esecuzione di scavi in ambiente urbano fortemente

ESECUZIONE DI SCAVI IN AMBIENTE URBANO FORTEMENTE ANTROPIZZATO:
PROBLEMATICHE, ANALISI ED ASPETTI ESECUTIVI
Fabrizio Mansueto ([email protected])
Montaldo Engineering S.r.l., Genova
ABSTRACT. L’esecuzione di scavi in ambito urbano comporta un difficile percorso progettuale e
costruttivo finalizzato all’ottenimento del miglior risultato tecnico-economico dell’operazione edilizia
poiché, al giorno d’oggi, le condizioni al contorno sono in continuo peggioramento a seguito della
saturazione delle aree fruibili che, anno dopo anno, sono disponibili e sempre più sacrificate.
Occorre quindi eseguire interventi molto complessi, sia dal punto di vista tecnico che esecutivo
necessari per l’utilizzo pieno delle aree previste dal progetto edilizio confrontandosi non solo con
problematiche tecniche (geologiche, geotecniche e strutturali) ma anche “psicologiche”, riferibili
all’edificato circostante che, ormai, governano il problema condizionandone fortemente le scelte
tecniche.
Il presente articolo espone un esempio di scavo in ambiente fortemente antropizzato ed in condizioni
geologiche e topografiche difficili, illustrando i principi fondamentali che hanno caratterizzato non solo
gli aspetti progettuali ma anche le sequenze operative.
1. Introduzione
L’esecuzione di scavi in ambiente urbano fortemente antropizzato comporta l’adozione di scelte
progettuali (ed esecutive) specifiche per ogni sito nel quale si inserisce lo scavo; essenzialmente ogni
progetto è unico e non ripetibile per analogia in altri siti.
Il presente lavoro illustra le metodologie di progetto ed i risultati a cantiere terminato messi a
punto per l’esecuzione di uno scavo di altezza importante (circa 26 m) ubicato nel centro urbano di
Genova in un contesto difficile sia dal punto di vista geologico che topografico.
2. Descrizione del progetto
Nel centro di Genova e, più precisamente ai piedi della collina di Castelletto, è prevista la
ristrutturazione di un ex convento risalente al 1600 per l’insediamento di una residenza sanitaria
assistita ed il recupero di un edificio a fini residenziali.
Fa parte del progetto la creazione di un autoparcheggio parzialmente interrato di 6 piani sopra il
quale sono collocati altri tre livelli di solai che rappresentano il completamento del volume destinato ad
accogliere la struttura sanitaria.
L’autoparcheggio risulta parzialmente interrato in quanto interrato per tre lati mentre sul quarto
lato risulta libero.
Gli aspetti geologici sono stati affrontati dalla Dottoressa Valeria Bellini mentre il progetto
architettonico è stato redatto dagli Architetti Gianni e Riccardo Pellegrino entrambi di Genova.
La figura seguente mostra, in pianta, l’inserimento dell’autoparcheggio nel contesto.
a)
b)
Figura 1. Inserimento dell’autoparcheggio nel contesto urbano a) e cittandino b).
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
22
I segmenti rossi rappresentano il limite di scavo, le strutture retinate in rosso rappresentano la
porzione di edificato urbano interagente con il Volume Significativo, le restanti figure rappresentano gli
edifici destinati a residenza sanitaria assistita e residenza civile.
Morfologicamente l’area è posta su un versante che degrada a spartiacque verso le due vie
nelle quali è inserito il sito (via Caffaro e via Bertani); la struttura originaria del piano di campagna non
era più visibile a causa delle estese modifiche antropiche alle quali è stata sottoposta l’intera zona,
infatti, solamente in un punto è stato reperito il tetto del substrato roccioso (freccia in figura 1).
Il progetto architettonico ha previsto l’alloggiamento di una struttura polifunzionale destinata ad
autorimesse private (per i primi sei piani) e RSA per i piani successivi. Altimetricamente l’alloggiamento
delle strutture ha richiesto l’esecuzione di un scavo di altezza complessiva pari a circa 26 m.
Le figure seguenti mostrano i limiti altimetrici dell’intervento.
a)
b)
Figura 2. Sezione nord-sud a) ed est-ovest b).
