Il piano degli scavi: problematiche connesse e soluzioni tecniche. Il piano degli scavi: problematiche connesse e soluzioni tecniche

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1 Il piano degli scavi: problematiche connesse e soluzioni tecniche Il piano degli scavi: problematiche connesse e soluzioni tecniche Brescia, Brescia, Marzo Marzo Dott. Ing. A. Sanzeni alex.sanzeni@ing.unibs.it Università degli Studi di Brescia 1

2 CONTENUTI 1. Riferimenti normativi 2. Fronti di scavo 3. Opere provvisionali per il sostegno delle terre 4. Scavo in ammassi rocciosi e caduta massi 2

3 1. Riferimenti normativi 3

4 DECRETO LEGISLATIVO 9 aprile 2008, n. 81 Attuazione dell'articolo 1 della legge 3 agosto 2007, n. 123, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro. Art. 105 Attività soggette [ ] Costituiscono, inoltre, lavori di costruzione edile o di ingegneria civile gli scavi, ed il montaggio [ ] 4

5 Art. 118 Splateamento e sbancamento SEZIONE III SCAVI E FONDAZIONI [ ] Art. 119 Pozzi, scavi e cunicoli 2. Cunicoli 3. Sottomurazioni 4. Infissione pali 5. Pozzi di fondazione [ ] [ ] 5

6 Art. 120 Deposito di materiali in prossimità degli scavi SEZIONE III SCAVI E FONDAZIONI Le informazioni contenute nel Dlgs. n. 81 del 2008 (estensione e precisazione del DPR n /01/1956) sono di primaria importanza ai fini della sicurezza del cantiere con particolare riferimento agli scavi e al movimento terra È richiesto un documento che, in caso di attività particolari, illustri le operazioni che riguardano gli scavi Le indicazioni fornite dal Dlgs. n. 81 del 2008 non possono costituire materia per l approfondimento del tema degli scavi Gli scavi sono e continuano a rimanere opere facenti parte dell ingegneria civile, da studiare caso per caso in relazione all importanza dell intervento 6

7 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI DM n. 29, 14/01/08 estratto Indagini Verifiche di stabilità Opere vicine Sovraccarichi Presenza di acqua Progetto armature e opere provvisionali 7

8 Vecchia Normativa Geotecnica DM 11/03/1988 estratto Testo coordinato con la Circolare del Ministero dei LL.PP. 24/09/1988 n

9 1. Fronti di scavo 9

10 Caratteristiche generali Ambiti di applicazione: Edilizia (H=2 4m) e lavori pubblici connessi Grandi opere infrastrutturali (es: sedi stradali in trincea; H=5 10m) Cave (H=10 30m e oltre) Rottura: per taglio lungo una superficie di scivolamento (superficiale o profonda) Forze che determinano l instabilità Forza di gravità (es: peso proprio del terreno, sovraccarichi) Forze di filtrazione Scuotimento sismico (raro, in dipendenza dalla durata dello scavo) Cause che producono l instabilità (come per la stabilità dei versanti) Modifiche del profilo (l attività di scavo in sé) Modifiche dello stato tensionale (es: aumento dei carichi sul ciglio) Modifiche regime delle pressioni neutrali (es: venute d acqua, infiltrazioni, precipitazioni) Variazione nel tempo delle caratteristiche meccaniche del terreno (es: argille) Resistenza offerta: caratteristiche meccaniche del terreno/ammasso roccioso Modalità di rottura dipendono da: Natura del terreno/caratteristiche ammasso roccioso + regime acque Successione stratigrafica Geometria dello scavo/pendio (problema bidimensionale o tridimensionale) 10

11 Terreni granulari asciutti e terreni coesivi modi di rottura e metodi di analisi (Colombo e Colleselli, 2004) 11

12 (Connolly, 1997) Terreni argillosi Stabilità a lungo termine e a breve termine Condizione Scavo (scarico tensionale) Stabile Fine scavo (breve termine) Critica Lungo termine Rilevato (carico tensionale) Lungo termine Fine costruzione (breve termine) 12

13 Scavi di entità modesta, senza vincoli di spazio, assenza di falda: 3 m 3 : 1 terreno ben compatto, resistente 1 m discarica 1 m 2 : 1 2 m terreno mediamente resistente, ma ancora stabile 1 m 1 m 1 : 1 terreno franoso 1 m (SUVAPRO, 2008) 13

