insegnamento di progetto di infrastrutture viarie - - dietcaddietcad.unipv.it/corsi/pdiv/08 - opere...

InsegnamentoInsegnamentodidi

Progetto di Infrastrutture viarieProgetto di Infrastrutture viarie

Opere in terraOpere in terra

Caratteristiche di un terrenoCaratteristiche di un terrenoCompressibilitCompressibilitàà e costipamento delle terree costipamento delle terrePortanza sottofondi e fondazioni stradaliPortanza sottofondi e fondazioni stradali

InstabilitInstabilit àà del corpo stradaledel corpo stradale

SoprastruttureSoprastrutture

Materiali stradali Materiali stradali Soprastruttura flessibiliSoprastruttura flessibili

Cenni di calcolo delle soprastruttureCenni di calcolo delle soprastrutture

Intersezioni e Impianti stradaliIntersezioni e Impianti stradali

Intersezioni a raso e a livelli sfalsatiIntersezioni a raso e a livelli sfalsatiAree di sostaAree di sosta

InstabilitInstabilit àà del corpo stradale e opere di sistemazione del corpo stradale e opere di sistemazione

LL’’ Italia presenta un territorio di per se geologicamente instabilItalia presenta un territorio di per se geologicamente instabile per ragioni e per ragioni naturali, situazione resa ancor pinaturali, situazione resa ancor piùù preoccupante dal progressivo dissesto preoccupante dal progressivo dissesto causato per incuria umana .causato per incuria umana .

La realizzazione quindi di opere di ingegneria civile tra cui leLa realizzazione quindi di opere di ingegneria civile tra cui le strade pone di strade pone di per sper séé notevoli problemi ed elevati costi di costruzione e manutenzionotevoli problemi ed elevati costi di costruzione e manutenzione. Le ne. Le opere stradali sono interessate ai problemi relativi alla stabilopere stradali sono interessate ai problemi relativi alla stabilititàà degli ammassi degli ammassi terrosi.terrosi.

EE’’ quindi fondamentale da subito nella progettazione di strade, poquindi fondamentale da subito nella progettazione di strade, porre rre attenzione sulle instabilitattenzione sulle instabilitàà, non solo di quelle in atto (in quanto evidenti come , non solo di quelle in atto (in quanto evidenti come un movimento franoso), ma anche di quelle potenziali (difficoltun movimento franoso), ma anche di quelle potenziali (difficoltàà di prevederne di prevederne il comportamento). il comportamento). In questo caso non In questo caso non èè sufficiente riferirsi al corpo stradale visto solo come sufficiente riferirsi al corpo stradale visto solo come solido geometrico (delimitato dalla piattaforma stradale, dalle solido geometrico (delimitato dalla piattaforma stradale, dalle scarpate dei scarpate dei rilevati o delle trincee, dalla superficie del terreno e dalle srilevati o delle trincee, dalla superficie del terreno e dalle sezioni terminali del ezioni terminali del tronco stradale considerato), ma occorre considerare la sede strtronco stradale considerato), ma occorre considerare la sede stradale come adale come struttura (idonea al transito dei veicoli e quindi a trasmetterestruttura (idonea al transito dei veicoli e quindi a trasmettere al terreno di al terreno di sottofondo le azione da essi esercitate). Non solo quindi corpo sottofondo le azione da essi esercitate). Non solo quindi corpo stradale, ma stradale, ma anche il terreno sottostante al suo piano di posa ed interessatoanche il terreno sottostante al suo piano di posa ed interessato alla stabilitalla stabilitààdel rilevato stesso dalle opere di sistemazione.del rilevato stesso dalle opere di sistemazione.

Progetto di Infrastrutture viarie Progetto di Infrastrutture viarie

Fenomeni dFenomeni d ’’ instabilitinstabilit àà

Quando si affronta lo studio della stabilitQuando si affronta lo studio della stabilitàà del corpo stradale occorre rendersi del corpo stradale occorre rendersi conto che ci si trova confrontati a tanti elementi di incertezzaconto che ci si trova confrontati a tanti elementi di incertezza (tipi di vincoli, (tipi di vincoli, caratteristiche e qualitcaratteristiche e qualitàà di resistenza dei materiali, ecc.).di resistenza dei materiali, ecc.).

