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Terre Rinforzate

Nel presente articolo verrà presentata l’opera “TR02” situata dallaprogressiva pk 8,370+00 fino alla pk 8,900+00.

Tutti i dati citati provengono dalle relazioni geologiche e dai progettielaborati dallo studio di progettazione SICS. L’Impresa esecutrice deilavori (General Contractor) è la Società SIS ScpA di Torino.L’opera TR02 è una terra rinforzata che rientra nella categoria dei pen-dii rinforzati, con inclinazione del fronte pari a 63°.E’ costituita da due balze: la prima, partendo dal piano campagna, conaltezza di h = 5,20 m, segue una banca di 6,00 m, sede di una stra-

da di servizio, poi inizia la se-conda balza con altezza

massima di h = 5,20 m.Nella sommità della

seconda balza èpresente una

piccola banca oriz-zontale di circa 3,50 m epoi inizia il pendio con incli-nazione di 34° e altezza massi-ma h = 14,00 m. Al di sopra del pendioè presente la sede autostradale. La terra rinforzatapresenta uno sviluppo lineare di 500 m c.a. con una su-perficie di 3.600 m2.

Schematicamente, il substrato può essere suddiviso in tre litotipiprincipali individuati grazie alla campagna geognostica eseguitapresso l’area di intervento.In particolare, partendo dall’alto, sono stati individuati:� UG0 terreno di riporto: costituito prevalentemente da materiali

di riporto granulari, ghiaioso sabbiosi, con matrice fine limoso-argillosa in percentuali variabili. Dalle prove in sito è emerso chetali materiali presentano un comportamento prevalentemente at-tritivo con le seguenti caratteristiche geotecniche di massima: γ= 17-18 kN/m3, ϕ’ = 30°-33°, c’ = 0 kPa;

� UG2a Coltre Eluvio-Colluviale: depositi fini prevalentemente li-moso-argillosi, mediamente consistenti e con inclusi frammen-ti rocciosi poco arrotondati. Tali materiali derivano prevalente-mente dal processo di degradazione e alterazione del livello su-perficiale del sottostante sottostrato roccioso;

� UG7b Calcari intensamente fratturati: livello roccioso carbonati-co, costituito in prevalenza da calcareniti e dolomie, intensa-mente fratturato e alterato e con presenza di cavità carsiche. Isistemi di discontinuità presenti sono riempiti da materiali fini li-moso-argillosi di colore ocra.La tecnica di realizzazione della terra rinforzata è del tipo“Wrap Around”, la quale prevede che la geogriglia di rinfor-zo venga risvoltata sul paramento. Le geogriglie impiegate

Lorenzo Frigo*

Le grandi infrastrutture del Mezzogiorno tir-renico a Sud di Salerno si identificano prin-cipalmente con il potenziamento dell’Auto-strada A3 SA-RC, il terminal di Gioia Tauroe la realizzazione del ponte sullo Stretto.In riferimento al potenziamento dell’auto-strada, nell’ambito dei lavori di ammoder-namento e adeguamento al tipo 1/A delleNorme C.N.R. /80 del tratto dal km 108+000al km 139+000, Geosintex ha fornito mate-riali, tecnologie e supporto tecnico per larealizzazione di alcune opere in terra rinfor-zata comprese nel macrolotto n° 2.

Su incarico della Ditta esecutrice dei lavori (General Contractor) SIS ScpA di Torino,la Società Geosintex ha fornito materiali, tecnologie e supporto tecnico per

la realizzazione di alcune opere in terra rinforzata comprese nel macrolotto n° 2

UN’OPERA IN TERRA RINFORZATAPER L’AUTOSTRADA SALERNO-REGGIO CALABRIA

Ambie

nte&

Territorio

Figura 1

Figura 2

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Terre Rinforzate

sono in poliestere rivestite in PVC tipo Ibergrid 55/30, Ibergrid80/30 e Ibergrid 110/30, per le quali le caratteristiche sono ri-portate in Tabella 1.Sul fronte della terre rinforzata è stata posta una biostuoia in jutaper trattenere i fini e un cassero in rete elettrosaldata sagomato pergarantire la corretta inclinazione e favorire la compattazione in pros-simità del paramento (Figura 3 e Tabella 1).