14 Esempio: Consiglio Federale Svizzero Ordinanza sulla sicurezza e la protezione della salute dei lavoratori nei lavori di costruzione (Ordinanza sui lavori di costruzione, OLCostr) 29/06/2005 Art Scarpate [ ] Si deve condurre una verifica di stabilità qualora: a. non si possano osservare i seguenti rapporti tra verticale ed orizzontale: 1. al massimo 3 : 1 nei terreni resistenti ben compatti e resistenti; 2. al massimo 2 : 1 nei terreni mediamente resistenti ma ancora stabili; 3. al massimo 1 : 1 nei terreni franosi; a. la scarpata sia più alta di 4 m; b. la scarpata debba [ ] essere sollecitata da carichi supplementari quali veicoli, macchine edili o depositi di materiale; c. vi siano infiltrazioni d acqua [ ] oppure se il piede delle scarpate si trova in corrispondenza della falda freatica. 14

15 Art. 55 Criteri generali min. 60 cm * * in ogni fase della costruzione (ad es. considerare la casseratura delle pareti) (SUVAPRO, 2008) 15

16 Cedimenti su terreno di riempimento Capannoni, costruzione 1984 Terreno riportato Terreno naturale Muro a mensola c.a., costruzione

17 Studio della stabilità di una trincea o scavo Indagini specifiche Ampiezza dell indagine Mezzi di indagine Relazioni sulle indagini Relazione geologica Relazione geotecnica (AGI, 1977) 17

18 Principali prove in sito e loro applicabilità L idoneità della prova è anche funzione del tipo di problema (Cestari, 1996) 18

19 Panoramica degli interventi Interventi che modificano la geometria del pendio Riprofilatura con gradonate (Connolly, 1997) 19

20 Interventi che modificano il regime delle acque (superficiali/erosione e profonde) 20

21 Interventi che modificano il regime delle acque (Colombo e Colleselli, 2004) 21

22 Interventi di tipo strutturale (Connolly, 1997) 22

23 Stabilità fronte di scavo esempio Caratteri generali e profilo Passante di Mestre Indagini disponibili: n. 1 CPTU fino a 20m n. 1 sondaggio a carotaggio continuo fino a 30m con piezometro Strato Htetto Hbase Terreno γ/γ' φ' c' Cu E E ur n [m] [m] [kn/m 3 ] [ ] [kpa] [kpa] [MPa] [MPa] 1 0,0-6,0 Argilla limosa con torba 19/ ,0-7,0 Sabbia fine 20/ ,0-8,0 Argilla limosa 19/ ,0-9,0 Sabbia limosa 20/ ,0-10,0 Limo argilloso 19/ SR ,0-14,0 Sabbia medio-fine 20/ ,0-15,0 Argilla limosa 19/ ,0-23,0 Sabbia fine 20/ Quota di falda prossima al piano campagna 23

24 Analisi stabilità scarpate Sezione A, condizioni non drenate, F min =2,32 Sezione A, condizioni drenate, F min =1,33 24

25 Dimensionamento opere provvisionali E E E E E E d= mm, z= Sezione A: Spostamento orizzontale Momento flettente Taglio (Colleselli & P., 2008) d= mm, z= M= kn*m/m, z= V= kn/m, z= M= kn*m/m, z= V= kn/m, z=

26 Opere in terra rinforzata esempio Terreno di fondazione: φ =35-38, γ=2,0t/m 3 Terreno di riempimento: φ =33-34, γ=1,9t/m 3 Assenza di falda (Sanzeni e Venturini, 2006) 26

27 1. Opere provvisionali per il sostegno delle terre 27

28 Paratie Strutture verticali relativamente sottili e flessibili immorsate nel terreno fino ad assegnata profondità al di sotto del piano di scavo; Usate come opere provvisionali e permanenti/definitive; Si distinguono: Paratie a sbalzo Paratie con ancoraggio; Tipo di elemento strutturale che sostiene il terreno; Palancole prefabbricate in acciaio; Diaframmi in c.a., pali accostati costruiti in opera o infissi, micropali; Colonne di jet-grouting Le paratie sono costruite prima dello scavo (terreno in posto, sequenza di scavo e metodi di realizzazione..); Il progetto deve prevedere il calcolo delle sollecitazioni nelle varie fasi si costruzione e in condizioni di esercizio ad opera finita; Oggetto della progettazione: profondità di infissione, ancoraggi, verifiche strutturali, stabilità del fondo scavo, spostamenti e interazione con il costruito (anche nel caso si debba abbassare il livello di falda) + STABILITA GLOBALE 28

