nuove vie nella geotecnica - units.it

GE

OT

EC

NIC

A

Nuove vie nella geotecnicaProgetto e dimensionamento

In 13 dimensioni per carichi da progetto RM,d tra 135 kN e 2022 kN

2

• La visione (pag. 3)

• Palo autoperforante TITAN – descrizione breve (pag. 4)

• Gli accessori principali (pag. 6) - L’asta filettata (elemento portante in acciaio) - Il manicotto di giunzione - La punta di perforazione a perdere - La testa del palo

• Un’unica tecnologia per tutti i terreni (pag. 9) - Perforazione diretta e iniezione dinamica - Liquido di lavaggio e di sostegno costituito da miscela acqua-cemento - Sottosquadro al piede guidato ed ammorsamento dell’infiltrazione - Iniezione dinamica - Miglioramento del terreno - Distanziatore - Consumo di cemento, martello perforatore (pag. 14) - Pompe d’iniezione

• Rotazione – iniezione a bassa pressione (pagg. 13 + 16)

• Il palo autoperforante (pag. 15) Pali autoperforanti TITAN escavati e misurati Il diagramma carichi-deformazioni conferma Il migliore comportamento in termini di portata e cedimenti Il comportamento ad aderenza, la limitazione dell’ampiezza delle fessurazioni, la protezione alla corrosione. Comparazione con tiranti d'ancoraggio pretensionati permanenti secondo DIN 4125

• Predimensionamento del palo autoperforante (pag. 25) Portata interna del palo autoperforante Portata esterna del palo autoperforante Lunghezza del palo autoperforante Spostamento della testa del palo Carichi dinamici

• Tre sistemi collaudati di protezione alla corrosione per pali autoperforanti TITAN (pag. 30) Protezione alla corrosione standard o semplice garantita dal corpo in cemento Rivestimento Duplex Doppio strato di protezione Acciaio inossidabile – materiale n° 1.4462

• Campi d’impiego preferenziali dei pali autoperforanti TITAN (pag. 31) Per perforazioni fino ad ora incaminciate Nei tipici, usuali cantieri abbattimento dei costi di ca. il 25 % Nei cantieri ristretti e di difficile accesso

Palo autoperforante TITAN

Indice

3

A guidarci è stata la figuradi un grosso albero. Esso hauna rete di grosse e sottiliradici che lo sostengono elo ancorano al terreno senzabisogno di fondazioni.Le radici sopportano sollecitazioniesterne, verticali edorizzontali, statiche e dinamiche,momenti ed urti che agisconosull’albero.L’albero in questo modo

resiste al vento, alla neve edai terremoti. Le radici, da unlato fanno presa nel terreno,dall’altro rafforzano il terrenocreando un monolite.Si forma dunque un composito;le radici si sviluppano assiemeall’albero seguendo dei principidi dimensionamento ad oggisconosciuti.L’albero ci insegna a costruirecon il terreno usandolo con

parsimonia, a migliorare ilterreno stesso e ad armarlo.Queste nuove idee concernentila tecnica delle fondazionifurono introdotte giànel 1952 dal dott. F. Lizzi chechiamò i suoi micropali “Paliradice”.

Il palo autoperforante TITAN è un prodotto intelligente.Fu sviluppato dal 1984 per la realizzazione di pali radice, micropali,

ancoraggi o chiodature del terreno eseguiticon un’unica operazione

(brevetti DE 3400182, DE 3828335)

La visione

4

Rappresentazione schematica del comportamento assestamenti-carichi per diversi tipi di pali secondo prof. van Weele


Riassunto

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

Pali forati secondo DIN EN 1536

Pali iniettati-gettati secondo DIN EN 12699

Pali compositi iniettati secondo DIN EN 14199 (p.es. TITAN, GEWI)Modulo di rigidità Es = 65÷150 kN/mm per il calcolo dell’assestamento (vedi nel dettaglio pag. 29)

asse

stam

enti

alla

tes

ta d

el p

alo

(mm

)

Gli ancoraggi d’iniezione TITAN vengono utilizzati per pali d’ancoraggio (micropali) secondo DIN EN 14199 : 2005

In base all’impiego gli ancoraggi d’iniezione TITAN sono:

pali d’iniezione

ancoraggi passivi

tiranti

pali radice

chiodature

pali compositi

pali d’iniezione di piccolo

diametro.

Nei pali d’iniezione TITAN l’elemento portante è costituito daun tubo in acciaio nervato cheviene contemporaneamenteutilizzato come lancia di perforazio-ne a perdere, come iniettoree che poi funge da armatura inacciaio (3 in 1). In terreni morbidied in roccia disgregata, nei qualiil foro si richiuderebbe su sestesso, viene risparmiato l’inserimento della camicia utilizzando una miscela di lavaggio stabilizzante. In questo modo vieneraddoppiata – triplicata la capacitàdi messa in opera dei pali.Un ulteriore vantaggio è rappresen-tato dal fatto che l’iniezionedi stabilizzazione effettuata nella

fase di foratura è seguita immedia-tamente da quella dinamica.Senza rivestimento, tra il corpod’iniezione ed il terreno, haluogo un accoppiamento diforma. Attraverso tale aderenzaal taglio, la deformazione dellatesta del palo, sotto i carichid’esercizio rimane minima (≤ 5mm), di dimensioni simili a quelladei tiranti permanenti pretesicon lunghezza libera secondoDIN EN 1537.In questo modo, gli ancoraggid’iniezione TITAN sonoun’alternativa equivalente econveniente ai soliti ancoraggispecialmente in terreni in cui il foro si richiude su se stesso.

5


Omologazioni e perizie

Il palo autoperforante TITAN è omologato in Germania:

…dall’Ufficio Federale delle Fer-rovie Tedesche (EBA)GZ:21.41/bzb (35/98) per realiz-zazioni permanenti per la buona aderenza al taglio e la protezione semplice alla corrosione.

...dall’Istituto Tedesco per la Tecnica delle Costruzioni di Berlino (DIBt) Z-34.14-209 pali iniettati TITAN e Z-34.14-203 palo iniettato (palo composito) TITAN 30/11.

6

dado a sferaesagonale

piastra

manicotto di

elemento portante in acciaio

punta di perforazione


Gli accessori principali

trave di testa

testa del palo

zona attiva

zona passiva

tubo di protezione liscio in HD-PE

zona filtrantecemento

superficiedi scorrimento

corpo d’iniezione copriferro in cemento min. 20 – 50 mm

D > d + 75 mm per ghiaia media e grossa d + 50 mm per sabbia e ghiaia sabbiosa d + 25 mm per terreni coerenti d + 10 mm per roccia disgregata

d

D

terreno cementato

zona filtrantecemento

bulbo in cemento

elemento portante in acciaio

distanziatore

giunzione

7

TITAN 73/53

GEWI 50

50-Ø 73-Ø

130-Ø

per palo autoperforante un tubo è staticamente più vantaggiosodi una barra piena

200-Ø

scanalatura per lubrificazione

11Ø 30Ø TITAN 30/11

78Ø 103Ø TITAN 103/78

La barra nervata costituisce l’elemento portante in acciaio 1. Impiego di un tubo come elemento portante in acciaio. Dal punto di vista statico, per quanto concerne le sollecitazioni da momento (flessione a carico di punta) e pressione trasver- sale, nonché relativamente all’aderenza in terreni morbidi, l’utilizzo di un tubo risulta più conveniente rispetto all’utilizzo di una barra piena della stessa sezione.

2. Produzione conveniente di un’asta e di una punta a perdere. In questo modo vengono elimi- nate 2 operazioni durante la messa in opera: l’introduzione dell’elemento portante in acciaio e lo sfilamento del rivestimento. Forando in successione diversi strati di materiale, detriti di roccia, materiale di riporto, legno o radici, la perforazione diretta costituisce un netto vantaggio venendo meno lo sfilamento del rivestimento.