I Progettisti hanno scelto le strutture in terra rinforzata al posto de-gli usuali muri in calcestruzzo armato per una serie di motivi:� una migliore risposta sismica rispetto a un’opera rigida;� l’adattamento ad eventuali cedimenti differenziali;� la riduzione dell’impatto ambientale e visivo;� la velocità di posa;� la riduzione dei costi di esecuzione e dei tempi.

Il progetto di pendii ripidi rinforzati:osservazioni generaliIndicazioni dal D.M. 14.01.2008 e dalla pubblicazionen° FHWA-NHI-00-043Secondo quanto riportato nel nuovo testo unico per le costruzioniNTC 2008 e approfondito da metodi di calcolo presenti nella pub-blicazione della Federal Highway Administration n° FHWA-NHI-00-043 è possibile ricavare indicazioni per il progetto di un pendiorinforzato (terra rinforzata con fronte inclinato di θ ≤ 70° rispettoall’orizzontale).La pubblicazione citata riporta un diagramma di flusso che guidanella progettazione permettendo di non omettere passaggi impor-tanti (Figura 2).I nodi progettuali si possono così descrivere nel seguito.

Stabilire la geometria, i carichie le prestazioni di progetto� geometria e carichi: altezza del pendio H, in-

clinazione θ, carichi esterni (sovraccarico q,coefficienti sismici kh e kv vedi NTC 2008,azioni dell’acqua;

� prestazioni: in base alle combinazioni indica-te nelle NTC 2008, si dovrà tener conto di:

Figura 3

Figura 4

Caratteristiche NormaUnità Ibergrid Ibergrid Ibergrid

di misura 55/30 80/30 110/30Struttura W W W

Tipo di polimero PET PET PETTipo di polimero del rivestimento PVC PVC PVC

Apertura della maglia mm 20x20 20x20 20x20Resistenza a trazione EN ISO 10319 kN/m 55(L) 30(T) 80(L) 30(T) 110(L) 30(T)

Deformazione al carico massimo EN ISO 10319 % 12(L) 12(T) 12(L) 12(T) 12(L) 12(T)Tabella 1 - La resistenza a trazione delle geogriglie Ibergrid

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Terre Rinforzate

� SLU di tipo geotecnico (GEO) e di equilibrio di corpo rigido (EQU):stabilità globale del complesso opera di sostegno-terreno, scor-rimento sul piano di posa e su ogni rinforzo, collasso per caricolimite dell’insieme fondazione terreno, ribaltamento;

� SLU di tipo strutturale (STR): raggiungimento della resistenzanegli elementi strutturali, accertando che la relazione Ed ≤ Rd siasoddisfatta per ogni stato limite considerato ricordando che que-ste opere sono in materiale sciolto;

� SLE: stabilire il livello massimo di deformazione accettabile;� Controllare la stabilità interna e composta dell’opera relativa-

mente agli SLU considerati.

Determinare le proprietà meccaniche del terreno in sitoQuesto vale per il terreno di fondazione e a tergo del pendio rinforza-to per i quali occorrono i parametri di resistenza al taglio cu e/o c’ eϕ’ per ogni strato, il peso dell’unità di volume γwet e γdry, i parametridi consolidazione Cc, Cr, Cv e σ’c, la posizione della falda e la super-ficie piezometrica.

Determinare le proprietà meccaniche e chimichedel terreno posto tra le geogriglie (terra ingegnerizzata)e di quello a tergo se diversoVerranno determinate la curva granulometrica e l’indice di plasticità,le caratteristiche di compattazione (95% Proctor standard), γd e wopt,lo spessore di compattazione, i parametri di resistenza al taglio cu e/oc’ e ϕ’, il pH.

Determinare i parametri di progetto per il rinforzoLa resistenza ammissibile sarà data dalla seguente divisione: Tal = TULT/RFdove RF sono i fattori di riduzione per creep, danneggiamento durantel’installazione e durabilità. Occorre determinare le proprietà di pulloute di scorrimento diretto del rinforzo.

