore: NO leggermente maggiore: OK

24 Fattori che influenzano le prestazioni Torsione dello schermo di intercettazione MONTE VALLE

25 Fattori che influenzano le prestazioni Esempi di posizionamento di barriere sul pendio SI Controventro di valle necessario 104 NO 102 SI

26 Fattori che influenzano le prestazioni Montante condiviso Soluzione per tratte con variazioni significative di allineamento VISTA FRONTALE DA VALLE

27 Fattori che influenzano le prestazioni Lunghezza delle barriere SI 180 m MEGLIO! 80 m 50 m 70 m SI! 30 m NO 10 m A volte è necessario!

28 Fattori che influenzano le prestazioni Sovrapposizione tra tratte contigue O V La sovrapoosizione dipende principalmente dalla distanza tra le due tratte: O V = 1/2 campata + d tan d = 15 per peniddi regolari, blocchi arrotondati = 35 per pendii irregolari, blocchi tabulari 1/2 post spacing

29 Progettazione PROGETTAZIONE I crash test sulla barriera sono delle prove indicative perché sono sviluppate in particolari condizioni. Non è dunque descritto il comportamento della barriera in tutte le condizioni. IL PROGETTO E QUINDI BASATO SU UN APPROCCIO STATISTICO

30 Progettazione SIMULAZIONI DI CADUTA MASSI LE SIMULAZIONI VENGONO REALIZZATE CON DEI SOTWARE NUMERICI I quesiti da porsi sono: Topographic section with the rock trajectories Qual è la miglior posizione della barriera? Qual è la distribuzione statistica della velocità e dell altezza di impatto in quel punto?

31 Progettazione POSIZIONAMENTO SUOLO MURO SUOLO MASSO SUOLO STRADA Dovrebbe essere scelta la morfologia più favorevole: Le barriere sono meno efficaci quando realizzate in fossati oppure alla base di pendii rocciosi verticali. Le barriere paramassi dovranno essere installate a più di 10 m da strade e infrastrutture.

32 Progettazione SCELTA DELLA BARRIERA Dalle simulazioni si definiscono VELOCITA E ALTEZZA delle traiettorie CUMULATIVE PROBABILISTIC CURVE 100% 95% Posizione della barriera 0% velocità v 95

33 DIMENSIONAMENTO DELLA BARRIERA PARAMASSI IN ACCORDO ALLA NORMA UNI UNI : Gennaio 2012 Opere di difesa dalla caduta massi Parte 4: Progetto definitivo ed esecutivo

34 Energia di progetto (UNI : 2012): L Energia sollecitante di progetto (Esd) è definita con la formulazione classica dell energia cinetica, moltiplicata per un fattore di sicurezza ( E): Esd >= (½ m d v d 2 ) R R = fattore di sicurezza legato al rischio per la vita umana: = 1.00 modeste conseguenze economiche e danni facilmenti riparabili = 1.05 rilevanti conseguenze economiche, ma danni facilmente riparabili = 1.10 rilevanti conseguenze economiche e danni difficilmente riparabili = 1.20 rilevanti conseguenze economiche ed estesi danni non riparabili = altro valore, derivante da analisi di rischio ad hoc scuola

35 Massa Blocco (UNI : 2012): La massa del blocco di progetto (md) è definita come il prodotto del volume del blocco di progetto (Volb) per il peso specifico della roccia ( ), moltiplicato per un coefficiente di sicurezza ( M): m d = (Vol b M = (Vol b ) ( VolF1 ) 3 = fattore di sicurezza legato alla valutazione della massa 3 3 per unità di volume della roccia = 1.00 (generalmente) 2 1 VolF1 = fattore di sicurezza legato alla precisione del rilievo del volume del blocco di progetto: = 1.02 per rilievi accurati della parete (fotogrammetria, rilievi geomeccanici, ecc.) = 1.10 in assenza di rilievi legati al progetto.

