STABILIZZAZIONE PENDII E VERSANTI CON RETI E ANCORAGGI
La stabilizzazione dei pendii di terreno sciolto o roccioso con reti e ancoraggi è un sistema ampiamente utilizzato nella pratica, si tratta di una soluzione economica, una buona alternativa agli interventi rigidi delle opere in cemento. Oltre alle reti metalliche tradizionali, sono disponibili sul mercato anche reti in acciaio ad alta resistenza.
Queste ultime hanno una capacità maggiore di assorbimento delle forze instabilizzanti che vengono successivamente trasferite agli ancoraggi.
INTRODUZIONE
L’utilizzo della rete metallica come opera di stabilizzazione flessibile, costituisce oggi, una valida alternativa alle opere in cemento massiccio, grazie ai risultati ottenuti sui numerosi interventi di stabilizzazione in cui è stata impiegata.
E’ importante l’aspetto naturalistico dell’intervento, la struttura aperta delle maglie consente la completa rivegetazione.
Lo sviluppo di una rete in filo di acciaio ad alta resistenza, con resistenza a trazione di 1.770 N/mm2 ( le reti comuni hanno una resistenza a trazione del filo di circa 500 N/mm2 ), ha reso di fatto più efficiente ed economico l’intervento di stabilizzazione rispetto ad altri sistemi. La maggiore capacità della rete di assorbire le forze da trasferire agli ancoraggi ha infatti consentito di aumentare il loro interasse.
RETI IN ACCIAIO AD ALTA RESISTENZA PER LA STABILIZZAZIONE DEI PENDII
Sono state sviluppate e sono disponibili sul mercato reti in acciaio ad alta resistenza, come ad esempio la rete in acciaio standard TECCO®. Il filo della rete ha un diametro di 3 mm e un rivestimento in alluminio-zinco per proteggere la rete dalla corrosione, la maglia ha forma romboidale con dimensioni medie di circa 83 e 143 mm. La rete ha una resistenza a trazione di 150 kN/m (resistenza minima a rottura). La sua struttura tridimensionale consente una diffusione ottimale delle sollecitazioni generate dallo scorrimento del terreno da un lato e dall’altro offre un vantaggioso contributo alla rivegetazione.
Rispetto alle reti metalliche di acciaio tradizionali, disponibili sul mercato, confrontabili con le misure della maglia e il diametro del filo, la rete ad alta resistenza con le sue proprietà specifiche ha la capacità di assorbire e trasmettere forze circa tre volte superiore.
Il sistema di piastre di ancoraggio è stato progettato per saldare la rete al suolo e agli ancoraggi, questo sistema consente una considerevole pretensione della rete.
IL CONCETTO DI DIMENSIONAMENTO DEI SISTEMI FLESSIBILI PER LA STABILIZZAZIONE DEI VERSANTI IN TERRENO SCIOLTO O ROCCIA MOLTO ALTERATA
Analizzando il meccanismo di instabilità locale tra gli ancoraggi e l’instabilità superficiale parallela al pendio è possibile dimensionare i sistemi flessibili di stabilizzazione dei pendii constituiti da reti in acciaio e ancoraggi.
L’ instabilità locale (Figura 2) riguarda lo scorrimento del terreno tra gli ancoraggi, attraverso questa verifica, il sistema viene dimensionato in modo da contenere lo scorrimento del terreno. Le azioni che si sviluppano per effetto del cinematismo verranno assorbite e trasmesse attraverso gli ancoraggi al sottosuolo stabile.
Come evidenziato in Figura 2, la superficie di influenza tra ancoraggi è caratterizzata da una larghezza “a” e da una lunghezza “2b“, a seguito dell’azione di serraggio del dado sulla piastra si genera una forza V di pretensionamento ed una diffusione del carico a forma tronco conica. Di conseguenza la sezione trasversale del corpo instabile ha una forma trapezioidale, vedi Figura 3, ma può essere approssimata ad un rettangolo con base ared ed altezza t.