Controllare la stabilità del pendio non rinforzatoPer determinare se i rinforzi sono necessari, l’estensione della zonada rinforzare e la presenza di eventuali problemi di stabilità globale.In questo modo si pos-sono prevedere struttu-re al piede della terrarinforzata tipo paratie,bonifiche, consolida-menti per garantire lastabilità dell’opera.

In genere queste analisi vengono condotte sia con programmi cheimplementano il metodo dell’equilibrio limite (Bishop, Fellenius,Morgenstern e Price…) che con codici a elementi finiti o differen-ze finite, in modo da garantire lo sviluppo naturale della superficiedi rottura.

Determinare i rinforzi necessari per la stabilità del pendioFHWA fornisce un’espressione per il fattore di sicurezza del pendiosolo per superfici di rottura circolari

Fs = [(MR-TS R)/MD]

dove:MR = momento resistente (il polo è il centro del cerchio di scorrimen-to) calcolato senza il contributo dei rinforzi;TS = la somma delle forze fornite dai rinforzi;R = il raggio del cerchio analizzato;MD = il momento instabilizzante.

Questa relazione presenta alcuni inconvenienti (da Leshchinsky, Fac-tor of Safety in Reinforced Soil Slopes: Bishop Analysis): il contributodel rinforzo è considerato solo nell’equazione del momento, mentre laforza entra in gioco anche nell’equilibrio delle forze; Fs riduce sia laresistenza al taglio del terreno che del rinforzo; vale solo per superfi-ci circolari, e non è chiaro cosa utilizzare per meccanismi di rotturatraslazionali.Per questo sono state determinate altre soluzioni al problema tipo Bi-shop Comprehensive (dal Prof. Dov Leshchinsky) che permettono disuperare questi ostacoli e considerare in modo adeguato l’effetto delrinforzo. Per la traslazione sul piano di posa e su ogni rinforzo si puòutilizzare una analisi tipo 2PartWedge (Spencer) e per superfici piùcomplesse 3PartWedge (Spencer).

Controllare la stabilità esterna� resistenza allo scorrimento: si controlla la traslazione su ogni rinforzo.Esistono metodi semplificati esprimibili con relazioni del tipo

con

Figura 5

Figura 6

Figura 7

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Terre Rinforzate

dove:L = lunghezza di ancoraggio di ogni strato di rinforzo;H = altezza del pendio;FS = fattore di sicurezza;Pa= spinta attiva del terreno;ϕmin = angolo di resistenza al taglio minimo tra terreno e geogriglia oterreno;θ = angolo di inclinazione del pendio;γr e γb = peso dell’unità di volume del terreno rinforzato e del terrenoa tergo rispettivamente;ϕb = angolo di resistenza al taglio del terreno rinforzato.

� stabilità globale: valutarele potenziali superfici diinstabilità profonde attra-verso, per esempio, iclassici metodi tipo Bi-shop, Spencer (per ulte-riori approfondimenticonsultare FHWA Soilsand Foundations Work-shop Reference Manual,2000);

� rottura per spostamentolaterale del terreno di fon-dazione: se uno strato diterreno compressibile eposto tra rilevato rinforza-to e terreno rigido occor-re verificare questo tipo dirottura (lateral squeeze),

dove:θ = angolo di inclinazione del pendio;γ = peso dell’unità di volume del terreno del pendio;Ds = profondità del terreno compressibile a partire dalla base del pendio;H = altezza del rilevato;cu = resistenza al taglio non drenata del terreno compressibile. Ana-lisi rigorose sono richieste quando risulta FS < 2.� cedimenti: determinare il cedimento del terreno di fondazione at-

traverso i metodi classici dell’ingegneria geotecnica e codici ad ele-menti finiti o differenze finite;

� capacità portante del terreno.