A tale proposito va ricordato che i fenomeni di instabilitA tale proposito va ricordato che i fenomeni di instabilitàà avvengono sempre: avvengono sempre: •• per effetto del peso proprio e di eventuali sovraccarichi,per effetto del peso proprio e di eventuali sovraccarichi,•• a causa della diminuzione di resistenza della causa della diminuzione di resistenza dell’’ammasso,ammasso,•• quando la componente della forza peso, riportata alla superficquando la componente della forza peso, riportata alla superficie di ie di scivolamento, supera quelle di coesione di attrito lungo la stesscivolamento, supera quelle di coesione di attrito lungo la stessa superficie.sa superficie.

Nella maggior parte dei casi il problema risulta di difficile soNella maggior parte dei casi il problema risulta di difficile soluzione in quanto:luzione in quanto:•• éé impossibile stabilire la superficie di scorrimento,impossibile stabilire la superficie di scorrimento,•• le forze di resistenza al taglio sono determinabili con scarsale forze di resistenza al taglio sono determinabili con scarsaapprossimazione (variano sia con il tempo che con il tipo di ammapprossimazione (variano sia con il tempo che con il tipo di ammasso).asso).

Di qui lDi qui l’’importanza di un approfondito esame, sia sulle condizioni di insimportanza di un approfondito esame, sia sulle condizioni di instabilittabilitààpreesistenti (naturali) degli ammassi interessati dallpreesistenti (naturali) degli ammassi interessati dall’’opera, sia sul modo in cui opera, sia sul modo in cui le instabilitle instabilitàà medesime possono manifestarsi a seguito della costruzione dellamedesime possono manifestarsi a seguito della costruzione dellastrada.strada.


Studio dei dissesti naturaliStudio dei dissesti naturali

Gli studi relativi ai fenomeni franosi hanno portato ad individuGli studi relativi ai fenomeni franosi hanno portato ad individuare criteri per are criteri per classificare le frane classificare le frane (1)(1) in base a differenti tipi di movimento e di materiali.in base a differenti tipi di movimento e di materiali.Il Il VarnesVarnes (1978) classifica ogni frana (esempio) con due parole: la prima(1978) classifica ogni frana (esempio) con due parole: la primadescrive il tipo di movimento (crollo di roccia), la seconda il descrive il tipo di movimento (crollo di roccia), la seconda il materiale (colata materiale (colata di detrito). Vengono utilizzati tre differenti tipi di materialedi detrito). Vengono utilizzati tre differenti tipi di materiale: ammasso roccioso, : ammasso roccioso, detrito e terra e cinque tipologie di movimento: crolli, ribaltadetrito e terra e cinque tipologie di movimento: crolli, ribaltamenti, scorrimenti menti, scorrimenti o scivolamenti, espansioni laterali e colamenti.o scivolamenti, espansioni laterali e colamenti.Nel 1990 la Commissione internazionale sulle frane dellNel 1990 la Commissione internazionale sulle frane dell’’AIEG (AIEG (International International Association of Engineering GeologyAssociation of Engineering Geology) ha definito uno schema idealizzato di ) ha definito uno schema idealizzato di frana che permette di evidenziare sia le principali caratteristifrana che permette di evidenziare sia le principali caratteristiche morfologiche, che morfologiche, sia le dimensioni e caratteristiche geometriche del corpo di frasia le dimensioni e caratteristiche geometriche del corpo di frana che na che permette di stimare il volume della massa franata.permette di stimare il volume della massa franata.