3. Utilizzo dell’elemento portante in acciaio per l’iniezione dal fondo del foro garantisce un riempimento forzato e completo del foro e di tutte le fessurazioni semplifi- cando l’operazione d’iniezione rispetto ai sistemi che prevedo- no l’introduzione di un tubo d’iniezione, lo sfiato dell’aria o una reiniezione.

4. Impiego di un acciaio da costruzione a grana fine S 460 secondo DIN EN 10210-1 ad elevata resilienza – minimo 39 Joule – rispetto agli acciai da tirante ad alta resistenza e trefoli (resilienza di 15 Joule) o anche alle fibre di vetro. L’elemento portante in acciaio soddisfa le disposizioni della DIN 488 sull’acciaio da costruzione e l’allungamento alla rottura A10 ≥ 10%. L'acciaio da costruzione a grana fine non è soggetto all'incrinatura da tensioni interne ed alla tensocorrosione; resiste alle sollecitazione di flessione. E’ saldabile.

E’ stato dimostrato che perfo- rando a rotopercussione (entro i limiti previsti) non si hanno danneggiamenti.

5. Si può scegliere d’impiegare un acciaio inossidabile INOX omologato in base all’omologazione generale per la sorveglianza dei lavori di costruzione n. Z-30.3-6 materiale n. 1.4462 per problemi particolari di corrosione come nei casi di risanamento di tunnel, in presenza di acque montane aggressive, per fondazioni su pali in discariche ecc., dove non può essere garantito un copriferro continuo. La lavorazione viene notevolmente semplificata rispetto agli ancoraggi permanenti provvisti di tubo ondulato in plastica iniettato; in special modo per quanto riguarda gli accoppiamenti e la realizzazione della testa dell’ancoraggio.

6. Realizzazione della nervatura come per l’acciaio da costruzione secondo la DIN 488 o ASTM-A 615. La superficie della nervatura (sotto i 45° rispetto all’asse dell’asta) evita sforzi da sfaldatura;

in questo modo le tensioni di trazione sull’anello del corpo d’iniezione rimangono più basse e l’ampiezza delle fessure viene contenuta, al carico d’esercizio, sotto i richiesti 0,1 mm; nettamente al di sotto della ampiezza delle fessurazioni nel corpo d’iniezione degli ancoraggi con filettatura R32 secondo ISO 10208, i quali sono impiegabili solo per opere provvisionali nella costruzione di tunnel.

7. La filettatura continua garantisce lunghezze a misura, accoppiamenti, pre- tensione e scarico in qualsiasi punto dell’elemento portante in acciaio. Il passo della filettatura auto- bloccante sotto i 6° (tg 6° ≤ 0,1) permette di risparmiare 2 contro- dadi davanti ad ogni manicotto di giunzione.

8

Manicotto di giunzionecon stop centrale; con guarni-zione; con marchiatura secondo ISO 9001; trasmissione ottimale dell’energia d’urto attraverso il serraggio contro lo stop centrale. Rispecchia le prescrizioni della DIN 1045 18.6.5 “Giunzioni a vite per l’acciaio da costruzione”.Il riempimento della filettatura con malta di cemento impedisce la cor-rosione in fessura e lo slittamento.

Punte di perforazionea perdere.

Testa del paloLa testa del palo è generalmente incorporata nel getto (trave di testa, fondazione, platea) o fissata a costruzioni in acciaio (palancolata, corrente).La testa del palo incorporata nel getto è realizzata spesso impie-gando una piastra di testa inserita sull’elemento portante in acciaio e fissata mediante dadi esagonali a sfera. Sono da eseguire le verifiche della pressione locale, al punzo-namento e della flessione della

Tipi di punte:

piastra di testa. Nell’ancoraggio di palancolate, si utilizza la piastra per elemento a sfera con il relati-vo elemento a sfera con i quali si può realizzare una compensazione per inclinazioni fino a 45° rispetto all’orizzontale.Ausili per il dimensionamento rela-tivi ad entrambi i casi, si trovano nel prospetto “Varianti standard – Testa del palo”.

Ambito d'impiego:

Punta per terreno argilloso:

Punta a croce:

Punta a bottoni:

Punta a croce con inserti in carburo:

Punta a bottoni in carburo:

Punta con centra-tore con inserti in carburo:

argilla, terreno sabbioso-coerente, terreno misto senza ostacoli < 50 S.P.T.

per sabbia e ghiaia stratificatecompatte con ostacoli > 50 S.P.T.

per roccia disgregata, filladi, scisti; resistenza < 70 MPa

per dolomite, granito, arenaria,resistenza 70 – 150 MPa

per cemento armato o roccia –resistenza > 70 MPa

per superfici di separazione eperforazioni a stabilità direzionale(deviazione < 2 % della lunghezzae slitta < 4,2 m)

tutte con fori (Venturi)S.P.T. Standard Penetration Test

Per ogni tipo di terreno è disponibi-le una punta di perforazione adatta. Se il terreno rivela caratteristichediverse da quelle di progetto,normalmente è sufficientecambiare soltanto il tipo di punta di perforazione per proseguire i lavori.La resistenza a compressione della roccia, a causa delle praticamente sempre presenti superfici di se-parazione, è sempre nettamente inferiore alla resistenza propria del minerale. Come regola di massima si può assumere che la resistenza a compressione della roccia sia solo il 10% fino al 20% della resistenza propria del minerale.

9


Tecnica di posa

Un’unica tecnologia per tutti i terreni

Perforazione direttacon fluido di lavaggio (acqua, aria, sospensione di cemento) fino al completamento della perforazione

a/c ~ 0,7 - 1,05 - 20 bar

Iniezione dinamicacon sospensione di cemento

a/c ~0,4 - 0,520 - 60 bar

D

I valori riportati sono valori indicativi e possono divergere in funzione della lunghezza del palo, delle caratteristiche del terreno e delle condizioni del cantiere.

10

I parametri più importanti del processo

1. Il liquido di lavaggio e di sostegno è una pasta di cemento con un rapporto acqua su cemento a/c = 0,7 – 1,0 (p. es. 70 litri di acqua su 4 sacchi di cemento di 25 kg). E’ importante osservare la fuo- riuscita del liquido di lavaggio dalla bocca del foro che non deve interrompersi e perdersi nel terreno. Con l’usuale pressione (alla pompa) da 5 fino a 20 bar viene filtrata l’acqua ed il cemento stabilizza il foro; un dato pratico noto dai diaframmi

secondo DIN 4126 e pali perforati di grosso diametro secondo DIN 4014. Il residuo di filtrazione può essere denominato ancheiniezione primaria la quale migliora l’aderenza a taglio tra corpo d’iniezione e terreno. Il cemento si compatta con la struttura delterreno. Analogamente a quanto avviene nell’impiego dello Spritz-beton, la parete del foro viene rive-stita subito con cemento.Diversamente da quanto avviene invece nel caso di perforazione con martello a fondo foro con lavaggioad aria o nel caso di foro rivesti-to; la parete del foro non subisce dunque un’aerazione ed un rilassa-mento. Il liquido di lavaggio estrae i detriti di perforazione che possono

essere osservati soltanto setac-ciando lo stesso liquido di lavaggio.

tipo di terreno tipo lavaggio

zona filtrantetramite iniezioneprimariacon cemento

lava

ggio

for

o

Erosione (allar-gamento del foro per distac-co del terreno)

Impiego di additivi di lavaggio nella stabilizzazione di perforazioni in falda• per migliorare l’aderenza qs• per mantenere aperto e stabilizzare il foro• per far fuoriuscire i detriti di perforazione

La tabella sopra è stata estratta dal “Regelwerk W 116” del DVGW (regola-mento W 116 dell’Associazione Tedesca Settore Gas ed Acqua). Nella realizzazio-

ne dei pali d’iniezione TITAN la scelta del procedimento adatto deve avvenire di volta in volta in base al progetto spe-cifico. In limo e argilla, nell’utilizzo degli

additivi di cui sopra, si potrebbe formare un piano di scorrimento che potrebbe portare ad una diminuzione della portata dei pali (diminuzione dell’aderenza).

ghiaiaLavaggio di riempimento pasta di cemento a/c ~ 0,3 ÷ 0,4 con ausilio d’iniezione 2% Flow Cable

sabbia

limo

terreno misto,argilloso – limosoJc = 0,5p. es. loess

argillacompattaJc > 1,0

arenaria

con a/c ~ 0,7 – 1

additivo di polimeri CMC,inibitore per argilla,senza entrare in soluzione gli aggregati argillosi vengono estratti con il lavaggio

additivo di polimeri,ca. 1 ÷ 2 kg/m3

lavaggio o lavaggio con aria

a/c ~ 1 per lubrificare ed ottenere un buon avanzamento

11

2. Sottosquadro al piede guidato ed ammorsamento dell’infiltrazioneTutte le punte di perforazionepresentano dei fori di lavaggiolaterali attraverso i quali può venir realizzato il taglio della sezione d’iniezione.