36 Velocità (UNI : 2012): La velocità di progetto dei blocchi (vd) è definita come la velocità in corrispondenza del punto di impatto con l opera corrispondente al frattile del 95% delle velocità calcolate (vt) moltiplicata per il coefficiente di sicurezza ( F): v d = v 95 F = V 95 ( Tr Dp ) Tr = fattore di sicurezza che dipende dall affidabilità delle simulazioni: = 1.02 se il coeff. di restituzione è definito con back analysis = 1.10 se il coeff. di restituzione è derivante dalle sole info bibliografiche Dp = fattore di sicurezza dovuto alla precisione del rilievo topografico: = 1.02 se il pendio è discretizzato mediante un buon rilievo topografico = 1.10 se il pendio è discretizzato con mediabassa precisione

37 Livello energetico di progetto (UNI ETAG) Il progetto di una barriera allo Stato limite ultimo significa riferire il progetto al MEL (Maximum Energy Level dei crash test) - Deve essere utilizzata la capacità massima della barriera - Si prevedono impatti singoli - Sono possibili e convenienti frequenti ispezioni e lavori di manutenzioni in sito - Esistono problemi di costi Il progetto della barriera allo Stato limite di servizio significa riferire il progetto al SEL (Service Energy Level = 1/3 MEL) PER IMPATTI MULTIPLI - Non sono ammessi danni significativi alla barriera - Si prevedono impatti multipli dei massi - Sono difficili da fare frequenti ispezioni e lavori di manutenzione in sito - Non ci sono problemi di costo

38 Verifica dell Energia (UNI ) L Energia sollecitante di progetto (Esd) deve risultare minore dell energia dissipabile dalla barriera fattorizzata per un fattore di sicurezza ( E): Esd < Ebarriera / E E = fattore di sicurezza legato al livello energetico di progetto scelto: = 1.00 nel caso di approccio al SEL = 1.20 nel caso di approccio al MEL Nota Bene: Se per motivi morfologici è necessario installare una barriera con meno di 3 campate: = 1.00 nel caso di approccio al SEL = 1.20 nel caso di approccio al MEL, e ricorrere a 2 stendimenti paralleli = 2.00 nel caso di approccio al MEL

39 Verifica dell altezza di intercettazione f min h TOT Valutazione dell altezza della barriera h TOT h d + f min dove: h d h 95 + R b b h TOT altezza nominale della barriera in accordo con ETAG 027 h d altezza di progetto delle traiettorie f min franco di sicurezza, zona che non deve essere impattata (min. 50 cm) h 95 altezza derivante dalle simulazioni di caduta massi al 95 percentile R b raggio medio del blocco b coefficiente di sicurezza sul raggio del blocco, generalmente 1.5

40 Verifica della deformazione (UNI ) Valutazione della deformazione della barriera d Arresto d barriera d d = coefficiente di sicurezza sulla deformazione della barriera: = 1.30 se è stato utilizzato l approccio al MEL = 1.50 con l approccio al MEL e le campate di estremità sono comprese nell area delle possibili traiettorie OPPURE la barriera ha meno di 3 campate = 1.00 se è stato utilizzato l approccio al SEL

41 Barriere installate vicino alle infrastrutture da proteggere Performance

42 Progettazione delle fondazioni Le forze agenti sulle funi principali del kit sono misurate durante l impatto per mezzo di celle di carico installate direttamente sulle fondazioni e/o sulle stesse funi principali

43 Progettazione delle fondazioni

44 Le fondazioni delle barriere dovrebbero essere progettate considerando le forze misurate durante il test MEL, anche se la barriera è stata progettatata allo Stato Limite di Servizio (SEL) Progettazione delle fondazioni

45 C.I.T. ancoraggi in doppia fune spiroidale

46 Esperienze 11 Maggio 2010 Un blocco di roccia di circa 8 m 3 (2.3 x 1.75 x 2.0 m) invade la carreggiata Nord dell Autostrada A3 (SA-RC) al km

47 Esperienze Nicchia di distacco Nicchia di distacco Massi nelle adiacenze di abitazione confinante con le pertinenze autostradali

48 Esperienze Nicchia di distacco (Località Piani di Bova) Volume interessato dal crollo: circa 1200 m 3

49 Esperienze Accumulo detritico a valle della nicchia. Solo pochi massi hanno continuato la corsa verso l autostrada. Il detrito è in condizioni di relativo equilibrio e solo nel tempo subirà assestamenti.