Le dimensioni planimetriche dello scavo sono pari a circa 36 m in direzione N-S e circa 28 m in
direzione E-W; la massima altezza è pari a 26 m e si raggiunge sul perimetro di monte. Più a valle si ha
un modesto scavo (pari a circa 4 m) necessario per il raccordo altimetrico con la viabilità sottostante.
3. Problematiche geotecniche
La conoscenza di dettaglio delle tipologie di terreno che costituiscono il Volume Significativo
dell’intervento in oggetto, costituisce il punto di partenza per un corretto approccio geotecnico del
problema in esame.
Il progetto geotecnico deve, quindi, definire nel dettaglio le caratteristiche meccaniche dei terreni
e delle rocce costituenti il VS, sulla base delle indagini geognostiche eseguite, al fine di mettere a punto
un Modello Geotecnico del Sottosuolo di progetto opportunamente calibrato per lo scopo.
La campagna d’indagine eseguita per la determinazione delle caratteristiche geotecniche dei
terreni e delle caratteristiche geomeccaniche delle rocce, è stata articolata in più fasi a causa della
presenza di corpi edilizi oggetto di demolizioni successive; la sequenza delle fasi è stata la seguente:
una prima fase, di tipo esecutivo, nel giungno 2006;
una seconda fase, integrativa alla precedente, nell’ottobre 2007.
Nella seconda fase sono state anche eseguite indagini televisive entro i fori di sondaggio, volte
ad approfondire il livello di conoscenza dell’ammasso roccioso riscontrato
Spostamenti orizzontali
L’apertura dei fronti di scavo, necessari per raggiungere la quota del futuro piano di imposta della
fondazione può indurre spostamenti orizzontali delle strutture di sostegno dello scavo, per effetto per
effetto del rilascio delle tensioni geostatiche del terreno.
Tali spostamenti devono essere adeguatamente sopportati dalle opere di presidio disposte,
anche in funzione della presenza di edifici esistenti la cui presenza non può essere trascurata in sede
di verifica.
Il progetto geotecnico deve indagare sull’entità di tali spostamenti e ha la funzione di verificare
che tali spostamenti orizzontali siano contenuti entro i limiti previsti di accettabilità per gli edifici
circostanti.
Un problema importante in questo genere di interventi riguarda il contrasto a tale campo di
spostamento; la logica, infatti, porta a considerare il ricorso a tiranti attivi installati in sottosuolo ma in
siffatte condizioni, purtroppo, la logica si scontra quasi sempre con interessi privati.
Il ricorso al tirante, infatti, prevede l’invasione in sottosuolo di altrui proprietà che deve essere
preventivamente autorizzato e talvolta comporta una “monetizzazione” del disturbo.
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
23
Se ciò poteva essere, in qualche modo, ovviato negli anni passati dichiarando il carattere
provvisionale dei tiranti oggi, a seguito di varie sentenze (prime fra tutte quelle del Tribunale di Milano),
ciò non è più possibile.
Il Comune di Genova ha fatto propri questi principi di diritto e già dal 2007 richiede di produrre
l’autorizzazione all’attraversamento in sottosuolo altrui nel caso di ricorso a siffatte opere, già in sede
istruttoria del titolo edilizio.
Al fine di evitare l’installazione di tiranti attivi al di sotto di proprietà altrui (anche in funzione delle
difficoltà oggettive di raggiungere un accordo tecnico-economico con circa 400 persone), il contrasto
agli spostamenti orizzontali è stato esplicato mediante il ricorso a robusti puntelli metallici
opportunamente disposti.
Cedimenti
A seguito dello scarico tensionale e della conseguente diminuzione delle tensioni orizzontali, possono
verificarsi cedimenti del piano di campagna del terreno sostenuto.
Il reperimento dell’ammasso roccioso richiede di estendere le verifiche a tutti i possibili
cinematismi (sia sul piano di strato che sui piani di giunto principali), definendo la scala di problema più
conforme (approccio discontinuo oppure continuo equivalente) ed i relativi parametri di resistenza e
deformabilità.
Le opere di sostegno e di consolidamento previste, nonché i contrasti alle spinte orizzontali
agenti, sono chiamati a svolgere, per rigidezza, il compito di contrasto al possibile campo di
spostamento indotto.