I corpi d’iniezione estratti hanno evidenziato, attraverso le carat-teristiche fisiche e dimensionali (il diametro del corpo d’iniezione presenta dimensioni fino a 2 volte il diametro della punta di perfora-zione), che il getto radiale di lavag-gio taglia anche se si perfora a pressioni basse. E’ da riconoscere un’analogia con il “jet grouting” ed il “compaction grouting”.3. Iniezione dinamicaViene così definita l’iniezione rea-lizzata con contemporanea rota-zione della punta differenziandosi dall’iniezione “statica” all’interno di un foro rivestito che avviene senza rotazione dell’iniettore. L’iniezione avviene utilizzando una pasta di cemento con rapporto a/c 0,4 senza eccesso d’acqua. Attraver-so tale sospensione densa viene rimosso il liquido di sostegno. La rimozione del liquido di sostegno ha termine quando dalla bocca del foro fuoriesce la sospensione

densa. Nella fase finale dell’iniezione si nota un incremento della pressioned’iniezione a conferma chela realizzazione è ben riuscita.L’incremento della pressioned’iniezione nonostante la boccadel foro sia aperta si spiega conle leggi di Darcy. All’operatorecon esperienza nel settore taleprocesso è noto con il nome di“Festbohren”. L’incremento dipressione si può forse spiegareassumendo che tra l’asta rotanteed il foro la pasta di cementorisalendo ed iniziando il processo di presa vada a formare un“blocco” naturale che lavora inmodo analogo ad un “packer”.Quando la pressione d’iniezioneraggiunge i valori indicati si creauna più che sufficiente aderenza.Per questo motivo sui protocolli,in linea con la ISO 9001, è dariportare la pressione d’iniezionefinale.

Ø punta Ø punta Ø punta Ø punta

bulbo> 1,3 x Ø punta

bulbo> 1,2 x Ø punta

bulbo> 1 x Ø punta

bulbo≤ Ø punta

Cemento molto buono Stabilizzazione del terreno Cemento buono Cemento scadente

terreno interessato da un

po' di cemento

Stabilizzazione del terreno

Avanzamento in perforazione

Lavaggio e pressione

Cemento con inclusioni di terreno cementomeno compatto

coperturascarsa dicemento

Molto buono:lavaggio min. 2 volteeavanzamento ca. 0,3 m/min

Buono:lavaggio min. 1 voltaeavanzamento ca. 0,5 m/min

scadente:senza lavaggioeavanzamento ca. 1,0 m/min

insufficiente:senza lavaggiosenza pressioneeavanzamento troppo rapido > 1 m/min

12

Controllare e pretensionare

pressa a stantuffo

pompa a mano

manometro

manicotto di giunzione chiave

dado esagonale a sfera

rondelle a cuneo

Forare ediniettare

guidaper tubo

tubo ad altapressione 3/4´´fino a 100 bar

Perforazione a rotopercussione con lavaggio

lavaggio

manicotto contesta di lavaggio

Il montaggio dell’elemento di bloccaggio della testadi lavaggio deve essere effettuato conmolla allentata a manicotto inserito!

raccordo filettatoRd 32 x 1/8´´

Acqua o aria in rocciaLavaggio con cemento per sabbia o ghiaiaAria (ca. 12 + 17 m³/min.) per argilla

rubinettoRd 32 x1/8´´

Stazione d’iniezione adatta

12 fino 16 giri/min.

1-m

400 fino 600 mm øbulbo

punta per argilla con ugello in carburo

TITAN 40/16limite di snervamento 525 kN

Iniezione a rotazione con bassa pressioneTITAN MONOJET 200

resistenza allacompressione

cemento/argillaßw 12 N/mm²

(12 MPa)

slitta forail prossimo palo

40 mm/seco

2,40 m/min

13

attrezzaturatipica suun cantiere

4. Miglioramento del terreno. Attraverso la perforazione a rotopercussione con lavaggio a miscela di cemento densa si ottiene un dislocamento del terreno come nel caso dei pali costipatori. L’azione d’assieme dei pali migliora la coesione del terreno e porta ad un comportamento del terreno quasi plastico.

5. Distanziatori Davanti ad ogni dado di

giunzione va posizionato un distanziatore al fine di garantire un copriferro uniforme minimo di 20 mm come prote-

zione alla corrosione. Inoltre il distanziatore dà stabilità direzionale durante la perforazione.

14

TITAN 30/16 Atlas Copco BBE 57-01; COP 1036, 1038; 1238; SIG PLB 291 A; 35 I/min. di pompaggioTITAN 30/11 TAMROCK HL 438; MONTABERT T 285; MORATH HB - 70; con dosaggio

Krupp HB - 11; TEI HEM 300 HT d’acqua

TITAN 40/16 Atlas Copco BBE 57-01; COP 1036, 1038; 1238; SIG PLB 291 A; 50 I/min TurbomiscelatoreTITAN 40/20 TAMROCK HL 438; MONTABERT T 285; MORATH HB - 70; Krupp per miscela HB - 11; HB 103, HB 28; HB 30; KLEMM 4053;TEI HEM 300 HT colloidale

TITAN 52/26 COP 1238; MORATH HB - 70; KRUPP HB 103, HB 28, HB 30; 70 I/min. 2 Serbatoi KLEMM 4053; TEI HEM 500 DR

TITAN 73/53 KRUPP HB 103, HB 30, HB 40, HB 50; KLEMM 4053; 6012 A 90 I/min Pompa a doppioTITAN 73/56 stantuffo tuffante

TITAN 103/78 KRUPP HB 40, HB 50, HB 60; KLEMM 4053, 6012 A 120 I/min. Fino 100 barTITAN 103/51 Fabr. Häny

Obermann Morath

Martelli perforatori adatti Pompe d'iniezione adatte

Avanzamento: 0,3 ÷ 1,0 m/min., giri ca. 50/min., pressione di lavaggio 10 ÷ 15 bar.Avvertimento: In confronto alla foratura per fori di mine si consiglia di ridurre l’avanzamento

e la percussione di ca. 1/3.

Per terreni coerenti, p. es. loess, terreni misti limoso-argillosi, è consigliable l'impiego di cementi espansivi già pronti p. es. CIMEX 15. Sotto la pressione

d’espansione lo strato limite consolida più rapidamente.Per fori verticali verso l’alto è consigliabile l’impiego di malte tixotropiche per ancoraggi

p. es. WILMIX LAWINA 98.

Valori indicativi per il consumo prevedibile di cemento CEM 32,5 R in base a valori empirici (fresco, macinato fino)

TITAN 103/51

TITAN 103/78

TITAN 73/56

TITAN 73/53

TITAN 52/26

TITAN 40/20

TITAN 40/16

TITAN 30/11

TITAN 30/16

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

kg/m cemento per rapporto acqua/cemento = 0,5

un consumo superiore dipende dalle caratteristiche del 0,8terreno e dovrebbe essere pagato a parte.