Nella progettazione di opere stradali, la sottovalutazione di taNella progettazione di opere stradali, la sottovalutazione di tali fenomeni, oltre li fenomeni, oltre ai danni recati allai danni recati all’’opera, crea gravi rischi per i fruitori dellopera, crea gravi rischi per i fruitori dell’’opera stessa. Di qui opera stessa. Di qui la necessitla necessitàà pipiùù di disporre di strumenti ddi disporre di strumenti d’’indagine idonei a studiare le cause indagine idonei a studiare le cause delldell’’instabilitinstabilitàà..__________

(1)(1) M. Tanzini, M. Tanzini, ““FENOMENI FRANOSI E OPERE DI STABILIZZAZIONEFENOMENI FRANOSI E OPERE DI STABILIZZAZIONE”” , Cap. II , Cap. II ““GeneralitGeneralitàà e e definizionidefinizioni””, Editore D. Flaccovio, Palermo 2002., Editore D. Flaccovio, Palermo 2002.


Cause dCause d ’’ instabilitinstabilit àà

LL’’instabilitinstabilitàà èè dovuta a varie cause e si manifesta in varie forme. Per il dovuta a varie cause e si manifesta in varie forme. Per il PentaPenta i i movimenti dovuti ad instabilitmovimenti dovuti ad instabilitàà dei terreni vengono posti in relazione con la dei terreni vengono posti in relazione con la velocitvelocitàà e la direzione del movimento e del tipo della superficie di scoe la direzione del movimento e del tipo della superficie di scorrimento.rrimento.Si parla di Si parla di erosioni e smottamentierosioni e smottamenti di piccola massa, di piccola massa, scoscendimentiscoscendimenti di masse di masse pipiùù estese e estese e frane vere e propriefrane vere e proprie di grandi masse.di grandi masse.

Le classi dLe classi d’’instabilitinstabilitàà possono essere dovute a:possono essere dovute a:•• acque sotterranee: di falda (superfici di scorrimento larghe) acque sotterranee: di falda (superfici di scorrimento larghe) o vena (sezione o vena (sezione di scorrimento limitata) e per entrambe profonde o superficiali,di scorrimento limitata) e per entrambe profonde o superficiali, migranti migranti (all(all’’interno degli ammassi);interno degli ammassi);•• particolari condizioni orografiche, geologiche o stratigrafichparticolari condizioni orografiche, geologiche o stratigrafiche: pendio del e: pendio del terreno, disposizione ed inclinazione degli strati in rapporto aterreno, disposizione ed inclinazione degli strati in rapporto al pendio, l pendio, presenza di fratture o faglie;presenza di fratture o faglie;•• acque superficiali e condizioni climatiche: acque piovane supacque superficiali e condizioni climatiche: acque piovane superficiali, acque erficiali, acque dd’’infiltrazione, corsi dinfiltrazione, corsi d’’acqua (fiumi, torrenti, ecc.), mare e fenomeni di acqua (fiumi, torrenti, ecc.), mare e fenomeni di essiccazione (ritiro caratteristico delle argille), di gelo e doessiccazione (ritiro caratteristico delle argille), di gelo e dovuti al vento;vuti al vento;•• esecuzione di opere: disboscamento, aperture di trincee o costesecuzione di opere: disboscamento, aperture di trincee o costruzioni di ruzioni di rilevati, modifica del regime idraulico a seguito della costruzirilevati, modifica del regime idraulico a seguito della costruzione di una nuova one di una nuova opera ed instabilitopera ed instabilitàà del piano di posa o del corpo del rilevato (vedere figure: 1 del piano di posa o del corpo del rilevato (vedere figure: 1 e 2).e 2).


InstabilitInstabilit àà di un rilevatodi un rilevatoProgetto di Infrastrutture viarie Progetto di Infrastrutture viarie

Cedimento del piano di posaCedimento del piano di posa

Cattiva esecuzioneCattiva esecuzione

Opere di sistemazioneOpere di sistemazionePer quanto riguarda le opere di sistemazione occorre distinguernPer quanto riguarda le opere di sistemazione occorre distinguerne di tre tipi:e di tre tipi:1.1. Opere per instabilitOpere per instabilitàà preesistenti alla costruzione dellpreesistenti alla costruzione dell’’opera stradaleopera stradale::

in presenza di in presenza di erosioni superficialierosioni superficiali, come riportato nelle figure 3 e 4, si , come riportato nelle figure 3 e 4, si può procedere con può procedere con gradonaturegradonature o con o con graticcigraticci e e piantagionipiantagioni con essenze con essenze arboree a radici profonde e rapida crescita;arboree a radici profonde e rapida crescita;in presenza di in presenza di effetto dieffetto di ritiro o di acque dritiro o di acque d’’infiltrazioneinfiltrazione che producono che producono fenomeni di smottamento, come riportato nelle figure 5 e 6, si pfenomeni di smottamento, come riportato nelle figure 5 e 6, si provvede rovvede con con gabbionategabbionate o o muri di sostegno (controripa)muri di sostegno (controripa) e e fossi di guardiafossi di guardia..

