APPLICAZIONI CON GEOSINTETICI

Transcript

1 APPLICAZIONI CON GEOSINTETICI

2 ARGOMENTI: Classificazione dei geosintetici Terre rinforzate Rinforzo di base dei rilevati Pali in sabbia rinforzati

3 Classificazione dei geosintetici Scopo della norma: SECONDO LA NORMA pren ISO Classificazione Terminologia riferita ai diversi prodotti geosintetici Funzioni ed Applicazioni Proprietà Simbologia

4 DEFINIZIONE DEI GEOSINTETICI riferita ai prodotti Si definiscono geosintetici (GSY) tutti quei materiali in cui almeno uno dei componenti sia prodotto da polimeri naturali o sintetici nella forma di una superficie piana, di strisce o di strutture tridimensionali che vengono utilizzati a contatto del terreno e/o altri materiali, nel settore dell ingegneria geotecnica, ambientale e dell edilizia.

5 CAMPI DI APPLICAZIONI CON GEOSINTETICI FONDAZIONI E MECCANICA DEI TERRENI -Rilevati, scarpate, muri e strutture di sostegno STRADE E FERROVIE -Fondazioni, rilevati, strutture di sostegno, pavimentazioni d asfalto, drenaggi COSTRUZIONI IDRAULICHE -Dighe, canali, sponde e argini fluviali, bacini DISCARICHE -protezione e rinforzo delle geomembrane

6 CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIE PRINCIPALI FAMIGLIE DI PRODOTTI (SIGLA) GEOSINTETICI BIOPRODOTTI GEOTESSILI (GTX) BIOTESSILI (BT) GEOGRIGLIE (GGR) GEORETI (GNE) BIORETI (BN) GEOSPAZIATORI (GSP) GEOCELLE (GCE) BIOCELLE (BL) GEOMEMBRANE (GMB) GEOSTUOIE (GMA) BIOSTUOIE (BA) GEOCOMPOSITI (GCO) BIOCOMPOSITI (BC)

7 mechanical functions Principali funzioni dei Geosintetici separazione separate rinforzo reinforce Funzioni meccaniche protezione protect contenimento package Main Functions of geosynthetics

8 hydraulical functions Principali funzioni dei Geosintetici filter filtrazione drain drenaggio Funzioni idrauliche seal impermeabilizzazione in many cases combined functions: one or two decicive, others secondary (les important): e.g. reinforce & separate, separate & filter, package & reinforce etc. In molti casi si hanno funzioni combinate: Una o due decisive, altre secondarie (meno importanti): (Rinforzo & separazione, separazione & filtrazione, contenimento & rinforzo etc.)

9 PRINCIPALI FUNZIONI DEI GEOSINTETICI Drenaggio: Separazione: Filtrazione: Rinforzo: geocompositi drenanti, georeti, geonets geotessili tessuti e geotessili non tessuti geotessili tessuti e geogriglie Impermeabilizzazione: geomembrane, GCL Antierosione: georeti, geostuoie, biotessili Protezione meccanica:geotessili non tessuti, geotessili compositi, e geonets Applicazioni speciali: vari geosintetici

10 pren 10318: simboli grafici e pittogrammi - prodotti GTX GMB GGR GCO GNE GCL GCE GMA Geotessile Geomembrana Geogriglia Geocomposito Georete Geosintetico bentonitico Geocelle Geostuoia

11 pren 10318: simboli grafici e pittogrammi - funzioni separazione filtrazione rinforzo protezione drenaggio erosione barriera

12 Classificazione dei geosintetici Geotessili non tessuti (GTX-N) agugliati meccanicamente a fiocco calandrati a filo continuo termosaldati saldati chimicamente Geotessili tessuti (GTX-W) monofilamento - HaTe Filter a nastro bandella - HaTe Tape multifilamento - Stabilenka

13 Classificazione dei geosintetici Geotessili tessuti a maglia - knitted geotextile (GTX-K) geotessili ottenuti mediante la sovrapposizione di due o più gruppi di fibre, filamenti o altri elementi, legati fra di loro con un terzo filamento (Comtrac) Geotessili prodotti affini (GTP) materiali planari e permeabili di origine polimerica (sintetica o naturale) che non soddisfano la definizione di geotessile

14 Classificazione dei geosintetici Geogriglie (GCR) Materiali di struttura planare i cui elementi sono uniti in maniera regolare per tessitura o estrusione, aventi spazi aperti più grandi degli elementi costituenti di tipo tessute ( Fortrac, HaTelit, Fornit) di tipo estruse Geocompositi drenanti Materiale formato dall accopiamento di una rete tridimensionale ad uno o due geotessili filtranti planari (GCO) a nastro (GST Geostrip)