Stazione di

pompaggio con

dosaggio acqua

kg/m cemento per rapporto acqua/cemento =

I valori riportati sono valori indicativi e possono divergere in funzione della lunghezza del palo, delle caratteristiche del terreno e delle condizioni del cantiere.

palo TITAN 40/16

diametroeffettivo

2 x r

mm

148,33 149,92 150,24 147,70

149,05

fattore diallargamento

(r x 2)/110

mm

1,35 1,36 1,34 1,32

1,35

copriferro

2 x r - 40 2

mm

54,17 54,96 55,12 53,85

54,52

raggiobulbo

u2 x π

mm

74,17 74,96 75,12 73,85

74,52

perimetrocalcolato

u

mm

466,0 471,0 472,0 464,0

468,3

sezione 4 sezione 5 sezione 6 sezione 7

valore medio

punta per terreno argilloso Ø 110 mm

palo TITAN 73/53

diametroeffettivo

2 x r

mm

175,07 175,07 173,80

174,65

fattore diallargamento

(r x 2)/130

mm

1,35 1,35 1,34

1,34

copriferro

2 x r - 73 2

mm

51,04 51,04 50,40

50,82

raggiobulbo

u2 x π

mm

87,54 87,54 86,90

87,32

perimetrocalcolato

u

mm

550,0 550,0 546,0

548,7

sezione 1 sezione 2 sezione 3

valore medio

punta a croce Ø 130 mm

15


1

2

3

4

180-–-220-mm Ø 180-–-220-mm Ø

1. Ancoraggi d’iniezione TITAN scavati e misuratii

Corpi estratti degli ancoraggi d’iniezione stessi evidenziano l’accoppiamento con il terreno, la maggiorazione del diametro rispetto al diametro della punta di perforazione, un copriferro uniforme.

Nella foto si nota il fattore di maggiorazione pari a ca. 1,3 volte il diametro della punta di perforazione relativamente ad un corpo

d’iniezione in terreno coerente. Cantiere di Casaramona a Barcellona / Spagna, ca. 200 ancoranggi d’iniezione TITAN estratti.

Corpo d’iniezione scavato TITAN 103/78Sabbia sciolta molto fina, 40 m sotto il livello dell’acqua, qc = 15 MPa

① Nucleo = costituito da cemento Portland, qualità B 25, res. a compressione > 25 N/mm2

② residuo = costituito da cemento filtrato, rivestimento di filtrazione di sostegno, gli anelli chiari e scuri evidenziano i diversi rapporti a/c③ accoppiamento di forma con il terreno④ parte centrale dell’asta con copriferro uniforme.

r =

r =

16

Realizzazione di corpi d’iniezione armati di diametro maggiore in terreni morbidi come argilla, creta, limo ecc. Con un autoperforante TITAN 40/16 si raggiunge p.es. un diametro di ca. 400 mm impiegan-do una punta per iniezione ad alta pressione per argilla da 110 mm provvista di un ugello in carburo.

Una costruzione composita che si dimensiona con i criteri del cemen-to armato, costituisce una variante del metodo d’iniezione ad alta pressione (jet grouting) ed impiega un’asta di perforazione a perdere.

Punta per argilla per iniezione ad alta pressione del diametro di 110 mm provvista di un ugello in carburo del diametro di 3,5 mm per una portata di 100 l/min ad una pressione d’iniezione di 200 bar.

17

Il masso erratico perforato ed estratto dà un’ideadella potenza di perforazione in caso di ostacolipresenti nel terreno.

Corpo d’iniezione scavato relativo ad un palo d’iniezione TITAN 73/53; viene evidenziato che il diametro del palo risulta pari al doppio del diametro della punta di perforazione; si nota il tipo di accoppiamento con il ter-reno, il copriferro privo di inclusioni di terreno anche in terreni coerenti.

18

Perforazione sotto i 15° d’inclinazione rispetto all’orizzontale, strati di sabbia di media compattezza, resistenza di punta qc= 6 MPa

Prova di carico del 01.08.’01Palo 10 realizzato il 08.03.’01Krefeld, 09.01.’02

19

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 forza di trazione Tn (kN)

inclinazione del chiodo α

zona verde= 45° +

portata esterna — — K-1aderenza terreno —x— K-2portata interna — — K-3resistenzaalla flessione — — K-4

α

.

inna

lzam

ento

(mm

)

deformazionipermanenti

deformazionipermanenti

F=forza di trazione

Palo composito con perforazione incamiciataElemento portante in acciaio Ø 40 mm

Camicia estratta Ø 133 mm

battuto con punta

sabbia limacciosaS.P.T. 20 battute

sabbia limacciosaS.P.T. 20 battuteforza di trazione

F=forza di trazione

autoperforanteTITAN 73/53

senza camicia, con sospensione di cemento come liquido di lavaggio e di sostegno

Diagrammi carichi – deformazioni relativi a pali iniettati lunghi 7 mNella stessa sabbia limacciosa

confronto tra un palo composito (elemento portante in acciaio Ø 40 mm) riempito a gravità ed un palo TITAN 73/53 iniettato con una sospensione di cemento a/c ~ 0,7 in fase di perforazione e successivamente a/c ~ 0,4 ad una presssione di 60 bar.

Gli ancoraggi d’iniezione e lechiodature vengono valutati inbase al loro comportamento diassestamento sotto carico.L’attrito sulla superficie di aderenzarisulta da 2 a 5 volte superiorea quello che si ottiene peri pali battuti o per pali gettati inopera non iniettati o per paliiniettati incamiciati. Per gli stessiterreni e carichi, gli assestamentisi presentano nettamente inferiori.Le deformazioni a taglio sulla superficie di aderenza corpod’iniezione – terreno determinano

gli assestamenti permanenti chelimitano l’idoneità all’uso. Gliassestamenti elastici rimangonogeneralmente al di sotto dei5 mm per carichi d’esercizio nonsuperiori ai 500 kN. Il modulo dirigidezza per gli ancoraggi d’iniezione TITAN, è stato misuratotra i valori di 50 ÷ 150 kN/mm;in modo crescente dai terrenicoerenti alla sabbia e alla ghiaia.Gli ancoraggi d’iniezione TITANrisultano migliori anche perquanto riguarda la resistenza altaglio. L’elevato momento d’inerzia

dell’elemento portante inacciaio, della pressione trasversaleammissibile come l’iniezioneforzata dalla parte più bassa delforo ed il riempimento sottopressione di tutti i vuoti migliorala realizzazione e la resistenzaal taglio. Quanto più è rigido ilchiodo, tanto meno sarà necessario armare a taglio per l’attivazione della sollecitazione normale nel chiodo.

Il diagramma carichi – deformazioni conferma il migliore comportamento relativamente a portata ed assestamenti

Diagramma d'interazione per chiodi TITAN 30/11derivante dai 4 criteri di rottura secondo Schlosser

φ2

Ø 149 ·/· Ø 234

Pal

o co

mpo

sito

Ele

men

to p

orta

nte

in

acci

aio

Ø 4

0 m

m

100

80

60

40

20

0

possibilità di miglioramentop. es. punte più grandi

forza trasversaleTc (kN)

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225

0

-500

-1000

-1500

-2000

-2500

-3000

20

Risultati di prova FOREVER(Programma di ricerca nazionale francese)

su pali dal 1993 fino al 2001

carico di compressione (kN)

deformazione(1/100 mm)

Confronto di diversi sistemi di micropaliin terreno sabbioso di Fontainebleau

Prove di compressione

- - + - - palo M2– + – palo M3—x— palo M8— — palo M9···· ···· palo M10 palo M11 R-SOL palo M12 R-SOL palo M13 R-SOL— — palo ISCHEBECK Nr. 1— — palo ISCHEBECK Nr. 2

tipo superficie corpo portata limite (kN) per aderenza d’iniezione (m²) 10 mm di assestamento (kPa)

M 1 II¹ 1,88 140 68

M 2 II¹ 1,90 > 122 > 58

M 3 II¹ 1,82 106 52

M 8 II² 1,75 95 49

M 9 II² 1,76 > 88 > 45

M 10 II² 1,69 102 55

M 11 R-Sol 1,53 95 56

M 12 R-Sol 1,58 145 83

M 13 R-Sol 1,57 136 78

I 1 Ischebeck 1,81 146 73

I 2 Ischebeck 1,77 145 74

S II 1,99 108 50

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

21

fre

que

nza

cum

ulat

iva

(%)

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08ampiezza fessurazioni (mm)

Corpo d’iniezione TITAN 30/11 sezionato. La diversa dilatazione della barra in acciaioe del corpo d’iniezione in cemento viene compensata attraverso la formazione di microfessureche partono da ogni elemento del filetto. Microfessure ad andamento radiale< 0,1 mm sono da considerare insignificanti. Il grafico sottostante evidenzia il rapportotra frequenza di formazione delle microfessure e la loro ampiezza in funzione dei carichi.