2.2. Opere per instabilitOpere per instabilitàà che nasce con la costruzione dellche nasce con la costruzione dell’’opera stradaleopera stradale::di solito in presenza di terreni argillosi, non risulta sufficiedi solito in presenza di terreni argillosi, non risulta sufficiente la sola nte la sola sistemazione del piano di posa mediante costipamento e taglio desistemazione del piano di posa mediante costipamento e taglio del l pendio a gradoni, ma occorre aggiungere fossi guardia a monte, rpendio a gradoni, ma occorre aggiungere fossi guardia a monte, rivestire ivestire le scarpate con terra vegetale e realizzare, al piede delle scarle scarpate con terra vegetale e realizzare, al piede delle scarpate, pate, unghieunghie in pietrame a secco, oltre alle eventuali opere accessorie primin pietrame a secco, oltre alle eventuali opere accessorie prima a descritte.descritte.

2.2. Opere riguardanti direttamente la stabilitOpere riguardanti direttamente la stabilitàà del corpo stradale e dei del corpo stradale e dei sottofondisottofondi::in presenza di risalita din presenza di risalita d’’acqua dal terreno su cui appoggia il rilevato, acqua dal terreno su cui appoggia il rilevato, occorre prevedere uno occorre prevedere uno strato anticapillarestrato anticapillare, come riportato nella figura 7, , come riportato nella figura 7, di opportuno spessore (da 30 a 60 cm) e costituito da materiale di opportuno spessore (da 30 a 60 cm) e costituito da materiale arido arido (granulometria tra 0,2 e 10 cm ed IP (granulometria tra 0,2 e 10 cm ed IP << 4).4).


Gradonature e graticciGradonature e graticci


Gabbionate e cunette con muri di controripa e fossi di guardiaGabbionate e cunette con muri di controripa e fossi di guardia


StabilitStabilit àà del corpo stradaledel corpo stradale


RilevatoRilevato

TrinceaTrincea

Altre opere di sistemazioneAltre opere di sistemazione

Per consolidare il piano di posa di un rilevato in presenza di tPer consolidare il piano di posa di un rilevato in presenza di terreni molto erreni molto compressibili si procede utilizzando pali o pozzi verticali di scompressibili si procede utilizzando pali o pozzi verticali di sabbia, come abbia, come riportato in figura 8.riportato in figura 8.Nel limite del possibile tali pozzi si prolungano sino a raggiunNel limite del possibile tali pozzi si prolungano sino a raggiungere uno strato gere uno strato permeabile. La distanza di tali pozzi, il loro diametro, la loropermeabile. La distanza di tali pozzi, il loro diametro, la loro profonditprofonditàà, ecc. , ecc. dipendono dalla natura delldipendono dalla natura dell’’ammasso compressibile, dalla sua stratificazione, ammasso compressibile, dalla sua stratificazione, dalldall’’azione del carico, dal grado di consolidamento che si vuole raggazione del carico, dal grado di consolidamento che si vuole raggiungere.iungere.Per tali dreni si utilizza materiale sabbioso di appropriata graPer tali dreni si utilizza materiale sabbioso di appropriata granulometria tutta nulometria tutta passante al setaccio passante al setaccio ¾¾ ‘’‘’, mentre solo il 40 % al setaccio n, mentre solo il 40 % al setaccio n°° 10 ASTM, del 15 10 ASTM, del 15 % al setaccio n% al setaccio n°° 40 ASTM e del 1,5 % al setaccio n40 ASTM e del 1,5 % al setaccio n°° 200 ASTM.200 ASTM.I risultati ottenuti sono risultati soddisfacenti, non accettabiI risultati ottenuti sono risultati soddisfacenti, non accettabili invece in li invece in presenza di terreni torbosi.presenza di terreni torbosi.