Sollecitazioni sull’opera di sostegno
La realizzazione di un’opera di sostegno del fronte di scavo ha la funzione di contrastare la spinta del
terreno e offrire, nel contempo, resistenza a taglio e flessionale.
I puntoni metallici di contrasto disposti hanno la funzione di garantire idonea resistenza alle azioni
orizzontali e di incrementare la rigidezza (ed il Grado di Sicurezza) dell’opera durante le fasi transitorie.
Infatti, durante tutto l’arco di tempo intercorrente fra lo scavo e la realizzazione dei contrasti
definitivi (struttura di elevazione) l’opera di sostegno deve essere in grado di sopportare tali azioni
senza produrre rilasci tensionali locali per effetto arco orizzontale o per raggiungimento del criterio di
rottura sul piano di giunto o di strato.
E’ stata funzione del progetto geotecnico verificare l’opera di sostegno per sopportare
efficacemente le sollecitazioni indotte dall’ammasso roccioso retrostante.
4. Geologia dell’area
Le campagne d’indagine precedentemente citate hanno previsto l’esecuzione di sette sondaggi
meccanici a rotazione in due differenti fasi:
Cinque sondaggi (S1, S2, S3, S4 ed S5) durante la campagna di giugno 2006;
Due sondaggi (S3B ed S4B) dell’ottobre 2007.
L’assetto stratigrafico emerso è stato il seguente (dall’alto verso il basso):
Riporto/Terreno naturale
Materiali eterogenei di riporto o naturali (in funzione dell’ubicazione planimetrica dei
sondaggi), costituiti da ghiaia con forte presenza di componente fine; esso presenta un
peso specifico naturale pari a 18.00 kN/m3 ed uno stato mediamente addensato con
potenza variabile da 6 m a 9 m verso W.
Cappellaccio di alterazione del substrato roccioso
Esso è simile, per caratteristiche meccaniche, al precedente strato ad eccezione del peso
specifico naturale pari a 22.00 kN/m3; la sua potenza è minima, pari a circa 1.50 m.
Substrato roccioso
È costituito dal substrato roccioso vero e proprio individuato dai calcari marnosi e dalle
calcareniti della Formazione dei “Calcari Marnosi del Monte Antola”, complesso
sedimentario costituito da un’alternanza ritmica di calcari marnosi, marne calcaree e, in
subordine, da calcari arenacei ed argilloscisti neri.
I parametri rappresentativi dei piani di discontinuità sono i seguenti:
Set 1: = 290°, = 32°;
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
24
Set 2: = 220°, = 50°;
Set 3: = 120°, = 42°.
I parametri rappresentativi del piano di strato sono i seguenti:
Strato: = 190°, = 65°.
Il peso specifico dell’ammasso roccioso è pari a 26.00 kN/m3.
È stata reperita la presenza di modeste venute d’acqua entro i giunti posti alla profondità di 12 m
-12.50 m da bocca foro del sondaggio S4B.
Le figure 2 a e 2 b mostrano anche l’andamento stratigrafico emerso durante la campagna
d’indagine geognostica citata.
5. Caratterizzazione geotecnica di progetto
L’ambito prevalente del progetto è riferibile all’ammasso roccioso pertanto, trattandosi di un problema a
prevalente carattere geomeccanico, poiché le opere di sotegno interagiscono con l’ammasso roccioso
presente nel Volume Significativo dell’intervento, la definizione della scala del problema riveste il ruolo
chiave per la corretta messa a punto del progetto.
La caratterizzazione geomeccanica, eseguita in accordo con le Raccomandazioni ISRM (1978)
mostra (figura 3 a) come l’indice RQD sia mediamente basso (30%) nei primi 5 m, cresca
modestamente (50%) nei successivi 10 m per poi ridursi (40%) negli ultimi 5 m.
A livello statistico si osserva (figura 3 b) come la frequenza sia maggiore per RQD compresi
nell’intervallo (20-40)%, segno dell’elevato grado di fratturazione dell’ammasso roccioso che, secondo
la classifica di Deere, ha qualità scadente.
I valori medi di RQD oscillano fra il 33% (S5) ed il 58% (S4B).
Valutazione di RQD
Indice RQD del Calcare Marnoso
100
7
S4
90
S5
S4B
Medie
S4
S5
S3B
S4B
5
70
Frequenza
60
RQD.