Prove di trazione con misurazionedell’ampiezza delle fessurazioni su ancoraggi/micropali TITAN escavati – Politecni-co di Monaco di Baviera, Prof. Dr.-Ing. Zilch, Prof. Dr.-Ing. Schießl

Caratteristica per l’aderenza al taglioè la superficie relativa della nervatura fR = altezza nervatura distanza nervatura

p. es. fR = 1,7 = 0,13 13 per TITAN 30/11

2. Il comportamento adaderenza, la limitazionedell’ampiezza dellefessurazioni, la protezionealla corrosione1. Comportamento ad aderenza. Lo sviluppo per i pali e gli ancoraggi, analogamente a quanto avvenuto per il ferro d’armatura, passato dal ferro liscio al ferro nervato, porta dai tubi lisci ai tubi nervati.

Una superficie di nervatura relativa elevata – prossima all’ottimale: fR = 0,15 – garantisce un’aderenza al taglio molto buona da cui deriva una ridotta sollecitazione di trazione sull’anello del corpo d’iniezione, sollecitazione responsabile della formazione delle fessurazioni longitudinali. La superficie della nervatura sotto i 45° rispetto all’asse della barra evita sforzi da sfaldatura nel corpo d’iniezione. Gli ancoraggi d’iniezione TITAN adempiono le prescrizioni di cui alle DIN 488 e alle ASTM-A 615.

2. Limitazione dell’ampiezza delle fessurazioni < 0,1 mm. Secondo DIN 4128 “Pali d’iniezione” 9.2 viene prescritto il contenimento dell’ampiezza delle fessurazioni al di sotto di 0,1 mm. Attraverso diverse verifiche sull’ampiezza delle fessurazioni effettuate su pali TITAN iniettati ed estratti è stato dimostrato che tale prescrizione viene sempre rispettata. Una distribuzione omogenea delle fessurazioni trasversali di ampiezza limitata è probabil- mente favorita dalla particolare forma del corpo d’iniezione realizzato mediante perforazione senza rivestimento.

3. Semplice protezione alla corrosione Con min. 20 mm di copriferro, secondo DIN 4128 “Pali d’iniezione”, per gli ancoraggi d’iniezione TITAN si ottiene la semplice protezione alla corrosione in quanto è verificato che l’ampiezza delle fessurazioni, alla prova di trazione, rimane inferiore a 0,1 mm. La norma europea DIN EN 14199 micropali prescrive per elementi portanti in acciaio un copriferro di 20 mm per pali compressi e di 30 mm per pali che lavorano a trazione. Gli ancoraggi/micropali TITAN rispondono dunque già oggi alle prescrizioni delle future regolamentazioni europee.

22

0,6’’ (15,7 mm)

ca. 5 mm

dal punto di vista statico, mentrenon si conoscono casi di danneggiamento relativi agli an-coraggi d’iniezione. Gli ancoraggi d’iniezione TITAN presentano, sen-za pretensionamento, gli stessi va-lori di deformazione degli ancoraggi permanenti pretensionati. Gli anco-raggi d’iniezione non necessitano di alcuna lunghezza libera. Il terreno morbido al di sopra della superficie di scivolamento bassa non porta tutto il carico, ma porta soltanto quel carico che non provocarottura. Il carico viene trasmessosulla lunghezza dell’ancoraggio rigido fino a quando il terreno nonoffre una resistenza all’estrazionesufficiente. La lunghezza “libera”effettiva sulla quale solo una parte

del carico viene portata dal terrenoviene a determinarsi inevitabilmentein base alla qualità del terre-no. Lo spostamento della testa dell’ancoraggio risulta essenzial-mente da tale lunghezza libera“effettiva” che dipende dal terrenoprima della superficie di scivola-mento bassa e dalla distribuzionedel carico sull’elemento portante in acciaio. Secondo DIN 1054 : 2005 “Verifiche sulla sicurezza delle opere in terra e fondazioni” nel di-mensionamento dei pali permanenti e dei pali d'ancoraggio TITAN la lunghezza di aderenza risulta ugua- le alla lunghezza totale. In terreni morbidi, secondo DIN 4085 e EAB, entrambi i sistemi rappresentano degli appoggi equivalenti per opere di sostegno.

Ancoraggio secondo DIN 4125 oppure DIN EN 1537con trefoli 0,6” (15,7 mm Ø) acciaio 1570/1770caratteristiche tecniche:

limite di snervamento fyk = 1570 N/mm²carico unitario di rottura fzk = 1770 N/mm²allungamento alla rottura A10 = 6%modulo E Ep = 195 kN/mm²sezione nominale Ap = 150 mm²

ε1 = ∆lf = fyk

l Ep

La rigidità all’allungamento dell’acciaio per tiranti rispetto

all’acciaio da costruzione è pari solo a ca. 1/3 ε2 = 2,38 = 0,3 ε1 8,05

Esempio di calcolo:

ancoraggio permanente FW = 400 kNcon carico di esercizio

lunghezza di ancoraggio libera lf = 6 m

3 x trefoli 0,6”

spostamento elastico ∆l sulla testa di ancoraggio senza pretensionamento∆l

= FW x LF

= 400 x 6000

= 27,3 mm EP x 3 x AP 195 x 3 x 150

spostamento elastico ∆l sulla testa di ancoraggio con un pretensionamento di 80 %

∆l = 27,3 x (1 - 0,8) = 5,46 mm

La tecnica di pretensionamentoper gli ancoraggi permanenti si èsviluppata molto negli ultimi 40anni ed è considerata molto attu-ale. Quando sono prescritti anco-raggi permanenti, gli ancoraggi d’iniezione sono spesso lasoluzione più logica ed economi-camente più conveniente. Gli ancoraggi permanenti realizzati in acciaio ad elevata resistenza (p.es. con tensione di snervamento di 1570 N/mm²) presentano degliallungamenti ammissibili pari aca. 3 volte quelli dell’acciaio dacostruzione e lavorano esclusiva-mente a trazione.

A causa degli allungamenti rilevanti,tali ancoraggi devono venire pretesiin modo da limitare gli stessiallungamenti quando sottoposti alcarico di esercizio. Inoltre a causadi tali allungamenti, per non coin-volgere il terreno, è necessaria unalunghezza di ancoraggio libera,ossia un “isolamento” rispetto allaparte attiva del terreno.

Al contrario, gli ancoranggi d’iniezione sono da vedere come una costruzione in cemento armato a stretto contatto con il terreno.L’armatura, non pretesa, ed anchein testa, presenta un copriferrocontinuo a protezione dalla corro-sone. Per gli ancoraggi d’iniezionenon sono necessari (con il conse-guente risparmio in termini econo-mici) i controlli permanenti previstidalla DIN 4125 parte 2a.

Il pretensionamento degli ancoraggipermanenti può portare a deiproblemi che non si riscontranonel caso degli ancoraggi d’iniezione. Con il pretensionamen-to possono aver luogo, attraverso degli slittamenti imprevedibili, dellepressioni trasversali sugli ancoraggitensionati per contrastare le quali le deformazioni ancora disponibili (duttilità) degli ancoraggi perma-nenti non sono più sufficienti.

