STABILITA’ E CONSOLIDAMENTO DI BLOCCHI ROCCIOSI

Stabilità e consolidamento di blocchi rocciosi-In questo schema si evidenzia il volume potenzialmente instabile di un versante roccioso fratturato. Per mettere in sicurezza il fronte instabile sono state utilizzate diverse tecniche, relativamente alla zona evidenziata in figura sono stati utilizzati dei tiranti di consolidamento profondo tipo Dywidag.

La verifica di stabilità e la progettazione dell’intervento è stata condotta utilizzando il software RockPlane della GeoStru.
L’approccio utilizzato dal programma è quello all’equilibrio limite, nella verifica si è ritenuto opportuno assumere, cautelativamente, condizioni che in generale risultano sicuramente gravose (frattura di monte completamente riempita d’acqua, presenza dell’azione sismica), ma che non è opportuno escludere. Nella prima fase di verifica è stato imposto un fattore di sicurezza a scorrimento e dall’equazione di equilibrio è stato possibile determinare la forza esterna necessaria per raggiungere il fattore di sicurezza imposto.

In questa fase si ottengono, inoltre, le seguenti informazioni:

•  Fattore di sicurezza a scorrimento e ribaltamento ante-opera
• Tiro di progetto del tirante
•  Numero di tiranti necessari per raggiungere il fattore di sicurezza imposto

A questo punto, riferendosi alla configurazione finale di progetto (numero, tiro di progetto, posizione dei tiranti) è stato eseguito il calcolo determinando i fattori di sicurezza allo scorrimento ed a ribaltamento post-opera.

Calcolo del tiro di progetto (tirante singolo)
Il valore caratteristico (R_ak) si ottiene come il Min(N_fu/ξ_i, N_ad, N_yf) di tre contributi,
Tiro limite ultimo tirante in terreni incoerenti
N_fu=π·D·I_f·Kγ·t

Aderenza acciaio-cls
N_ad=π·d·I_f·τ_ad

Resistenza ultima armatura
N_yf=π·d²·(σ_ys)/4

Il tiro di progetto (R_ad) si calcola rapportando la resistenza caratteristica ai coefficienti parziali γ_R riportati di seguito:

γ_R = 1.1 per tiranti temporanei
γ_R = 1.2 per tiranti permanenti.

D: diametro della fondazione; l_f: lunghezza della fondazione; γ: peso unità di volume della roccia di ancoraggio; K: coefficiente funzione dell’angolo di attrito roccia di ancoraggio; t: profondità media tirante; d: diametro del tirante; σ_ys: tensione corrispondente al limite elastico convenzionale dell’acciaio; τ_ad: tensione tangenziale ammissibile di aderenza.

Il programma RockPlane richiede una serie di dati di input, occorre definire il modello di calcolo caratterizzando la tipologia del blocco, in Figura 1 viene riportato lo schema di calcolo della modellazione in RockPlane.

Figura 1– Schema di calcolo pre-intervento

Tabella1- Dati di input del terreno e del blocco

Tabella2- Dati di input tirante

AZIONE SISMICA [NTC 2018]
Tipo opera: 2 – Opere ordinarie
Classe d’uso: Classe II
Vita nominale: 50.0 [anni]
Vita di riferimento: 50.0 [anni]

Parametri sismici su sito di riferimento
Categoria sottosuolo: E
Categoria topografica: T4

Coefficienti sismici orizzontali e verticali
Opera: Stabilità dei pendii e Fondazioni

Analisi pre-intervento
Relativamente alla verifica a scorrimento occorre specificare che la rottura avviene per il raggiungimento della resistenza limite di tutti i punti della superficie discorrimento contemporaneamente. Nel caso specifico è stato utilizzato il criterio di Barton-Bandis:

Il fattore di sicurezza viene calcolato dal rapporto tra la resistenza a taglio disponibile sulla piano di scorrimento e lo sforzo di taglio mobilizzato lungo la stessa superficie. Dall’analisi del blocco il fase di pre-intervento si ottengono le informazioni riportate in tabella.

Tabella3- Risultati analisi pre-intervento

Analisi post-intervento
Come anticipato, l’intervento di stabilizzazione del blocco consiste nell’impiego di tiranti di consolidamento profondo tipo Dywidag.Lo schema di calcolo post-intervento  è rappresentato in Figura 2.

Figura 2– Schema di calcolo post-intervento

In Tabella 4 si riportano le caratteristiche principali dell’intervento.

Tabella4- Caratteristiche geometriche e di resistenza dei tiranti utilizzati

Definito l’intervento di stabilizzazione, RockPlane applica le equazioni di equilibrio a scorrimento e ribaltamento alla configurazione geometrica post-intervento e fornisce i rispettivi gradi di sicurezza.

Scorrimento

Ribaltamento

Tabella4- Risultati analisi post-intervento

γ: peso dell’unità di volume della roccia; ψ_e : inclinazione parete esterna;ψ_i : inclinazione parete interna; δ: inclinazione in testa al blocco; s: spessore del blocco; h : altezza blocco; l : larghezza blocco; k : coefficiente di intensità sismica; α : inclinazione della base del blocco; R_q : risultante tirante; β : inclinazione risultante tirante; φ : angolo di attrito di base delle discontinuità; S_w : spinta dell’acqua sulla discontinuità di monte; x_g = ascissa baricentro blocco; y_g : ordinata baricentro blocco; x_t : ascissa punto di applicazione risultante tirante; y_t : ordinata punto di applicazione risultante tirante; y_w : ordinata punto di applicazione spinta acqua; γ_w : peso dell’unità di volume dell’acqua; H_w : altezza d’acqua spingente; JRC : parametro adimensionale rappresentativo della scabrezza; JCS : resistenza a compressione del giunto; σ_n : tensione normale sulla base del blocco.