S4 = 47 23
S5 = 54 ± 24
S3B = 33 ± 13
S4B = 58 ± 19
6
S3B
80
50
40
30
4
3
2
20
1
10
0
0
70
69
68
67
66
65
64
63
62
61
60
59
58
57
56
55
54
53
52
Quota assoluta (m)
51
0-10
50
a)
10-20
21-30
31-40
41-50
51-60
61-70
RQD
71-80
81-90
91-100
b)
Figura 2. Andamento di RQD con la profondità a) e Frequenza di RQD b).
La densità di discontinuità, , calcolabile attraverso la relazione di Priest e Hudson (1981) oppure
attraverso la relazione ISRM (1978), assume valori compresi fra 14 (ISRM) e 21 (P&H) che
corrispondono a spaziature medie, s, comprese fra 4 cm (ISRM) e 7 cm (P&H), comparabili a quelle
riscontrate dall’esame delle carote prelevate dai sondaggi eseguiti.
Il numero volumetrico dei giunti, J,, calcolabile tramite le indicazioni ISRM (1978) attraverso
l’indice RQD, mostra valori che si attestano intorno a 20 e che corrispondono a dimensioni di blocchi
molto piccole.
La scala dello scavo è quindi rilevante rispetto alle dimensioni dei singoli blocchi creati dai vari
sistemi di discontinuità rilevati; l’approccio scelto è quindi quello del continuo equivalente.
Scelta dei parametri e legame costitutivo
La definizione dei parametri caratteristici dell’ammasso roccioso, visto come continuo equivalente, trae
le mosse dalla sua caratterizzazione geomeccacnica.
Classificazione di Bieniawsky nella versione del 1989
Essa richiede la definizione di 6 rating dipendenti dalle caratteristiche delle discontinuità, del
materiale roccioso, dalle condizioni idrauliche presenti e dall’orientamento del fronte.
Sulla base dei dati disponibili il valore di RMR risulta compreso fra 26 e 31 che, applicando
la classificazione di Bieniawski, individua un ammasso roccioso classe IV (scadente) .
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
25
Classificazione di Barton
Essa richiede la determinazione di 5 parametri (oltre l’indice RQD) che servono per tenere
in considerazione la rugosità dei giunti, il loro stato di alterazione, le loro condizioni
idrauliche, la loro densità e lo stato tensionale medio presente in sito.
Sulla base di tali analisi si ottiene un valore di Q compreso fra 0.2 e 0.3, mediamente pari a
0.27, che identificano l’ammasso roccioso in classe VII (molto scadente).
Il legame costitutivo scelto è di tipo elasto-plastico, con criterio di rottura alla Mohr-Coulomb
e legge di flusso non associato, definito dalla seguente equazione:
C
tg
(1)
dove:
è la resistenza a taglio del terreno;
è la tensione agente;
è l’angolo di taglio dell’a.r. visto come continuo equivalente;
C è la coesione dell’a.r. visto come continuo equivalente.
La determinazione dei valori dell’angolo di taglio e della coesione è fatta, sulla base della classe
di qualità dell’ammasso roccioso, con riferimento alla caratterizzazione precedentemente eseguita.
Un ammasso roccioso in IV classe di Bieniawky è caratterizzato dai seguenti parametri di
resistenza:
Coesione: [100-200]kPa;
Angolo di taglio: [15-25]°.
Da essi si sono derivati i seguenti valori di progetto.
C = 155 kPa;
= 20°.
Non essendo stato possibile eseguire prove in sito, volte alla determinazione del modulo di
deformabilità dell’ammasso roccioso, si è fatto riferimento alla correlazione di Serafim-Pereira (1983)
che, partendo dal valore di RMR, ha stimato il valore di E a 2.5 GPa.
Caratterizzazione geotecnica
I valori delle proprietà dei terreni e delle rocce costituenti il Volume Significativo sono indicati nella
seguente tabella 1
[kN/m3]
’ [°] c’/C [kPa] E [MPa]
Riporto/Terreno naturale (R/T)
18
30
0
25
Cappellaccio (C)
22
30
0
55
Substrato Roccioso (CMA)
26
20
155
2500
Tabella 1. Valori di progetto.