Analisi sismicaL’analisi delle condizioni di stabilità dei pendii in condizioni sismichepuò essere eseguita mediante metodi pseudostatici, metodi degli spo-stamenti e metodi di analisi dinamica (NTC 2008 § 7.11.3.5.2). Il sitopresso il quale è ubicato il manufatto deve essere stabile nei confrontidella liquefazione (verifica a liquefazione). Se il terreno risulta suscet-tibile di liquefazione e gli effetti conseguenti appaiono tali da influiresulle condizioni di stabilità di pendii e manufatti, occorre procedere ainterventi di consolidamento del terreno e/o trasferire il carico a stra-ti di terreno non suscettibili di liquefazione (NTC 2008 § 7.11.3.4.1).

Controllo delle acque superficiali e profondeGeneralmente viene utilizzato materiale drenante al piede della terrarinforzata e a tergo. A tergo si può utilizzare un geocomposito drenanteverificando che non si creino superfici preferenziali di scivolamento.L’acqua di infiltrazione (meteorica), oltre a incidere sul dimensiona-mento della lunghezza di ancoraggio e del risvolto, in particolare peri primi strati dall’alto, provoca una erosione superficiale. Si può de-terminare la tensione tangenziale sulla facciata del pendio:

dove:λ = sforzo di taglio kPa;d = profondità del flusso idrico m;λ = peso di volume dell’acqua kN/m3;s = pendenza del fronte del pendio m/m.

Per λ <100 Pa, utilizzare vegetazione unita a una stuoia permanente otemporanea per il controllo dell’erosione. Per λ >100 Pa, utilizzare ve-getazione unita a una stuoia permanente per il controllo dell’erosione.

Figura 8

Figura 10

Figura 9A

Figura 9B

Figura 11

Terre Rinforzate

ConclusioniIl progetto di un’opera in terra rinforzata è un processo che presentanotevoli difficoltà e spesso incognite: per l’eterogeneità del materialeda costruzione, per l’interazione con il sottosuolo, per i cinematismi dirottura, per l’effetto di pressioni neutre e quindi per la complessità del-le analisi da eseguire per garantirne la stabilità. Il presente articolo il-lustra un diagramma di flusso che evidenzia i nodi principali per il pro-getto di una terra rinforzata. Per la buona riuscita dell’opera, oltre auna corretta progettazione occorre un’ottima esecuzione dei lavori aopera dell’impresa esecutrice in riferimento alla compattazione, allastesa delle geogriglie, al posizionamento di terreno vegetale a tergodei casseri per la crescita della vegetazione.Dal punto di vista legislativo, a livello europeo la Norma UNI EN 14475“Esecuzione di lavori geotecnici speciali. Opere in terra rinforzata” rap-presenta una guida per l’esecuzione di una terra rinforzata. In attesa diun metodo di progettazione unico per i Paesi membri del CEN, si può fa-re riferimento oltre alle BS 8006 e NF P 94-220, anche alla pubblicazio-ne n° FHWA-NHI-00-043, fermo restando il rispetto delle NTC 2008. �

* Ingegnere Civile Geotecnico della Geosintex Srl

Figura 12

[1]. R. Lancellotta - “Geotecnica”, Torino, Zanichelli.[2]. AA.VV, Manuale di Ingegneria Civile e Ambientale, Zanichelli-Esac.[3]. FHWA, Pubblicazione n. FHWA-NHI-00-043, USA.[4]. D. Leshchinsky - “The Power of Software in Geosynthetic Reinforcement

Applications”.[5]. D. Leshchinsky - “Factors of Safety in Reinforced Soil Slopes: Bishop

Analysis”.[6]. AA.VV, Geosynthetics and their applications, S.K. Shukla.[7]. R. Koerner - “Designing with Geosynthetics”, Fifth Edition, Prentice Hall.

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RingraziamentiLa Geosintex Srl desidera ringraziare i Progettisti della SICS el’Impresa SIS ScpA per la disponibilità accordata e il materialefornito per la descrizione dell’opera presentata nell’articolo.La caratterizzazione del terreno è stata presa dalla corposa edesaustiva relazione tecnica che accompagna il progetto e cheè stata gentilmente concessa su autorizzazione della SIS ScpA.