50 Esperienze Soluzione: 1) Rivestimento semplice con pannelli in fune sulla nicchia di distacco, finalizzato a rallentare la caduta di una grande massa. 2) Strutture di difesa temporanea in Autostrada: posizionamento container + riempimento di in terra 3) Doppio allineamento di barriere paramassi: 1 a di sacrificio, 2 a di arresto.

51 I crolli di inizio 2011 gennaio/febbraio 2011 Panorama della vasta superficie di crollo e dettagli. Sul detrito si osservano lembi di pannelli di rete in fune strappati. Esperienze

52 I crolli di inizio 2011 gennaio/febbraio 2011 Esperienze

53 I crolli di inizio 2011 gennaio/febbraio 2011 Esperienze Massi inviluppati nei pannelli di rete in fune HEA

54 I crolli di inizio 2011 gennaio/febbraio 2011 Esperienze Stato della barriera paramassi superiore. Quasi tutti i sistemi di dissipazione sono stati sollecitati

55 I crolli di inizio 2011 gennaio/febbraio 2011 Montante divelto dall impatto di molteplici massi, per un volume totale stimato in m 3 Il montante è lungo circa 6.5 m Esperienze

56 Esperienze Secondo crollo Impatti multipli sulla barriera

57 Esperienze La barriera di valle, nonostante l impatto di un grande masso, richiede bassissima manutenzione

58 La piastra di base è sprofondata nel terreno a causa dell elevata compressione Esperienze

59 Esperienze Sprofondamento della piastra di base (circa 0,3 m) e flessione delle barre di ancoraggio

60 MANUTENZIONE Manutenzione La Barriera impattata La Barriera da 5000 kj è stata impattata da un masso di circa 1,5 m 3, per cui è stato richiesto un intervento di manutenzione. Particolare degli elementi dissipatori La barriera impattata, Pietracamela (TE), ott archivio fotografico Officine Maccaferri S.p.a-

61 Manutenzione La Barriera a seguito di manutenzione La particolare struttura della Barriera OM CTR 50/07/A ha consentito un intervento di manutenzione rapido ed economico: solo 4 dissipatori solo 2 controventi sono stati sostituiti

62 Principali proprietà delle reti Peso Il lavoro delle reti Deformazione e resistenza della rete (resistenza a trazione) Deformazione e resistenza perpendicolare al piano della rete (resistenza a punzonamento) La UNI 11437:2012 è una pietra miliare. Impone nuovi passi al progettista: Confronto sulla base di prove omogenee è possibile La deformabilità della rete non è trascurabile (la più alta resistenza è trascurabile se la deformabilità è troppo elevata) Inizio della progettazione A stiff mesh minimizes the bulging!!!

63 Il lavoro delle reti Resistenza a trazione Sono ammesse due procedure 1) Con contrazione laterale impedita (tutti i tipi di rete) 2) Con contrazione laterale libera (reti in filo)

64 La ricerca OM La prova fornisce indicazioni sul comportamento delle reti nelle più frequenti situazioni e consente il giusto approccio al calcolo delle reti chiodate.