In alcuni casi occorre procedere al rivestimento con muri in pieIn alcuni casi occorre procedere al rivestimento con muri in pietrame od alla trame od alla protezione con reti metalliche delle scarpate (vedere figura 9).protezione con reti metalliche delle scarpate (vedere figura 9). In altri casi In altri casi èènecessario realizzare necessario realizzare gallerie paramassigallerie paramassi per evitare la caduta sulla per evitare la caduta sulla massicciata di massi (vedere figura 10).massicciata di massi (vedere figura 10).


Pozzi verticali di sabbia Pozzi verticali di sabbia


Rivestimenti scarpate in pietrame Rivestimenti scarpate in pietrame Progetto di Infrastrutture viarie Progetto di Infrastrutture viarie

Opere di sostegno Opere di sostegno (2)(2)

In figura 11 si riassumono i metodi di contenimento dei terreni In figura 11 si riassumono i metodi di contenimento dei terreni suddividendoli suddividendoli in due gruppi in base al sistema di stabilizzazione: interni ed in due gruppi in base al sistema di stabilizzazione: interni ed esterni.esterni.

I classici muri a gravitI classici muri a gravitàà, costituiti in , costituiti in muri a gravitmuri a gravitàà, in calcestruzzo o in , in calcestruzzo o in muratura, i muratura, i muri a mensolamuri a mensola e i e i muri a contraffortimuri a contrafforti, sono stati affiancati da altre , sono stati affiancati da altre applicazioni quali il applicazioni quali il terreno rinforzatoterreno rinforzato o la o la chiodatura del terrenochiodatura del terreno (sistemi di (sistemi di stabilizzazione interni), muri cellulari, paratie puntellate o tstabilizzazione interni), muri cellulari, paratie puntellate o tirantate (sistemi di irantate (sistemi di stabilizzazione esterni), come indicati in figura 12.stabilizzazione esterni), come indicati in figura 12.

Va inoltre ricordato lVa inoltre ricordato l’’impiego di impiego di pali verticalipali verticali disposti ad interasse ridotto, sia disposti ad interasse ridotto, sia infissi , sia trivellati e di grande diametro, che vengono messiinfissi , sia trivellati e di grande diametro, che vengono messi in opera sia in opera sia come opera di sostegno prima degli scavi, sia per stabilizzare ucome opera di sostegno prima degli scavi, sia per stabilizzare una frana.na frana.Se tali pali sono disposti uno adiacente allSe tali pali sono disposti uno adiacente all’’altro, laltro, l’’opera viene definita come opera viene definita come paratia con pali tangentiparatia con pali tangenti; se l; se l’’interasse tra pali interasse tra pali èè tale che resta uno spazio tra i tale che resta uno spazio tra i pali, lpali, l’’opera viene definita opera viene definita paratia a pali secantiparatia a pali secanti..


------------------------

(2)(2) M. Tanzini, M. Tanzini, ““FENOMENI FRANOSI E OPERE DI STABILIZZAZIONEFENOMENI FRANOSI E OPERE DI STABILIZZAZIONE”” , Cap. , Cap. XX ““Stabilizzazione di Stabilizzazione di pendii in terrenipendii in terreni””, Editore D. Flaccovio, Palermo 2002., Editore D. Flaccovio, Palermo 2002.

Sistemi di stabilizzazione piSistemi di stabilizzazione pi ùù impiegatiimpiegati


Esempi di sistemi di stabilizzazione piEsempi di sistemi di stabilizzazione pi ùù impiegati 1impiegati 1


Sistemi di stabilizzazione esterniSistemi di stabilizzazione esterni

Esempi di sistemi di stabilizzazione piEsempi di sistemi di stabilizzazione pi ùù impiegati 2impiegati 2


Sistemi di stabilizzazione interniSistemi di stabilizzazione interni

insegnamento di progetto di infrastrutture viarie - - dietcaddietcad.unipv.it/corsi/pdiv/08 - opere...

Documents