Casi di danneggiamento sullalunghezza libera ed in corrispon-denza della testa di tali ancoraggipermanenti sono noti e valutati

Confronto con ancoraggipretensionati a trefolisec. DIN 4125

Rigidità all’allungamento dell’acciaio per tiranti

ε1 = 1570 = 8,05 195

Rigidità all’allungamento dell’acciaio da costruzione 500/550

ε2 = fyk

Ep

ε2 = 500 210

ε2 = 2,38

23

terreno/roccia

terreno/rocciasuperficie di

scorrimento attiva

superficie di scorrimento bassa

bulbo d’iniezione

Palo autoperforante secondo DIN EN 14199 (prima DIN 4128)

• iniettato su tutta la lunghezza• non pretensionato• Testa del palo inserita nel getto

foro lavato

lunghezza diancoraggio libera

bulbo d’iniezione

ancoraggio

Elemento strutturale

Ancoraggio permanente secondo DIN EN 1537 (prima DIN 4125)

• lunghezza di ancoraggio libera• pretensionato• testa di ancoraggio accessibile

superficie di scorrimento attiva

N – andamento della forza

superficie di scorrimento

bassa

N – andamento della forza

Elemento strutturale N – andamento della forza

24

rottura progressiva nel terreno fino all’equilibrio

kNm²

qs max

sabbia compatta

estensimetro

limo con fascie di argilla

lunghezza di trasmissione della forza l

formazione delle microfessurazoni nel corpo d'iniezione

lunghezza "libera" effettiva

lunghezza palo L

qsF

F

qs

ader

enza

sup

erfic

iale

qs

Trasmissione del carico nel palo d'ancoraggiomisurato con estensimetro

Misurazione dell’allungamento dell’acciaio sulla lunghezza dell’ancoraggio con estensi-metro inserito all’interno dell’elemento portante in acciaio. La lunghezza “libera” effettiva del palo corrisponde alla lunghezza “libera” attiva dell’acciaio lfs degli ancoraggi iniettati secondo DIN 4125 ed è dimensionata e verificata allo stesso modo.

25


Predimensionamento del palo di ancoraggio TITAN

DimensionamentoIl dimensionamento del palo e del chiodo TITAN avviene, in funzione del campo d’impiego, secondo diverse norme (vedi sotto).

Fondamentalmente si può dire che per tutti i casi d’impiego

• la resistenza interna

• la resistenza esterna

• il carico di punta (compressione)

• l’idoneità d’utilizzo

• la durata

sono da verificare.

Verifiche Norme

Resistenza internaOmologazione per la sorveglianza dei lavori di costruzione Z 34.14-209

Micropali DIN EN 14199 / DIN 4128

Chiodature pr DIN EN 14490

Verifiche geotecnicheDIN 1054 : 2005-01 (EC 7)DIN EN 14199pr DIN EN 14490

Materiale S 460 NH EN 10210-1

Protezione alla corrosioneDIN 4128 e omologazioneDIN EN 14199pr DIN EN 14490

Esecuzione delle proveDIN 1054:2005-01EN 1997-1 (EC 7)

Disposizione delle proveDIN EN 14199pr DIN EN 14490DIN EN 1537 / DIN 4125

Estensione delle prove (numero)DIN EN 14199 / DIN 1054pr DIN EN 14490

26

Le barre autoperforanti TITAN sono realizzate in acciaio da costruzione a grana fine omologato secondo DIN EN 10210-1. Durante la pro-duzione degli elementi portanti in acciaio, vengono raggiunti, tramite

lavorazione a freddo (rullatura della filettatura), i valori riportati nella tabella sopra. I dati tecnici di cui sopra sono stati ricavati nell’ambito dell’omologazione. Il carico di rot-tura viene determinato sempre

impiegando gli elementi portanti in acciaio giuntati, la sezione effettiva è stata ricavata dal peso.

Dati tecnici

Descrizione Unità di misura

TITAN30/16

TITAN30/14

TITAN30/11

TITAN40/20

TITAN40/16

TITAN52/26

TITAN73/56

TITAN73/53

TITAN73/45

TITAN73/35

TITAN103/78

TITAN103/51

TITAN127/103

Diametro nominale esterno

mm 30 30 30 40 40 52 73 73 73 73 103 103 127

Diametro nominale interno

mm 16 14 11 20 16 26 56 53 45 35 78 51 103

Sezione effettiva Aeff

mm² 340 375 415 730 900 1250 1360 1615 2239 2714 3140 5680 3475

Carico di rottura Fu

kN 245 275 320 540 660 925 1035 1160 1575 1865 2270 3660 23204)

Forza di snerva-mento al 0,2 % F0,2,k (frattile al 50 %)

kN 190 220 260 425 525 730 830 970 1270 1430 1800 2670 2030

Resistenza caratteristica RM,k secondo omolo-gazione (frattile al 5 %) 1)

kN 1552) 1952) 2252) 372 465 620 6952) 860 12182) 13862) 1550 2325 18002)

Rigidità assiale A x E 3)

10³kN

63 69 83 135 167 231 251 299 414 502 580 1022 640

Rigidità alla flessione A x I 3)

106

kNmm²3,7 3,8 5,2 15 17 42 125 143 178 185 564 794 1163

Peso kg/m 2,7 2,87 3,29 5,6 7,17 9,87 10,75 13,2 17,8 21,2 25,3 44,6 28,9

Lunghezze standard

m 3 3/4 2/3/4 3/4 2/3/4 3 6,25 3 3 4 3 3 3

Filettatura sinistrorsa/destrorsa

- sin. sin. sin. sin. sin.sin. e des.

des. des. des. des. des. des. des.

1) Omologazione Z-34.14-209 del Deutsches Institut für Bautechnik: in caso d’impiego permanente per sollecitazioni a trazione e copriferro c < 40 mm, sono da ridurre le resistenze secondo l’omologazione Z-34.14-209.2) Queste tipologie non sono state ancora omologate, per TITAN 30/16, 30/14, 73/56 e 127/103 i valori sono stati ottenuti per interpolazione analogamente come da omologazione, per TITAN 30/11, 73/45 e 73/35 i valori sono stati ricavati da perizie effettuate per l’estensione dell’omologazione Z-34.14-209.3) I valori sono ricavati da prove; non è possibile calcolare il valore del modulo di elasticità normale E, della sezione o del momento d’inerzia in base a questi dati.4) Vale solo per la barra senza manicotto di giunzione, per le barre giuntate, il valore del carico di rottura è pari a 2048 kN.

tipo di terreno aderenza qs1,k MN/m² kN/m2

ghiaia media e grossa1) 0,20 200sabbia e sabbia ghiaia1) 0,15 150terreno coerente2) 0,10 1001) D ≥ 0,4 oppure qck ≥ 10 MN/m2

2) Ic ≈ 1,0 oppure cuk ≥ 150 kN/m2

27

ca.-180 mm

Per il dimensionamento della lunghezza del palo che porta la forza L e del diametro del corpo d’iniezione D va calcolata la resistenza esterna, la quale viene determinata in base al valore dell’aderenza tra bulbo d’iniezione e terreno qsk e della superficie dello stes-so bulbo d’iniezione, tenendo conto dei coefficienti di sicurezza parziali secondo la DIN 1054. La resistenza di punta nei micropali TITAN è trascurabile. Se non si dispone di dati derivanti dalla conduzione di prove effettuate in terreni simili che suggeriscono l’adozione di un valore di attrito superiore, è da far riferimento ai valori qsk per trazione e compressione secondo DIN 1054 allegato D.

Portata esterna della superficie di contatto corpo d’iniezione – terreno

Secondo le direttive del settore di lavoro “pali” della “Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V.” (Società Tedesca per la Geotecnica), possono essere assunti come valori di aderenza anche quelli riportati sotto. Tali valori possono essere letti in funzione dei risultati otte-nuti dalle prove penetrometriche secondo DIN 4094-1 (prove C.P.T.). Vengono forniti dei valori caratteristici empirici di aderenza qsk per micropali iniettati(Ds ≤ 0,30 m).

