In questo articolo verrà illustrato un reale caso di verifica e progettazione di opere di stabilità e consolidamento di blocchi rocciosi, tramite il software GeoStru RockPlane
Premessa
Il fine di tutto il percorso è l’esecuzione degli interventi di progetto mirati alla mitigazione del rischio di caduta massi.
Gli interventi in parete riguardano le masse di entità tale (blocchi di volume superiore a 1,5mc) da non poter essere contenute dalle protezioni passive. La proposta migliorativa tiene conto di questo principio: da modellazione di caduta massi risulta che le energie di impatto alle barriere dipendono in misura maggiore dalla quota di distacco, rispetto alla massa (infatti l’energia aumenta linearmente con la massa, ma in modo quadratico con la velocità): si sono quindi privilegiati gli interventi nella porzione superiore delle pareti e sulle masse di maggiore entità senza perseguire un consolidamento sistematico dell’ammasso, cosa peraltro non sostenibile dal punto di vista finanziario.
Il concetto sopra esposto non vale per la ZONA 1 (NORD-OVEST), infatti il progetto prevede la realizzazione di un ponteggio ai fini della sicurezza, in previsione di migliorie della sicurezza in fase esecutive che futura, in sostituzione del ponteggio si è previsto la realizzazione di barriere paramassi, opportunamente dimensionata nei confronti dei blocchi che potrebbero distaccarsi dalle zone non rivestite e che col tempo potrebbero essere oggetto di ulteriore degrado e instabilità, in sostituzione del ponteggio previsto in progetto, le barriere oltre che assicurare un’elevata sicurezza durante le fasi lavorative, rimarranno a protezione di tutta la parte sottostante.
Inoltre, in tutte le ZONE DI LAVORO (ZONA 1, ZONA 2, ZONA 3) per ulteriore assicurazione di un’elevata sicurezza durante le fasi lavorative, si è pensato di bloccare i massi più consistenti, con dei pannelli in fune, che oltre ad assicurare un placcaggio migliore consentono agli operatori in corda di lavorare con maggiore tranquillità.
Nel complesso gli interventi della proposta migliorativa ricalcano comunque gli interventi di progetto.
Obiettivi secondari della proposta migliorativa sono:
- La definizione dei materiali che verranno utilizzati (barriere paramassi, pannelli in fune, reti in fune, accessori dei chiodi, ecc.): si è privilegiata l’adozione di materiali con certificato di conformità all’origine (ETAG, CE)
- La definizione di alcune tecniche esecutive che consentiranno l’esecuzione in sicurezza degli interventi, migliorie di prestazione di elementi dei sistemi di consolidamento.
Interventi puntuali
Generalità
Le operazioni di consolidamento di porzioni di ammasso in condizione di equilibrio limite, quali tutte le situazioni puntuali evidenziate in progetto, presentano grossi rischi per gli operatori: infatti perforare (e quindi vibrare) su ammassi formati da più blocchi instabili potrebbe indurre movimenti nell’ammasso o addirittura provocarne il collasso. Si è ritenuto quindi opportuno ridurre al minimo questo tipo di operazioni operando quanto più possibile al di fuori di tali ammassi e prevendo come miglioramenti della sicurezza, rivestimento con panelli in fune, perforazioni con diametri ridotti e con attrezzature poco ingombranti, eseguendo ancoraggi esterni perimetrali e posando successivamente secondo una determinata sequenza i pannelli ad alta resistenza rinforzate da reticoli di fune di acciaio.
Per minimizzare il disturbo all’ammasso indotto dalle perforazioni e consentire di operare in modo agile e continuativo si è quindi proposto di:
- Evitare la perforazione su ammassi privi di appoggio al piede o in equilibrio precario;
- Perforare con diametri il più possibile ridotti;
- Utilizzare attrezzature leggere e poco ingombranti;
- Rivestire gli ammassi con pannelli in fune ad alta resistenza;
Modalità operative
Le operazioni di consolidamento di ammassi in condizione di equilibrio precario si svolgeranno secondo la seguente sequenza di operazioni:
- perforazione ed iniezione di ancoraggi al di fuori dell’ammasso in prossimità del suo perimetro;
- posa dei primi pannelli partendo da monte e di eventuali fasciature di contenimento che stabilizzino l’intero ammasso;
Dettagli operativi
Gli interventi puntuali, sono atti a stabilizzare elementi rocciosi che, per via della loro posizione nell’ammasso ed in relazione alla famiglia delle fratture unitamente alla condizione topografica locale, sono in condizioni di instabilità (o metastabilità) con conseguente pericolo di ribaltamenti e/o scivolamenti lungo superfici preferenziali (che delimitano i blocchi dalle aree “stabili”). Le operazioni previste, sono state riassunte negli allegati tecnici Tavole P00-P00-P00, di dettaglio agli interventi da realizzare, complete di documentazione fotografica atta a visualizzare meglio i settori della parete su cui intervenire. si prevede la Stabilizzazione di massi rocciosi mediante fasciatura preliminare e successivo placcaggio mediante Barre Dywidag disposte a quinconce con interasse 1,50m. Altri massi instabili dovranno essere fasciati per sicurezza degli operatori e successivamente bloccati mediante chiodi disposti a quinconce con interasse non inferiore a 1,50m.