Applicando le equazioni di equilibrio allo scorrimento e il principio di Mohr-Coulomb ai due corpi (vedi Figura 3), si ricava la forza massima P trasmessa dal meccanismo di scivolamento. Tale forza dipende dall’inclinazione β della superficie di scivolamento, dallo spessore dello strato t, dall’effetto del sisma (εv, εh) e per l’incertezza del modello viene applicato un fattore correttivo γmod.
P[kN]= (A+B+C)/D (1)
A[kN]= (1+εv)·G·[γmod·sinβ-cosβ·tanϕ]
B[kN]= εv·G·[γmod·cosβ+sinβ·tanϕ]
C[kN]= (X+FSII) εv·G·[γmod·cos(α-β)-sin(α-β)·tanϕ]-c·AII
D[kN]= γmod·cos(ψ+β)+sin(ψ+β)·tanϕ
X= GI·[(1+εv)·sinα+εh·cosα]-GI/γmod·[(1+εv)·cosα+εh·sinα]·tanϕ -(Z+c·AI)/γmod+FSII
Per l’ instabilità locale tra gli ancoraggi occorre verificare:
- la resistenza al taglio della rete lungo la piastra attraverso la massima forza P,
- la resistenza della rete alla trasmissione della forza Z parallela al pendio.
L’ instabilità superficiale parallela al versante (Figura 4), riguarda lo strato superficiale che tende a scivolare sulla parte stabile del terreno (combinazione di diverse instabilità tra gli ordini di ancoraggi). Si analizza la stabilità allo scorrimento di un corpo di forma cubica di larghezza “a“, lunghezza “b” e spessore “t“.
Da considerazioni di equilibrio e dalla condizione di rottura di Mohr-Coulomb si ricava l’espressione funzionale della forza di taglio S (2) che agisce sul sistema.
Oltre ai parametri geotecnici, le altre grandezze significative sono:
V = forza di pretensionamento dell’ancoraggio,
γmod= fattore correttivo per imprecisioni sul modello
(εv, εh)= accelerazioni verticali ed orizzontali dovute al sisma
FS=forza di pressione dovuta dalla saturazione completa del terreno
SkN]= A+B+C+FS (2)
A[kN]= (1+εv)·G·[sinα-cosα·tanϕ/γmod]
B[kN]= εh·G·[cosα+sinα·tanϕ/γmod]
C[kN]= V·[cos(ψ+α)+sin(ψ+α)·tanϕ/γmod]+c·A/γmod
Per tale meccanismo occorre verificare:
• la resistenza dell’ancoraggio allo scorrimento dello strato superficiale parallelo al versante;
• la resistenza della rete al punzonamento;
• la resistenza dell’ancoraggio agli sforzi combinati.
LA SOLUZIONE GEOSTRU
GeoStru ha sviluppato un’applicazione sulla piattaforma Geoapp per il dimensionamento dei sistemi di consolidazione superficiale costituiti da reti flessibili combinate ad ancoraggi rigidi per terreni e rocce alterate.
L’applicazione controlla due meccanismi di instabilità:
Instabilità piano-parallela al versante (instabilità globale), si verifica:
- la resistenza dell’ancoraggio allo scivolamento;
- la resistenza della rete al punzonamento;
- la resistenza dell’ancoraggio allo sforzo combinato di scivolamento e punzonamento.
Instabilità locale tra gli ordini di ancoraggi, si verifica:
- la resistenza al taglio della rete lungo la piastra attraverso la massima forza P;
- la resistenza della rete alla trasmissione della forza Z all’ancoraggio superiore.
BIBLIOGRAFIA
Rüegger, Flum D. [2001] “Slope stabilization with high-performance steel wire meshes in combination with nails and anchors”
Rorem E., Flum D [2003] “TECCO® high-tensile wire mesh & revegetation, system for slope stabilization”
Flum D., Rüegger. [2003] “The dimensioning of flexible surface stabilization systems made from high-tensile wire mesh in combination with nailing and anchoring in soil and rock.”)