67 Prova di punzonamento Il lavoro delle reti Punch force Displacement Assestamento del tessuto Resistenza del tessuto UNI richiede il grafico forza VS deformazione che tipicamente è diviso in due tratti

68 Disposizioni vigenti a livello Nazionale D.M. 14 Gennaio 2008 (NTC 2008) Reti metalliche per il rivestimento e la protezione di pendii e/o versanti in roccia si configurano come prodotti di tipo C) ai sensi dell art. 11 delle NTC 2008, e rientrano quindi tra quei prodotti e sistemi costruttivi per i quali non esiste una Norma Armonizzata, che descriva i requisiti e le procedure per l ottenimento della marcatura CE e neppure sussiste una procedura di qualifica direttamente descritta all interno delle NTC I prodotti ad uso strutturale devono essere corredati da: marcatura CE, tramite procedura europea di ETA (Valutazione Tecnica Europea) oppure in alternativa CERTIFICAZIONE PER PRODOTTI TIPO C) Certificato di Idoneità Tecnica (CIT) emesso dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei LL.PP. sulla base di specifiche Linee Guida

69 Disposizioni vigenti a livello Nazionale

70 Disposizioni vigenti a livello Nazionale OBBLIGHI DEL PRODUTTORE I produttori sono obbligati a qualificare i propri materiali ed esibire una Dichiarazione di prestazione (DOP) e il relativo Certificato CE, rilasciate sulla base di un ETA, oppure il Certificato di Idoneità Tecnica rilasciato dal Servizio Tecnico Centrale. OBBLIGHI DELLA D.L. E onere del direttore dei lavori, in fase di accettazione in cantiere, la verifica della prescritta documentazione di qualificazione; in particolare non potranno essere impiegati nelle opere prodotti non corredati della documentazione relativa alla qualificazione dei materiali

71 Disposizioni vigenti a livello Nazionale

72 SOLUZIONI Interventi corticali con reti metalliche Rivestimento corticale Rafforzamento corticale 72

73 Progettazione interventi con reti metalliche MACRO 2 MACRO 1

74 LA RETE A DOPPIA TORSIONE Tipologie di Rete e Applicazioni Rete esagonale a Doppia Torsione del tipo 8x10 rivestita in: - Galmac (Zn+5%Al) - Galmac + PVC Caduta di piccoli blocchi ( < 30 cm); Colate di detriti di piccola entità; Erosione localizzata.

75 Esperienze

76 Esperienze

77 Reti chiodate: pratica Reticoli in fune Contour stress on the mesh with nail Il reticolo in fune determina i seguenti vantaggi: Riduce la deformazione della membrana. Riduce lo stress in corrispondenza della piastra La fune coopera bene se intessuta nella rete. Steelgrid risolve il problema

78 Tipologie di Rete e Applicazioni STEELGRID HR Rete DT con funi in acciaio verticali distanziate tra loro di 30 cm, 50 cm o 100 cm Resistenza a trazione > 170 kn/m Controllo della caduta di blocchi di dimensioni significativi (vol. 1.0 m 3 ) e di detriti.

79 Quebec, Canada Protezione di un generatore a Dam Manic 2 Esperienze

80 Esperienze Montelapiano (CH) Steelgrid HR30

81 Esperienze SR 45 Verres (Valle D Aosta) Steelgrid HR50

82 Esperienze SR 45 Verres (Valle D Aosta) Steelgrid HR50

83 Esperienze Frauenberg (Germany) Steelgrid HR30

86 Tipologie di Rete e Applicazioni Steelgrid HR PVC (30, 50, 100)

87 Esperienze

88 Esperienze

89 Tipologie di Rete e Applicazioni Pannello in funi legate con uno speciale nodo. Diametri più frequenti di 8 e 10 mm. Maglie romboidali 250x250 mm, 300x300 mm e 400x400 mm IL PANNELLO HEA Caduta di grandi blocchi (dell'ordine di metri cubi)

90 Tipologie di Rete e Applicazioni Prova di sfilamento Prova di strappo 10,3 kn 24,4 kn Le perfomance del pannello in fune HEA sno strettamente legate al comportamento del nodo

91 Esperienze

92 GRAZIE PER L ATTENZIONE Stefano Cardinali Ufficio Tecnico Officine Maccaferri Italia s.cardinali@it.maccaferri.com Tel