I tiranti di ancoraggio e le chiodature sono elementi strutturali utilizzati per ancorare al terreno muri di sostegno, paratie e strutture in genere e nel sostegno di fronti di scavo. Sono impiegati anche nella stabilizzazione e consolidamento di pendii soggetti a movimenti franosi e di pareti in roccia.
Un ancoraggio è costituito da un’armatura (a trefoli, barre o tubi) opportunamente dimensionata, inserita in un apposito foro all’interno del terreno. L’elemento interseca così la superficie di potenziale scivolamento, ancorandosi alla massa di terreno stabile.
Schema funzionale
Il tirante si compone da tre parti principali: – Tratto di fondazione: il tirante è fissato nel foro tramite iniezione di boiacca o malta cementizia e può trasferire la forza al terreno per aderenza. – Tratto libero: ciascun trefolo è libero nel foro grazie alla propria guaina e può allungarsi liberamente nella lunghezza libera. Quindi la tensione può essere applicata al sistema. – Testata: trasmette la forza alla struttura di contrasto e quindi alla struttura principale da ancorare.
Schema funzionale tirante di ancoraggio (CSLLP, 2011)
Funzionamento e posizione
I tiranti possono avere funzionamento di tipo: a) passivo – non sono pretesati b) attivo – sono pretesati da una forza di progetto
Nel primo caso l’azione del tirante si innesca in seguito alle deformazioni dello stesso indotte dallo spostamento del terreno. Nel secondo caso invece è già attiva prima di ulteriori spostamenti del terreno circostante, e questi creano solo un aumento delle sollecitazioni sullo stesso.
L’ancoraggio deve essere in grado di trasferire le forze esterne al terreno stabile, il trasferimento di tale forze avviene attraverso il tratto di fondazione. Il vincolo che si realizza deve avere le seguenti caratteristiche: 1) deve essere posizionato in una zona del terreno stabile e resistente sia in condizioni statiche che sismiche; 2) deve essere dimensionato in modo da risultare resistente alla forza di trazione di progetto
La zona di fondazione deve deve essere preservata da movimenti e/o deformazioni e deve posizionarsi oltre i seguenti vincoli geometrici a seconda dei casi: a) linea di rottura della spinta attiva (oltre il cuneo di spinta in condizioni statiche e sismiche), b) linea di scorrimento nel caso di instabilità di versante (sia in condizioni statiche che sismiche).
Dimensionamento dell’ancoraggio
Il dimensionamento dell’ancoraggio riguarda: 1) sistema di ripartizione della testata dell’ancoraggio, 2) elemento strutturale, 3) interfaccia elemento strutturale-fondazione, 4) interfaccia elemento strutturale-terreno, Il dimensionamento più complesso riguarda la cosiddetta “resistenza esterna” (pull-out resistance) che si oppone allo sfilamento del terreno. La tensione resistente allo sfilamento dipende da molteplici fattori, tipo di terreno di fondazione, tipo di iniezione, caratteristiche di perforazione… Nei terreni molto compatti e nelle rocce, lo sforzo di taglio sull’interfaccia cilindrica fusto-terreno decade esponenzialmente lungo il fusto di fondazione, in accordo alla seguente legge:
τx/τ0=exp(-Ax/d)=R (Hawkes & Evans 1951)
dove τ0= sforzo di taglio all’inizio del fusto di fondazione τx= sforzo di taglio all’ascissa x lungo il fusto di fondazione A=Ea/Er=parametro che definisce il rapporto tra lo sforzo di taglio nel terreno di fondazione e lo sforzo assiale nella barra di ancoraggio Ea= modulo elastico del materiale di riempimento del fusto di ancoraggio Er= modulo elastico della barra o del trefolo R= rapporto tra gli sforzi di taglio La concentrazione degli sforzi di taglio in sommità (inizio) del fusto di ancoraggio è potenzialmente in grado di provocare la rottura progressiva di una fondazione di ancoraggio.
Geostru ha sviluppato la Geoapp Pull-out resistance degli ancoraggi che consente di eseguire la verifica a sfilamento dal terreno dell’ancoraggio (pull-out resistance).”
