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Dott. Ing. A. Sanzeni | alex.sanzeni@ing.unibs.it Università degli Studi di Brescia

Brescia, 28 Marzo 2009Brescia, 28 Marzo 2009

Il piano degli scavi: problematiche connesse e soluzioni tecnicheIl piano degli scavi: problematiche connesse e soluzioni tecniche

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CONTENUTICONTENUTI

1. Riferimenti normativi

2. Fronti di scavo

3. Opere provvisionali per il sostegno delle terre

4. Scavo in ammassi rocciosi e caduta massi

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1.1. Riferimenti normativiRiferimenti normativi

4

DECRETO LEGISLATIVO 9 aprile 2008 , n. 81

Attuazione dell'articolo 1 della legge 3 agosto 2007, n. 123, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro.

Art. 105Attività soggette

[…]Costituiscono, inoltre, lavori di costruzione edile o diingegneria civile gli scavi, ed il montaggio […]

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SEZIONE IIISCAVI E FONDAZIONI

Art. 118Splateamento e sbancamento

[…]

Art. 119Pozzi, scavi e cunicoli

2. Cunicoli3. Sottomurazioni4. Infissione pali5. Pozzi di fondazione

[…]

[…]

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SEZIONE IIISCAVI E FONDAZIONI

Art. 120Deposito di materiali in prossimità degli scavi

Le informazioni contenute nel Dlgs. n. 81 del 2008 (estensione e precisazione del

DPR n. 164 7/01/1956) sono di primaria importanza ai fini della sicurezza del

cantiere con particolare riferimento agli scavi e al movimento terra

È richiesto un documento che, in caso di attività particolari, illustri le operazioni che

riguardano gli scavi

Le indicazioni fornite dal Dlgs. n. 81 del 2008 non possono costituire materia per

l’approfondimento del tema degli scavi

Gli scavi sono e continuano a rimanere opere facenti parte dell’ingegneria civile, da

studiare caso per caso in relazione all’importanza dell’intervento

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NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI – DM n. 29, 14/01/08 – estratto

Verifiche di stabilità

Indagini

Opere vicineSovraccarichi

Presenza di acqua

Progetto armature

e opere provvisionali

8

“Vecchia Normativa Geotecnica” – DM 11/03/1988 – estrattoTesto coordinato con la Circolare del Ministero dei LL.PP. 24/09/1988 n. 30483

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1.1. Fronti di scavoFronti di scavo

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Ambiti di applicazione:– Edilizia (H=2÷4m) e lavori pubblici connessi– Grandi opere infrastrutturali (es: sedi stradali in trincea; H=5÷10m)– Cave (H=10÷30m e oltre)

Rottura: per taglio lungo una superficie di scivolamento (superficiale o profonda)

Forze che determinano l’instabilità– Forza di gravità (es: peso proprio del terreno, sovraccarichi)– Forze di filtrazione– Scuotimento sismico (raro, in dipendenza dalla durata dello scavo)

Cause che producono l’instabilità (come per la stabilità dei versanti)– Modifiche del profilo (l’attività di scavo in sé)– Modifiche dello stato tensionale (es: aumento dei carichi sul ciglio)– Modifiche regime delle pressioni neutrali (es: venute d’acqua, infiltrazioni,

precipitazioni)– Variazione nel tempo delle caratteristiche meccaniche del terreno (es: argille)

Resistenza offerta: caratteristiche meccaniche del terreno/ammasso roccioso

Modalità di rottura dipendono da:– Natura del terreno/caratteristiche ammasso roccioso + regime acque– Successione stratigrafica– Geometria dello scavo/pendio (problema bidimensionale o tridimensionale)

Caratteristiche generali

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Terreni granulari asciutti e terreni coesivi – modi di rottura e metodi di analisi

(Colombo e Colleselli, 2004)

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(Connolly, 1997)

Fine costruzione (breve termine)Lungo termineCriticaLungo termineFine scavo (breve termine)Stabile

Rilevato (carico tensionale)Scavo (scarico tensionale)Condizione

Terreni argillosi – Stabilità a lungo termine e a breve termine

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Scavi di entità modesta, senza vincoli di spazio, assenza di falda:

1 m

1 m

3 m

2 m

3 : 1

2 : 1

terreno ben compatto, resistente

terreno mediamente resistente, ma ancora stabile

1 m

1 m

1 : 1 terreno franoso

discarica

1 m

(SUVAPRO, 2008)

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Consiglio Federale Svizzero

Ordinanza sulla sicurezza e la protezione della salute dei lavoratori nei lavori di costruzione

(Ordinanza sui lavori di costruzione, OLCostr)

29/06/2005

Art. 56 - Scarpate[…]

Si deve condurre una verifica di stabilità qualora:

a. non si possano osservare i seguenti rapporti tra verticale ed orizzontale:1. al massimo 3 : 1 nei terreni resistenti ben compatti e resistenti;2. al massimo 2 : 1 nei terreni mediamente resistenti ma ancora stabili;3. al massimo 1 : 1 nei terreni franosi;

a. la scarpata sia più alta di 4 m;b. la scarpata debba […] essere sollecitata da carichi supplementari

quali veicoli, macchine edili o depositi di materiale;c. vi siano infiltrazioni d’acqua […] oppure se il piede delle

scarpate si trova in corrispondenza della falda freatica.