6. Risoluzione delle problematiche geotecniche
L’apertura di uno scavo conferisce al materiale a tergo (terreno o roccia) una variazione di stato
tensionale (rispetto alla sua condizione di riposo) che sfocia nella nascita di deformazioni (spostamenti
orizzontali e cedimenti).
Nel caso in esame lo scavo ha interessato un sito densamente urbanizzato, con presenza di
manufatti importanti al contorno ed ha presentato presenta il problema, non banale, di garantire un
idoneo comportamento dello stesso nei confronti degli edifici limitrofi.
La problematica principale ha riguardato i possibili cedimenti indotti al piano di assise degli edifici
circostanti che derivano dalla concomitanza di due cause:
deformabilità delle opere di sostegno dello scavo;
riduzione della componente orizzontale del tensore delle tensioni nell’ammasso roccioso posto a
tergo dello scavo.
Gli aspetti maggiormente significativi hanno riguardato l’idoneità dell’opera allo scopo, sia in
termini di Stato Limite Ultimo sia in termini di Stato Limite di Esercizio, garantendo il Grado di Sicurezza
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
26
(SLU) richiesto dalle vigenti normative senza conferire perdita di funzionalità alle esistenti strutture al
contorno (SLE).
La scelta dell’opera di sostegno dello scavo ne rappresenta pertanto il punto chiave, in quanto
intimamente legata alle condizioni strutturali dell’ammasso roccioso riscontrate in sito e
precedentemente commentate.
In un ammasso roccioso fortemente fratturato, come quello reperito in sito, tale da comportarsi
come un materiale continuo equivalente, occorre pensare ad un’opera il più possibile continua per
evitare ogni possibile stato di franamento dei piccoli blocchi interposti fra i vari sets di discontinuità.
Nel contempo l’opera deve essere sufficientemente robusta da sopportare, in sicurezza, le
sollecitazioni trasmesse dall’ammasso roccioso retrostante.
A causa delle notevoli soggezioni del cantiere (che presentava limitati spazi di accesso e di
manovra) la scelta dell’opera di sostegno è stata condizionata dal ricorso ai micropali realizzati
mediante sonde di dimensioni compatibili con il cantiere.
L’installazione di una cortina di micropali posti a distanza ravvicinata (50 cm), ha conferito
adeguata azione di presostegno dello scavo evitando il cinematismo di blocchi fra due pali contigui.
In termini di resistenza, la sola cortina di micropali non è però sufficiente a garantire il
mantenimento del Grado di Sicurezza fino a fondo scavo a causa della sua modesta rigidezza, se
comparate alla rigidezza dell’ammasso roccioso.
Il riscorso a puntelli di contrasto agenti direttamente sulla cortina, previa installazione di un profilo
ripartitore, ha permesso di risolvere efficacemente il problema.
La complessità ha riguardato non solo l’impossibilità di contrastare adeguatamente il fronte W ma
anche l’impossibilità di contrastare adeguatamente la sezione N-S in quanto, ipotizzando un unico
scavo su tutta la superficie, i puntelli oltre che essere lunghi quasi 30 m avrebbero trovato riscontro
sulle strutture residue seicentesche che si presentavano interrate rispetto all’originale piano di
campagna.
La soluzione ai problemi ha richiesto una divisione in due fasi dello scavo:
a) nella prima fase si sono realizzati gli scavi per la metà nord e, raggiunto il fondo scavo, è stato
eseguita la prima metà delle strutture di elevazione;
b) nella seconda fase si è realizzata la seconda porzione di scavo, impiegando le strutture di
elevazione come vincolo per i puntelli, raggiunto il fondo di scavo si sono completati i lavori.
La delimitazione del perimetro di confine fra le due fasi è stata realizzata tramite la costruzione di
un’opera di sostegno provvisionale, che poi è stata tagliata e demolita durante le operazioni di scavo
della seconda fase.
Le figure seguenti mostrano, in pianta ed in sezione, l’organizzazione delle varie fasi dei lavori di
preparazione area; in rosso sono indicati gli elementi di contrasto impiegati, in blu sono indicati i gli
edifici significativi individuati in figura 1 a.
a)
b)
Figura 3. Pianta della prima fase a) e della seconda fase b).
a)
b)
Figura 4. Sezione della prima fase a) e della seconda fase b).