Descrizione Unità di misura

TITAN30/16

TITAN30/14

TITAN30/11

TITAN40/20

TITAN40/16

TITAN52/26

TITAN73/56

TITAN73/53

TITAN73/45

TITAN73/35

TITAN103/78

TITAN103/51

TITAN127/103

Diametro nominale esterno

mm 30 30 30 40 40 52 73 73 73 73 103 103 127

Diametro nominale interno

mm 16 14 11 20 16 26 56 53 45 35 78 51 103

Sezione effettiva Aeff

mm² 340 375 415 730 900 1250 1360 1615 2239 2714 3140 5680 3475

Carico di rottura Fu

kN 245 275 320 540 660 925 1035 1160 1575 1865 2270 3660 23204)

Forza di snerva-mento al 0,2 % F0,2,k (frattile al 50 %)

kN 190 220 260 425 525 730 830 970 1270 1430 1800 2670 2030

Resistenza caratteristica RM,k secondo omolo-gazione (frattile al 5 %) 1)

kN 1552) 1952) 2252) 372 465 620 6952) 860 12182) 13862) 1550 2325 18002)

Rigidità assiale A x E 3)

10³kN

63 69 83 135 167 231 251 299 414 502 580 1022 640

Rigidità alla flessione A x I 3)

106

kNmm²3,7 3,8 5,2 15 17 42 125 143 178 185 564 794 1163

Peso kg/m 2,7 2,87 3,29 5,6 7,17 9,87 10,75 13,2 17,8 21,2 25,3 44,6 28,9

Lunghezze standard

m 3 3/4 2/3/4 3/4 2/3/4 3 6,25 3 3 4 3 3 3

Filettatura sinistrorsa/destrorsa

- sin. sin. sin. sin. sin.sin. e des.

des. des. des. des. des. des. des.

EA – Pali Tabella 5.29 in terreni incoerenti

resitenza di punta media del penetrometro qc

in MN/m²

valore aderenza del palo qs,k

in kN/ m²

7,5 135-175

15 215-280

≥ 25 255-315

valori intermedi possono essere ottenuti per interpolazione lineare

EA-Pali tabella 5.30 in terreni coerenti

coesione non drenata cu,k in kN/ m²

valore aderenza del palo qs,k in kN/ m²

60 55-65

150 95-105

≥ 250 115-125

valori intermedi possono essere ottenuti per interpolazione lineare

Esempio di calcolo secondo DIN 1054 Ed ≥ RdFondazione su pali TITAN 73/53, carico di progetto Ed = 742 kNresistenza interna Rd = Rk/γm = 748 kN con γm =1,15. Verifica effettuataresistenza esterna, determinazione della lunghezza del bulbo lb

lb ≥ E

d . γp

qsk

. π . D

lb ≥ 742 kN . 1,20

150 kN/m² . π . (0,13 m + 0,05 m)

Ltot ≥ lb + Ü

Ltot ≥ 10,50 m + 0,50 m = 11,00 m

viene scelto: Ltot = 12,00 m

= 10,50 m

lb = lunghezza del bulbo

Ed = azione

γp = 1,2 (per pali compressi con prove di carico)

d = diametro punta di perforazione Ø 0,13 m

D = d + 50 mm fattore di maggiorazione in sabbia

qsk = aderenza per sabbia ghiaiosa

L tot = lunghezza totale

Ü = 0,50 m sporgenza

L tot

≥ 1

0,50

m

28

Limo/argilla morbido Cu,k = 5 - 60 kN/m²

Limo/argilla consistente Cu,k = 20-150 kN/m²

Limo/ argilla semi solido Cu,k = 50-300 kN/m²

Limo/argilla organici denso Cu,k = 2- < 15 kN/m²

Fango digerito denso Cu,k = < 6 kN/m²

Per pali soggetti a compressione deve essere inoltreeffettuata la verifica a carico di punta, che, per i micropali TITAN, secondo DIN 1054 / DIN EN 14199, è da condurre solo nel caso in cui la coesione non drenata cuk sia inferiore a 15 kN/m². Secondo l’omologazione Z-34.14-209 per coesione non drenata cuk < 10 kN/m², è da effettuare una verifica a carico di punta senza tener conto dell’appoggio laterale del terreno che viene considerato invece per 10 kN/m² < cu < 30 kN/m². Nella tabella a fianco vengono riportati i valori di cuk secondo E9 del EAU per terreni coerenti.

8090100120150180

ader

enza

qs

(kN

/m² )

consistenza molle medio compatto molto compatto

valore SPT N=30 cm 20 40 60 80 100 120 140

10 20 30 40 50 60 70resistenza in puntaqc (MPa)

diametro bulbo(mm)

lunghezza di trasmissione

della forza (m)

punte perTITAN 30/11

5 m

3,5 m 3 m 2,5 m

Palo autoperforante TITAN 30/11 in sabbia e ghiaia

700

600

500

400

300

200

100

Spostamento della testa del palo Δ| degli autoperforanti TITAN

20-% 40-% 60-% 80-% 100-% 120-% 140-%

utilizzo della portata interna Fw

mod

ulo

elas

tico

Es

(kN

/mm

)

250

200

150

100

50

0

8 0

ghiaiasabbia

esempio di lettura

argilla

tipo terreno

I valori sono stati ricavati da ca. 200 prove di tra-zione eseguite in deversi terreni nell'ambito di un grosso progetto di costruzione.

29

Esempio di calcolo lunghezza del palo Ltot secondo DIN 1054 Muro di sostegno ancorato con pali

Ipotesi: azione Ed ≤ Rd resistenzaTITAN 40/16 con Rd = 404 kNAzione Ed = 400 kN (trazione)inclinazione 20° rispetto all’orizzontalepunta a croce Ø 90 mmdistanza muro – superficie di scorrimento bassa lab = 8,10 m

lb = lunghezza del bulboEd = azione

γp = 1,2 (per pali compressi con prove di carico)

d = diametro punta di perforazione Ø 0,13 m

D = d + 50 mm fattore di maggiorazione in sabbia

qsk = aderenza per sabbia ghiaiosa

L tot = lunghezza totale

Ü = 0,50 m sporgenza

= 8,49 m

lb ≥ E

d . γp

qsk

. π . D

lb ≥ 400 kN . 1,40

150 kN/m² . π . (0,09 m + 0,05 m)

Ltot ≥ lb + 1ab + Ü

2

Ltot ≥ 8,49 m 2

+ 8,10 m + 0,30 m = 12,665 m

viene scelto: Ltot = 13,00 m

Valori indicativi dell’elongazione del carico caratteristica

Numero di variazioni di carico previste

Elongazione del carico caratteristica

1 1,0 ⋅ R2z,k100 0,80 ⋅ R2z,k

10 000 0,68 ⋅ R2z,k100 000 0,56 ⋅ R2z,k

≥ 1 000 000 0,40 ⋅ R2z,k

Carichi pulsantiL’allegato D della DIN 1054 fornisce dei valori indicativi dell’elongazione del carico caratteristica per micropali iniettati sollecitati a carichi normali pulsanti ed alterni relativamente allo stato limite GZ2. Questi valori sono forniti in relazione al carico statico caratteristico di trazio-ne del palo R2z,k allo stato limite relativamente all’idoneità d’impiego GZ2 (p. es. carichi ricavati da prove di trazione o in base a valori empirici).In funzione del numero di variazioni di carico previste, la tabella D2 della DIN 1054 (tabella sotto riportata), fornisce i valori indicativi dell’elongazione del carico caratteristica.Per elongazione del carico s’intende la variazione del ca-rico tra il carico più alto ed il carico più basso (nel caso di carichi pulsanti) o tra il carico di trazione più alto ed il cari-co di compressione più alto (nel caso di carichi alterni).

carico

par

ete

fittiz

ia

supe

rfici

e di

scor

rimen

to a

ttiva

superficie di

scorrimento

bassa

Esempio di lettura:

autoperforante TITAN 40/16carico di esercizio Fw = 300 kN (100%)modulo elastico medio Es = 80 kN/mm

possibile spostamento della testa del palo

∆ l = 300 = 3,8 mm 80 Determinante è il tipo di terreno che interessala lunghezza di trasmissione della forza. Per grosse lunghezze "libere" effettive aumenta di conseguenza lo spostamento della testa del palo Δl.