15 Classificazione dei geosintetici Georeti (GNE) - geonet Reti a struttura planare e regolare i cui elementi sono uniti per nodatura o estrusione e gli spazi aperti sono più grandi degli elementi stessi Geostuoie (GMA) - geomat Stuoie a struttura tridimensionale permeabili realizzate con monofilamenti polimerici e/o altri elementi (sintetici o naturali) assemblate meccanicamente, termicamente, chimicamente o in altra maniera per trattenere particelle di terreno, radici o piccole piante per il controllo dell erosione.

16 Classificazione dei geosintetici Geocelle (GCE) tessute estruse Geospacer (GSP) Struttura polimerica tridimensionale atta a creare uno spazio ad elevato indice di vuoto fra superfici contigue Geomembrane (GMB) flessibili (bituminose e sintetiche) rigide (HDPE) flessibili (GeoCover)

17 Classificazione dei geosintetici Geocompositi bentonitici (GCL) Geosynthetic Clay Liner Strato di Bentonite confinato tra due geotessili (NaBento) Biotessili biostuoie (BioCover) bioreti (BioNet) biofeltri

18 Tipi di polimero PP - Polipropilene PE - Polietilene PA - Poliamide PET - Poliestere PVA - Polivinilalcool AR - Aramide

19 PROPRIETA DEI GEOSINTETICI Le caratteristiche prestazionali dei geosintetici dipendono dalle materie prime impiegate ed dai processi di produzione: Comportamento meccanico - rapporto tensione/deformazione a breve e lungo termine (creep) - resistenza al danneggiamento meccanico - flessibilità per la posa Comportamento idraulico - permeabilità, porometria, trasmissività, ecc. Resistenza ai raggi UV Resistenza chimica Comportamento alla temperatura ed al fuoco

20 Proprietà caratteristiche dei polimeri: Resistenza chimica: PET PA PP PE PET = poliestere PA = poliammide PP = polipropilene - ambiente acido inorganico Ph <3 - ambiente basico inorganico ph> / PE = polietilene - solventi organici Resistenza alla temperatura: +/- +/ alta temperatura > / bassa temperatura < Resistenza UV Creep Resistenza per unità di peso Resilienza /- +/- Infiammabilità /- +/- Temperatura di fusione C Temperatura trans. Vetrosa C Densità kg/m Assorbimento umidità

21 Risvolto di ancoraggio Stuoia antierosione Cassero in rete elettrosaldata Terreno vegetale Terreno di riempimento Tirante Geogriglia

22

23

24 Idrosemina

25 Dopo 2 anni

26 RILEVATI RINFORZATI Metodi utilizzabili 1. Scavo e bonifica di materiale 2. Costruzione per stadi (pre-carico 1, consolidazione 1, precarico 2, consolidazione 2, ecc.) 3. Rilevato su pali 4. Rilevato con materiali leggeri 5. Allargamento della sezione con berme laterali (fondazione galleggiante) 6. Rinforzo con geosintetici

27 RILEVATI RINFORZATI Il rinforzo alla base di un rilevato costituisce uno degli accorgimenti più semplici per limitare le problematiche dovute alla presenza di terreni soffici. La valutazione delle modalità di intervento deve passare attraverso la definizione dei possibili meccanismi di collasso. Nel caso dei rilevati su terreni compressibili sono disponibili in letteratura diverse classificazioni che sostanzialmente fanno riferimento a meccanismi più o meno simili. (Figura da Haliburton et al., 1978)

28 RILEVATI RINFORZATI 2. Rottura per estrusione dello strato di fondazione (squeezing) (Figura da Rowe e Soderman, 1987)

29 Geotextile Reinforcement Rilevati realizzati su terreni soffici Potential Slip Surface Soft Foundation Soil Geotextile Reinforcement Rilevati realizzati su pali Piles Soft Foundation Soil Geotextile Reinforcement Rilevati realizzati su cavità Void Firm Foundation Soil

30 Rilevati realizzati su terreni soffici Lo Stabilenka intercetta le superfici di scivolamento E necessario un ancoraggio adeguato nella zona passiva a destra della superficie critica dove vanno dissipati gli sforzi di trazione assorbiti dal geotessile Lo Stabilenka determina un incremento del momento stabilizzante e, di conseguenza, del fattore di sicurezza, grazie alle tensioni sviluppate in condizioni di esercizio E molto importante analizzare le fasi iniziali e finali dell opera. Quindi, sia la resistenza a breve termine (terreno non consolidato, stato non drenato) che a lungo termine (terreno consolidato, stato di pressioni interstiziali dissipate) Potential Slip Surface Geotextile Reinforcement Soft Foundation Soil