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
27
Con riferimento alle due precedenti fasi, sono stati determinati i seguenti steps operative che
hanno segnato anche gli steps di calcolo delle analisi FEM.
Step
1
Descrizione
Esecuzione delle demolizioni dei manufatti esistenti, previste dal progetto;
Esecuzione delle cortine di micropali perimetrali e centrale;
Esecuzione, solo per le cortine di micropali perimetrali, di perforazioni a vuoto (di lunghezza pari
all’altezza dello scavo) posizionate a metà dell’interasse dei micropali perimetrali.
2
Esecuzione del primo livello scavo, necessario per il raggiungimento del piano di lavoro per la posa del
primo ordine di puntelli metallici di contrasto.
3
Posa del primo ordine di puntelli metallici di contrasto e loro eventuale messa in coazione.
4
Esecuzione del secondo livello di scavo.
5
Posa del secondo ordine di puntelli metallici e loro eventuale messa in coazione.
6
Esecuzione del terzo livello di scavo.
7
Posa del terzo ordine di puntelli metallici e loro eventuale messa in coazione.
8
Raggiungimento del fondo di scavo.
9
Realizzazione delle strutture di elevazione.
10
Ripetizione delle fasi da 2 a 9 per la realizzazione della fase 2.
Tabella 2. Fasi di lavoro.
Successivamente sono state impostate analisi FEM tramite il codice di calcolo Plaxis finalizzate
alla verifica della soluzione ed alla comprensione dei principali parametri di spostamento necessari per
la definizione dei valori di soglia da impostare per la campagna di monitoraggio.
Le figure seguenti mostrano, in sintesi, i principali risultati.
Campo di cedimento indotto
La previsione del campo di cedimento indotto dalle operazioni di scavo è stata fatta scegliendo punti di
controllo di spostamento coincidenti all’interno del modello di calcolo.
La compatibilità del campo di spostamento indotto dallo scavo sulle strutture esistenti è stata
controllata con riferimento ai criteri contenuti nelle indicazioni di Skempton e MacDonald (1956),
analizzando cedimenti assoluti, differenziali e distorsioni, durante tutti gli steps di calcolo.
a)
b)
Figura 5. Punti di controllo per le sezioni N-S a) ed E-W b).
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
28
a)
b)
Figura 6. Previsione dei cedimenti per le sezioni N-S a) ed E-W b).
a)
b)
Figura 6. Previsione delle distorsioni per le sezioni N-S a) ed E-W b).
Le figure precedenti mostrano l’andamento delle distorsioni attese sulle strutture poste al
contorno; si osserva che le maggiori distorsioni presentano un valore massimo di circa 5.1.10-5
compatibile con le raccomandazioni di Skempton e Mac Donald.
Il controllo dello stato di spostamento prodotto durante le operazioni di scavo è stato eseguito
mediante il ricorso ad un sistema di monitoraggio automatizzato wireless su piattaforma WEB-GIS
realizzato dalla GD-Test S.r.l. di Torino.
Su punti caratteristici della paratia sono state elettrolivelle in grado di rilevare il comportamento
de formativo del cordolo testa pali e di altri punti della paratia.
Dalle analisi FEM si sono calcolati i valori di rotazione di preallarme e di allarme da inserire
all’interno del software di controllo che, in caso di superamento della soglia, provvedeva a trasmettere
un SMS al numero degli operatori del cantiere ed alla direzione dei lavori.
Lo schema delle elettrolivelle è indicato nella seguente figura.
Figura 7. Disposizione delle elettrolivelle per la fase 1.
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
29
Le figure seguenti mostrano i tipici risultati del sistema di monitoraggio installato.
a)
b)
Figura 8. Risultati per l’elettrolivella L5 a) ed L4 b).
Il campo di spostamento registrato si è sempre mantenuto al di sotto della soglia di preallarme
impostata (colore verde); l’andamento scalettato del diagramma è riferibile all’azione del martellone
demolitore della roccia che, durante i vari approfondimenti, ha urtato alcuni puntelli facendo sentire il
contraccolpo anche alla paratia (Figura 8 a).
Infatti, in una zona specifica del cantiere, dove il martellone non ha urtato elementi strutturali, il
trend si è mantenuto costante come ben evidenziato nella Figura 8 b.