30

palo autoperforante TITAN

3 Sistemi collaudatidi protezione alla corrosione

Protezione alla corrosione stan-dard o semplice per mezzo del copriferro di cementoUn copriferro di cementouniforme della barra in acciaiosecondo DIN 4128 tabella 1di min. 20 mm in terreno e min.10 mm in roccia; secondo EN14199 di min. 20 mm per palisollecitati a compressione, min. 30mm per quelli sollecitatia trazione viene descrittocome protezione semplicealla corrosione.Dei copriferri più spessi aumentanosensibilmente la protezionealla corrosione. Per le ferrovietedesche (EBA) l’ancoraggiod’iniezione TITAN con protezionesemplice alla corrosione èstato certificato per realizzazionipermanenti. Attraverso prove ecalcoli è stato dimostrato chel’ampiezza delle fessurazioni nelcopriferro di cemento rimane aldi sotto del valore massimo

di 0,1 mm prescritto dalla DIN 1045. Le tensioni di trazionesull’anello rimangono basse enon provocano fessurazioniassiali.Rivestimento Duplex = zincatura a caldo + rivestimento epossidi-coDoppio strato di protezione costi-tuito da una zincatura a caldo più uno strato di rivestimento epossidi-co. La zincatura a caldo viene rea-lizzata secondo la DIN 50976 con uno strato supplementare di rivesti-mento in polvere epossidica secon-do DIN 55928 parte 5 sistema di protezione numero d’identificazione 5-300.2. L’integralità del rivesti-mento Duplex può essere testata dopo la messa in opera come per gli ancoraggi permanenti EN 1537 allegato A “esame elettrico della protezione alla corrosione”. Un valore di resistenza elettrica R ≥ 0,1 M Ω misurato tra elemento portante in acciaio e terreno con-

ferma l’integralità del rivestimento Duplex.Acciaio inossidabile - Materiale n° 1.446 2.Gli autoperforanti TITAN30/11 – INOX e TITAN 40/16 –INOX possono essere forniti inacciaio inossidabile con la certifi-cazionegenerale Z – 30.3-6per le classi di resistenza piùelevate. Tale acciaio inossidabileè protetto da corrosione anchesenza copriferro in cemento.E’ opportuno utilizzarlo nei casi in cui non può essere garantito uncopriferro uniforme come ad esem-pio nel risanamento delle gallerie.Una perizia completa relativa alla corrosione può essere richiesta all’ufficio federale per la ricerca e le prove sui materiali di Berlino (BAM) – identificativo atto 1.3/12279.

Esempio di testo di capitolato

Ancoraggi autoperforanti iniettati - secondo DIN 4128 - Sistema Ischebeck TITAN 40/16 -

Dati tecnici:resistenza interna in esercizio ≤ 300 kN – L’elemento portante è una barra in acciaio avente diamen-tro esterno di 40 mm, diametro interno di 16 mm, con filettatura da cemento armato secondo DIN 488, in acciaio a grana fine S460 omologato dall’Istituto Tedesco per la Tecnica delle Costruzioni di Berlino Z-34.14-209 - punta di perforazione scelta in funzione del tipo di terreno (diametro minimo del foro 90 mm) – distanziatori inseriti a distanza massima di 3 m, in modo da garantire una protezione alla corrosione omogenea su tutta la lunghezza mediante un copriferro minimo di 20 mm secondo tabella 1 riga 2 della DIN 4128 – cemento: cemento Portland CEM II/B-S 32, 5 R (PZ) testa del palo secondo necessità statiche e costruttive. Realizzazione:Perforazione a rotopercussione senza camicia utilizzando una sospensione di cemento con rapporto a/c ~ 0,7 – 0,8 come liquido di sostegno - iniezione dinamica dal punto più basso del foro con una sospensione di cemento a/c ~ 0,4 – 0,5 – stesura di un protocollo per ogni palo secondo DIN 4128 – prova di carico su almeno 2 pali, in ogni caso almeno sul 3% dei pali.Disposizione dei pali: Lunghezza: _____ m Ulteriori, attuali testi di capitolato si trovano (gratuitamente) su: Inclinazione: _____ º www.din-bauportal.de Numero: _____ www.ischebeck.de

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Parametri importanti per l'analisi costi / utili• dispendio tecnico per l'installazione• peso massimo dell’attrezzatura di macchine e pompe d’iniezione

• durata dei lavori – chiusura della strada – situazione in frana• accessibilità, altezza utile sopra testa• confronto costo/resa per ancoraggi posati

riduzione del tempo di esecuzione dal 33 fino al 50 %con gli stessi costip. es. si possono installare tiranti auto-perforanti TITAN 40/16 lunghi 9 fino 15 m nella maggior parte dei terreni in 15 – 20 minuti.3 operai possono installare da 20 a 30ancoraggi TITAN 40/16 al giorno.

palo autoperforante TITAN

campi d'impiego preferenziali

Perforazioni fino ad ora incamiciateIn tutti i casi dove fino ad ora era necessario eseguire delle perforazioni incamiciate, in terreni nei quali il foro si chiude su se stesso, è vantag-gioso l'ultilizzo dell'ancoraggio d'iniezione TITAN e tanto di più quanto più elevata è la possi-bilità che il foro si chiuda o che la camicia utilizzata con gli altri sistemi non risulti recuperabile. Si elimina cosi l'inserimento ed il recupero della camicia, il foro da eseguire è più piccolo, le macchine di perforazione sono

di dimensioni più contenute, il materiale di scavo ed il consu-mo di cemento si riducono. Il valore dell'aderenza aumenta e le deformazioni elastiche sulla testa del palo diminuiscono.

Nei tipici cantieri per la realiz-zazione di ancoraggi si arriva ad un abbattimento dei costi del 25%Considerando i cantieri di pic-cole dimensioni (p. es. la messa in sicurezza di uno scavo con 20 ancoraggi da 12 m di lunghezza ), dove i costi di installazione del cantiere stesso incidono per il 30%, grazie al metodo uniformato per quasi tutti i tipi di terreni si arriva ad una drastica riduzione dei costi. Non è necessario avere a dis-posizione sondaggi estesi del terreno. La disposizione del cantiere diviene più semplice e tutta l'attrezzatura può venir trasportata su un unico camion.

In caso di cantieri ristretti o di difficile accesso,come cantine, sotto i ponti, sulle rive, sui ponteggi, nelle corti, tra i macchinari dei capannoni industriali, in parete, sempre con la possibilità di giuntare gli ancoraggi TITAN tagliati a qualsiasi misura e lavorando con martelli e macchine poco ingombran-ti e leggere che ovviamente richiedono uno spazio molto inferiore a quello necessario per lavorare con le classiche macchine da perforazione a cin-goli. L'attrezzatura leggera può inoltre essere trasportata con I'elicottero in zone inaccessibili come p. es. in montagna.

Il diagramma seguente mette in relazione i costi del cantiere stesso confrontando i sistemi che necessitano di rivestimento del foro con il sistema autoperforante TITAN.

Durata del cantiere t

Kcosto

delcantiere

100 %

-25 %

perforazione incamiciata

perforazione diretta ad iniezione dinamica con l'autoperforante TITAN

t100 %

t-33 %

(bis-50 %)

Confronto costi / utili

Il Vostro interlocutore:

Risanamento di scarpate instabili tramite chiodatura con autoperforante TITAN 30/11.

W 29 IT/09.10/09.10/1 br Con riserva di modifiche ed errori! © ISCHEBECK 2010

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FRIEDR. ISCHEBECK GMBH · POSTFACH 1341 · DE-58242 ENNEPETALTEL. +49-2333-8305-0 · FAX +49-2333-8305-55 · E-MAIL: [email protected] · http://www.ischebeck.deAmtsgericht Hagen HRB 5585 · USt.-Id.-Nr.: DE811161225 · Geschäftsführer: Dipl.-Ing. Ernst Friedrich Ischebeck, Friedrich Döpp, Dipl. Wi.-Ing. Björn Ischebeck

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Registriernummer DE-96-010

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