Esempio:

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min.60 cm *

* in ogni fase della costruzione(ad es. considerare la casseratura delle pareti)

(SUVAPRO, 2008)

Art. 55 – Criteri generali

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Cedimenti su terreno di riempimento

Terrenoriportato

Terrenonaturale

Capannoni, costruzione 1984

Muro a mensola c.a., costruzione 1982

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Indagini specifiche

Ampiezza dell’indagine

Mezzi di indagine

Relazioni sulle indagini

• Relazione geologica

• Relazione geotecnica

(AGI, 1977)

Studio della stabilità di una trincea o scavo

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Principali prove in sito e loro applicabilità

(Cestari, 1996)

L’idoneità della prova è anche

funzione del tipo di problema

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Panoramica degli interventiInterventi che modificano la geometria del pendio

Riprofilatura con gradonate

(Connolly, 1997)

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Interventi che modificano il regime delle acque (superficiali/erosione e profonde)

21(Colombo e Colleselli, 2004)

Interventi che modificano il regime delle acque

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Interventi di tipo strutturale

(Connolly, 1997)

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Stabilità fronte di scavo – esempioCaratteri generali e profilo

Strato Htetto Hbase Terreno γ/γ' φ' c' Cu E Eur

n° [m] [m] [kN/m3] [°] [kPa] [kPa] [MPa] [MPa]

1 0,0 -6,0 Argilla limosa con torba 19/9 25 5 40 6 30

2 -6,0 -7,0 Sabbia fine 20/10 30 0 0 15 45

3 -7,0 -8,0 Argilla limosa 19/9 26 0 40 8 30

4 -8,0 -9,0 Sabbia limosa 20/10 30 0 0 15 45

5 -9,0 -10,0 Limo argilloso 19/9 25 0 40 6 30

6 -10,0 -14,0 Sabbia medio-fine 20/10 32 0 0 20 60

7 -14,0 -15,0 Argilla limosa 19/9 27 0 40 8 40

8 -15,0 -23,0 Sabbia fine 20/10 37 0 0 30 90

SR 2

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Quota di falda prossima al piano campagna

Indagini disponibili:– n. 1 CPTU fino a 20m– n. 1 sondaggio a carotaggio continuo fino a 30m con piezometro

Passante di Mestre

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Sezione A, condizioni non drenate,Fmin=2,32

Sezione A, condizioni drenate, Fmin=1,33

Analisi stabilità scarpate

25

-.30

00E-

02

0.17

00E-

0 1

0.37

00E-

01

0.57

00E-

01

0.77

00E-

01

0.97

00E-

010.1 0

00

0.

-16.30

-13.90

-11.50

-9.100

-6.700

-4.300

d=-2.8895 mm, z=-16.300

d=94.090 mm, z=-4.3000

-370

.0

- 295

.0

-220

.0

-145

.0

-70.

00

5. 0

00

6

.000

0.

-16.30

-13.90

-11.50

-9.100

-6.700

-4.300

M=-354.68 kN*m/m, z=-11.200

M=5.5241 kN*m/m, z=-14.400

-100

.0

-58.

00

-16.

0 0

26.

00

68.

00

110

.0

0.

-16.30

-13.90

-11.50

-9.100

-6.700

-4.300

V=-99.535 kN/m, z=-9.6000

V=108.14 kN/m, z=-14.000

Sezione A: Spostamento orizzontale – Momento flettente – Taglio

(Colleselli & P., 2008)

Dimensionamento opere provvisionali

26(Sanzeni e Venturini, 2006)

Opere in terra rinforzata – esempio

– Terreno di fondazione:φ’=35-38°, γ=2,0t/m3

– Terreno di riempimento:φ’=33-34°, γ=1,9t/m3

– Assenza di falda

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1.1. Opere provvisionali per il sostegno delle Opere provvisionali per il sostegno delle terreterre

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Strutture verticali relativamente sottili e flessibili immorsate nel terreno fino ad assegnata profondità al di sotto del piano di scavo;

Usate come opere provvisionali e permanenti/definitive;

Si distinguono:– Paratie a sbalzo– Paratie con ancoraggio;

Tipo di elemento strutturale che sostiene il terreno;– Palancole prefabbricate in acciaio;– Diaframmi in c.a., pali accostati costruiti in opera o infissi, micropali;– Colonne di jet-grouting