Sollecitazioni sulle opere
Le sollecitazioni sulle opere (micropali e puntoni di contrato) sono state determinate in ogni step di
calcolo in SLE ed in SLU.
Nel presente lavoro sono riportate solamente le sollecitazioni su alcuni puntelli in quanto ritenute
significative.
La figura seguente mostra alcuni risultati di calcolo FEM su alcuni puntelli; si osserva che lo
sforzo assiale massimo in esercizio è stato stimato in 490 kN mentre in SLU è pari a 2439 kN.
Tutti i puntelli sono stati dimensionati per sopportare tale valore di forza in SLU.
Alcuni puntelli sono stati oggetto di monitoraggio inserendo quattro estensimetri nella loro sezione
di mezzeria per il controllo dello stato tensionale ed un termometro per il rilievo della temperatura.
Il monitoraggio dello stato tensionale agente sui puntelli (e quindi della forza) è importante in
quanto il calcolo ipotizza semplificazioni trascurando, ad esempio, le tolleranze di montaggio, la non
perfetta orizzontalità, la presenza di eccentricità, urti durante gli scavi, etc, che possono essere dannosi
per l’equilibrio del singolo elemento.
a)
b)
Figura 9. Azioni di calcolo sul puntello a) e risultati del monitoraggio b).
Il grafico in figura 9 b mostra sensibili variazioni dello stato tensionale in funzione della
temperatura; tale comportamento è stato successivamente controllato applicando un telo chiaro su ogni
puntone installato.
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
30
Avanzamento del cantiere
Di seguito sono indicate alcune immagini significative scattate durante l’avanzamento dei lavori; il
cantiere si è impiantato nell’anno 2008 ed oggi risultano terminate completamente le strutture ed in via
di ultimazione le finiture e gli impianti.
a)
b)
Figura 10. Raggiungimento del fondo di scavo per la fase 1 (a) e dettaglio di attacco del puntone metallico dove si
notano i puntoni rifasciati da geotessile bianco per il controllo della temperatura (b).
Figura 11. Step di lavoro durante la fase 2 (con puntoni agganciati alle strutture di elevazione erette in fase 1).
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
31
7. Conclusioni
Il presente rapporto ha illustrato le principali problematiche che governano gli scavi urbani discutendole
con riferimento ad un caso reale eseguito in condizioni difficili.
Per la complessità delle variabili in gioco, antropiche e geotecniche, e per le sempre più restrittive
soggezioni legali e di “buon vicinato” la realizzazione di scavi in ambiente urbano fortemente
antropizzato richiede non solo una buona progettazione del sistema geotecnico ma anche un valido ed
efficace controllo sistematico durante tutte le fasi esecutive.
8. Bibliografia
Bowles, J.E., 1988, “Fondazioni”, Mc Graw-Hil International Edition.
Lambe, T.W. and Whitman, R.V., 1979, “Soil Mechanics, SI Version”, John Wiley and Sons, NY.
Lancellotta, R., 1993, “Geotecnica, II Ed.”, Zanichelli, Milano.
Terzaghi, K., Peck, R.B., Mesri, G., 1996, “ Soil mechanics in Engineering Praticle, 3rd Edition”, John
Wiley and Sons, NY.
Cestelli Guidi, C, 1991, “Geotecnica e Tecnica delle fondazioni, 8° Edizione”, Hoepli Milano;
Viggiani, C., 2000, “Fondazioni”, Hevelius Edizioni;
AA.VV., 1998, “Predicion and Performance in geotechnical enginnering”, Università degli Studi di
Napoli Federico II, Dipartimento di Ingegneria Geotecnica;
AA.VV., 1997, UNI ENV 1997-1, “Eurocodice 7 – Parte 1”, UNI;
AA.VV., 1998, UNI ENV 1998-5, “Eurocodice 8 – Parte 5”, UNI;
F.H.W.A. HI 97-013, 1998, “Design and construction of driven pile foundation”, Vol. 1 e 2, U.S.
Department of Transportation, U.S.A.;
Department of defence MIL-HDBK-1007/3, 1997, “NAV-FAC D.M. 7.01, 7.02, 7.03”, U.S.A.
1° Incontro Annuale dei Giovani Ingegneri Geotecnici, Salerno, 27-28 Maggio 2011
32