29 Estratto DM n /01/2008 PARATIE (non trattate nel DM 88) GEO UPL HYD GEO STR GEO 29

30 Effetto dei coefficienti di sicurezza sul calcolo delle paratie 1 2 Coefficienti di sicurezza: 1. Diminuire il coefficiente K p dividendo per F=1,5 2,0 2. Aumentare profondità di infissione del 20 40% 3 NTC 08 EN φ k φ d con conseguente aumento di K a e diminuzione di K p 30

31 PALANCOLATI METALLICI 31

32 DIAFRAMMI IN CA (Fondater Pali srl) 32

33 (montella srl) 33

34 MICROPALI E TIRANTI (Fondater Pali srl) 34

35 PALI TRIVELLATI SECANTI 35

36 JET GROUTING 36

37 Schemi di supporto degli scavi Schemi di ancoraggio palancole 37

38 Esempi di profili palancole Sequenza costruttiva tirante di ancoraggio Ubicazione ancoraggi Schema illustrativo tirante di ancoraggio 38

39 Problemi al contorno Spostamenti laterali massimi, opere di sost. in argilla compatta e sabbia (Clough, 1990) Cedimenti massimi del terreno sostenuto (Clough, 1990) 39

40 Problemi al contorno (Sanzeni et al., 2004) Indagini disponibili: Estesa campagna di indagini in sito e laboratorio 0,0 7,0m: limi, argille e ghiaie, φ =25-33 c =0-60kPa 7,0 40,0: Flysch di Trieste con crostello di alterazione, φ =35 c =120kPa Depositi caratterizzati da venute di acqua ma con assenza di falda Monitoraggio: inclinometri, celle di carico, mire topografiche 40

41 Scavo in ammassi rocciosi e caduta massi Problema di rilevanza per la sicurezza delle vie di comunicazione, ma riscontrabile anche in altri campi dell ingegneria civile (es: scavi in ambiente montano, cave) Rispetto alle masse mobilitate (possono essere molto modeste), l entità dei danni può risultare enorme Il fenomeno della caduta massi rientra nei movimenti franosi sotto la tipologia di crollo = distacco di elementi lapidei di varie dimensioni da un fronte naturale o artificiale. Le cause di un crollo possono essere di origine naturale (scalzamento, erosione acqua, degradazione fisico-meccanica, decomposizione chimica) o artificiale (azione meccanica dovuta allo scavo tale da porre in equilibrio instabile alcune porzioni dell ammasso e del fronte) Fattori esterni: pressione dell acqua nelle discontinuità Gelo/disgelo Vibrazioni naturali (sisma) o indotte dall attività umana (urti, esplosioni, ferrovia) Azione esercitata da radici di alberi.. 41

42 Tipologie di movimento durante la caduta di un masso Detrito (Clerici, 2005) 42

43 Panoramica degli interventi di difesa approcci tecnico progettuali Attività preliminari: Studio geologico generale Rilievi geologici dell ammasso Limitatamente agli scavi che interagiscono con ammassi rocciosi: a) Stabilizzazione (interventi con difese attive): realizzazione di interventi atti a prevenire, impedire o limitare in modo sostanziale il distacco ed il movimento di porzioni rocciose; b) Protezione (interventi passivi): realizzazione di opere che rallentano, deviano o arrestano la caduta di porzioni rocciose, difendendo la struttura, l attività o il bene che è minacciato opere paramassi (non trattato); c) Strumentazione (monitoraggio): posa di strumenti sulla parete di origine del distacco (sistemi premonitori dell evento) o del pendio sottostante ad essa (sistemi di segnalazione dell evento); d) Inibizione dell accesso all area potenzialmente invasa dal crollo; 43

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45 (Clerici, 2005) 45

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47 Reti metalliche (Clerici, 2005) 47

48 (Clerici, 2005) Strumenti: Distometro a nastro, fessurometro, inclinometri in foro, celle di pressione/carico 48

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