Paratie

Le paratie sono costruite prima dello scavo (terreno in posto, sequenza di scavo e metodi di realizzazione..);

Il progetto deve prevedere il calcolo delle sollecitazioni nelle varie fasi si costruzione e in condizioni di esercizio ad opera finita;

Oggetto della progettazione:

profondità di infissione, ancoraggi, verifiche strutturali, stabilità del fondo scavo, spostamenti e interazione con il costruito (anche nel caso si debba abbassare il livello di falda) + STABILITA’ GLOBALE

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Estratto – DM n. 29 - 14/01/2008 – PARATIE (non trattate nel DM ’88)

GEO

UPLHYDGEO

STRGEO

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Coefficienti di sicurezza:

1. Diminuire il coefficiente Kp dividendo per F=1,5÷2,0

2. Aumentare profondità di infissione del 20÷40%

NTC 08 – EN 19973. φk → φd

con conseguente aumento di Ka e diminuzione di Kp

Effetto dei coefficienti di sicurezza sul calcolo delle paratie1 2

3

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PALANCOLATI METALLICI

32

DIAFRAMMI IN CA

(Fondater Pali srl)

33(montella srl)

34

MICROPALI E TIRANTI

(Fondater Pali srl)

35

PALI TRIVELLATI SECANTI

36

JET GROUTING

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Schemi di supporto degli scavi

Schemi di ancoraggio palancole

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Ubicazione ancoraggi

Schema illustrativo tirante di ancoraggio

Esempi di profili palancole Sequenza costruttiva tirante di ancoraggio

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Spostamenti laterali massimi, opere di sost. in argilla compatta e sabbia (Clough, 1990)

Cedimenti massimi del terreno sostenuto (Clough, 1990)

Spostamenti laterali massimi, opere di sost. in argilla compatta e sabbia (Clough, 1990)

Cedimenti massimi del terreno sostenuto (Clough, 1990)

Problemi al contorno

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(Sanzeni et al., 2004)Problemi al contorno

Indagini disponibili:Estesa campagna di indagini in sito e laboratorio

– 0,0 ÷ 7,0m: limi, argille e ghiaie, φ’=25-33° c’=0-60kPa– 7,0 ÷ 40,0: Flysch di Trieste con “crostello” di

alterazione, φ’=35° c’=120kPa

Depositi caratterizzati da venute di acqua ma con assenza di falda

Monitoraggio: inclinometri, celle di carico, mire topografiche

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Scavo in ammassi rocciosi e caduta massi

Problema di rilevanza per la sicurezza delle vie di comunicazione, ma riscontrabile anche in altri campi dell’ingegneria civile (es: scavi in ambiente montano, cave)

Rispetto alle masse mobilitate (possono essere molto modeste), l’entità dei danni può risultare enorme

Il fenomeno della caduta massi rientra nei movimenti franosi sotto la tipologia di “crollo” = distacco di elementi lapidei di varie dimensioni da un fronte naturale o artificiale.

Le cause di un crollo possono essere di origine naturale (scalzamento, erosione acqua, degradazione fisico-meccanica, decomposizione chimica) o artificiale (azione meccanica dovuta allo scavo tale da porre in equilibrio instabile alcune porzioni dell’ammasso e del fronte)

Fattori esterni:– pressione dell’acqua nelle discontinuità– Gelo/disgelo– Vibrazioni naturali (sisma) o indotte dall’attività umana (urti, esplosioni,

ferrovia)– Azione esercitata da radici di alberi..

42(Clerici, 2005)

Tipologie di movimento durante la caduta di un masso

Detrito

43

Panoramica degli interventi di difesa – approcci tecnico progettuali

☼ Attività preliminari:

– Studio geologico generale

– Rilievi geologici dell’ammasso

Limitatamente agli scavi che interagiscono con ammassi rocciosi:

a) Stabilizzazione (interventi con difese attive): realizzazione di interventi atti a

prevenire, impedire o limitare in modo sostanziale il distacco ed il movimento di

porzioni rocciose;

b) Protezione (interventi passivi): realizzazione di opere che rallentano, deviano o

arrestano la caduta di porzioni rocciose, difendendo la struttura, l’attività o il bene

che è minacciato – “opere paramassi” (non trattato);

c) Strumentazione (monitoraggio): posa di strumenti sulla parete di origine del

distacco (sistemi premonitori dell’evento) o del pendio sottostante ad essa (sistemi

di segnalazione dell’evento);

d) Inibizione dell’accesso all’area potenzialmente invasa dal crollo;

44

45

(Clerici, 2005)

46

47(Clerici, 2005)

Reti metalliche

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(Clerici, 2005)

Strumenti: Distometro a nastro, fessurometro, inclinometri in foro, celle di pressione/carico

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