Si dovrà prevedere la parziale demolizione di massi (evidenziato in foto), sporgente rispetto alla parete, al fine di spostarne il baricentro verso il versante ed evitare la rottura per raggiungimento dello sforzo max a flessione, alcuni massi, isolati, dovranno essere oggetto di interventi di fasciatura con pannelli in fune fissati lateralmente con chiodature per la sicurezza degli operatori e successivamente bloccati con chiodature. Si provvederà ad una riprofilatura degli speroni in aree di cresta per evitare danni alle reti di protezione. Inoltre si prevede la sarcitura di fessure con malta cementizia in modo da evitare infiltrazione di acque di ruscellamento e conseguente deposizione nelle fratture di materiale terrigeno organico.
Relazione di calcolo
Il numero di chiodi e fasciature in fune computati sono giustificati nella relazione di calcolo di progetto.
Zona intervento n°1
Zona intervento n°2
Zona intervento n°3
Analisi con il software GeoStru Stabilità e consolidamento di blocchi rocciosi – RockPlane
Le verifiche dei blocchi sopra menzionati, sono stati condotte tramite il software GeoStru Stabilità e consolidamento di blocchi rocciosi – RockPlane, in particolare attraverso l’ipotesi di equilibrio limite ed in particolare riferendosi alla formulazione che, ipotizza la presenza della spinta idrostatica, nella frattura che delimita a monte il volume di roccia e della forza sismica.
Di seguito viene riportato l’analisi del solo Blocco 2 della zona di intervento n° 1, per tutte le equazioni e tutte le analisi di tutti i blocchi, si riporta alla pagina della Validazione codici di calcolo geostru – GeoStru EU, dove è possibile scaricare la validazione del software Rockplane con il caso in esame.
Zona 1 Blocco 2
DATI GENERALI
Peso di volume della roccia 22.0 kN/m³
Coefficiente sismico kx 0.08
Coefficiente sismico ky 0.04
Attrito sul piano di scorrimento 38 º
Coesione 0 kPa
Coefficiente JRC 8
Coefficiente JCS 160 Mpa
CARATTERISTICHE OPERE INTEVENTO
Diametro della fondazione 0.09 m
Lunghezza della fondazione 9 m
Peso spec. roccia di ancoraggio 22 kN/m³
Attrito terreno di ancoraggio 38 º
Fattore di sicurezza sul tiro ultimo 2.16
Diametro armatura 32 mm
Resistenza di calcolo armatura 826 N/mm²
Tasso di lavoro armatura 70 %
Aderenza acciaio cls 2.69 N/mm²
DIMENSIONAMENTO STRUTTURA
Forza limite ultima fondazione 7557.73 KN
Sfilamento acciaio dalla fondazione 2433.86 KN
Forza limite ultima armatura 325.44 KN
Tiro di progetto 325.44 KN
DATI BLOCCO
Altezza blocco 11.31 m
Spessore 3 m
Larghezza del blocco 8 m
Inclinazione sup. interna 70 º
Inclinazione sup. esterna 70 º
Inclinazione piano di scorrimento 15 º
Inclinazione testa – da cresta in poi 0 º
Altezza acqua spingente 10 m
A N A L I S I C O N C H I O D I
FASE DI PROGETTO
CARATTERISTICHE BLOCCO
Area blocco 32.594 m²
Peso Blocco 5737 KN
Coordinate baricentro (x,y) 3.62 / 5.87 m
Ieff 0.0 º
FATTORE DI SICUREZZA IMPOSTO
Per avere un fattore di sicurezza pari a 1.3
Occorre uno sforzo (Rq) pari a 3618.08 KN
Inclinato di (Beta) 15.0 º
Da distribuire su una superficie di 90.48 m²
NUMERO DI TIRANTI DA UTILIZZARE
Numero di tiranti da utilizzare 11
Da distribuire su una superficie di 90.48 m²
VERIFICA
POSIZIONE TIRANTI Interasse orizzontale.. 2.66 m
Chiodo n° 1
Sforzo Chiodo 325 KN
Inclinazione 15 º
Ordinata punto di applicazione 3 m
Chiodo n° 2
Sforzo Chiodo 325 KN
Inclinazione 15 º
Ordinata punto di applicazione 4.5 m
Chiodo n° 3
Sforzo Chiodo 325 KN
Inclinazione 15 º
Ordinata punto di applicazione 6 m
Chiodo n° 4
Sforzo Chiodo 325 KN
Inclinazione 15 º
Ordinata punto di applicazione 7.5 m
Chiodo n° 5
Sforzo Chiodo 325 KN
Inclinazione 15 º
Ordinata punto di applicazione 9 m
Numero di tiranti utilizzati 15
Sforzo risultante 4887.218 KN
Inclinazione risultante (Beta) 15.0 º
Coordinate risultante (Xrq, Yrq) 2.184 /6.0 m
Fs sicurezza scorrimento 1.608
Fr sicurezza ribaltamento 1.662
VERIFICA TENSIONI ARMATURA
Tensione tangenziale 492.189 N/mm²
Stabilità e consolidamento di blocchi rocciosi – RockPlane
Stabilità e consolidamento di blocchi rocciosi: RockPlane consente di analizzare instabilità locali di elementi in roccia (blocchi rocciosi) soggetti alle azioni esercitate dal sisma e dalla presenza di acqua nelle fratture. Vengono forniti i fattori di sicurezza a scorrimento e ribaltamento che consentono di verificare la stabilità del blocco ed, eventualmente, pianificare un adeguato sistema di intervento con tiranti attivi o passivi e con chiodi.
Rockplane fornisce dettagliate relazioni di calcolo e stampe di elaborati.
Tratto da Validazione codice di calcolo di GeoStru Stabilità e consolidamento di blocchi rocciosi – RockPlane. Scarica qui.
Calcolo a cura dell’Ing. Gabriele Petroccelli e Ing. Daniele Giaffrida.