31 Verifica della stabilità globale (Bishop) Soil c PW Designation Embankment Fill Class 6I Soft Clay Dense Gravel pv = w 2 No. layers of Stabilenka 600 w Geos 2/µ :0.60 Geos 1/µ : Ennis Bypass (Bishop analysis)

32 ASPETTI ESECUTIVI Modalità di avanzamento per la corretta esecuzione di un rilevato rinforzato su sottofondo moderatamente compressibile CBR > 1 - (e/o per modesti spessori di aggregato). (da Holtz et al., 1997).

33 ASPETTI ESECUTIVI Modalità di avanzamento per la corretta esecuzione di un rilevato rinforzato su sottofondo ad elevata compressibilità CBR < 1. (da Holtz et al., 1997).

34 ASPETTI ESECUTIVI Sequenza di costruzione per la corretta esecuzione di un rilevato rinforzato su sottofondo ad elevata compressibilità. (da Haliburton et al, 1977)

35 Rilevati realizzati su pali I pali possono arrivare al substrato buono, lavorando di punta e/o per attrito laterale. Per evitare il punzonamento dei pali nel rilevato è necessario disporre un elemento di distribuzione superficiale dei carichi. I geosintetici costituiscono una soluzione flessibile ed economica. Il geosintetico di rinforzo attraversa le zone cedevoli appoggiandosi sulla testa dei pali. In questo caso la condizione di servizio può essere la più critica per il dimensionamento. (per esempio: la limitazione degli assestamenti tra pali). La tensione di esercizio a lungo termine è la condizione più critica per il geosintetico di rinforzo che deve sopportare i carichi trasmessi dal rilevato soprastante (si trascura l apporto del terreno sottostante). Questa situazione può essere verificata per una durata di 120 anni. Piles Geotextile Reinforcement Soft Foundation Soil

36 "GENERAL CONCEPT" EMBANKMENT REINFORCEMENT PILE CAPS SOFT SUBSOIL PILES GENERAL PRINCIPLE OF REINFORCEMENT FUNCTION SURCHARGE, W S Fill: EMBANKMENT H PILES a W T T rp T rp REINFORCEMENT S Picture Source: BS 8006: 1995 PILE CAPS

37 Multi-spherical dome of H limited capacity One biaxial or two uniaxial reinforcement layers a s-a s "Dome" is multi-spherical; stress re-distribution depends on soil parameters in a precise way (experiments). Then: membrane theory. Support of soft soil via moduli of deformation; coupled differential equations. Embankments on "Piles" The "New German Method" (Draft EBGEO)

38 Two-dimensional case Embankment height, H Three-dimensional case Embankment height, H Pile cap width, a Pile cap width, a Plie spacing, s 1) Two-dimensional representation Pile spacing, s 1) Three-dimensional representation 2) Arching distribution within embankment fill 2) Arching distribution within embankment fill The Difference between 2D and 3D Representation of Reinforced Piled Embankments

39 Strada di collegamento Stockton Sud EXISTING DESIGN PROFILE (WITH 2m HIGH MOUND) 1m HIGH FENCE 1m HIGH MOUND 1 2 1m GEOGRID LOAD TRANSFER MATTRESS (SEE NOTE 2) SECTION A-A - GROUNDWORKS AND EARTHWORKS CHAINAGE (1:100)

40 kn/m A B A B A B 2 A B Mean stresses 2 Extreme mean stress -294,14 kn/m

41 1,45 1,71 Streckenachse Gleisachse Erdfall HUESKER 2,25 3,80-0,40 1:1,5 Schotter / Splitt 0/32-1,35 Untere Tragschicht (mit Pectacrete stabilisiert) -4,15-4,45-4,70-1,54-3,25 Material zerschert -3,35 PSS / FSS 0/32 1:1,8-2,50 Abriß unmittelbar beim Aufschlitzen Hohlraum nach Ausschneiden des Geogitters -5,15 Hohlraum 3,75 2,00 2,00 4,00 Geogitter Bettungsschicht 0/32 Warnanlage Bruchzustand vereinfacht

42 HUESKER

43 HUESKER

44 HUESKER

45 HUESKER

46 HUESKER