OPERE DI DIFESA DELLA CADUTA MASSI – UNI 11211-4:2012
Gli interventi di difesa dalla caduta hanno lo scopo di intercettare ed arrestare i blocchi in caduta lungo il versante. Per questo motivo è opportuno che gli interventi vengano realizzati lungo il percorso dei blocchi o in corrispondenza dei punti di maggior criticità del pendio, rendendo indispensabili accurate indagini geognostiche del versante e analisi traiettografiche dei potenziali corpi di caduta. Gli interventi di difesa possono distinguersi in PASSIVI e ATTIVI.
ATTIVI: intervengono all’origine del problema provvedendo ad impedire il distacco degli elementi lapidei dal versante (modifica di: geometria del versante, resistenza meccanica, condizioni piezometriche interventi sulla superficie dell’ammasso roccioso con chiodi, bulloni, tiranti, etc. );
PASSIVI: intercettano o deviano i massi che si siano mobilizzati con interventi localizzati prevalentemente alla base dei pendii o delle pareti rocciose (riprofilatura del versante con la creazione di berme intermedie, installazione di barriera paramassi a rete con diverse tecnologie di smorzamento dell’energia cinetica dei blocchi, muri di protezione, gallerie artificiali, trincee; rilevati in terra (rinforzata o non rinforzata), scogliere, terre armate, muri cellulari;
DIMENSIONAMENTO E VERIFICHE INTERVENTI DI DIFESA PASSIVI
Qualunque sia la tipologia dell'opera di difesa in progetto, le azioni si riferiscono al caso di crollo di un masso isolato o di uno sciame di massi che agiscono sull'opera di protezione in condizioni temporali tali da poter essere considerati come un unico evento. Le azioni sulle opere di difesa passiva devono essere determinate ricorrendo ad analisi approfondite sulla dinamica dello scoscendimento del masso di progetto, al fine di determinarne la traiettoria, sia dal punto di vista planimetrico che altimetrico, la velocità e l’energia cinetica. Sulla base di questi calcoli è possibile determinare l'energia di progetto Esd che corrisponde all'energia del blocco in movimento in corrispondenza del punto di impatto con l'opera passiva.
Velocità di progetto dei blocchi
La velocità di progetto dei blocchi (vd) è definita come la velocità in corrispondenza del punto di impatto con l’opera corrispondente al frattile del 95% delle velocità calcolate (vt) nelle analisi delle traiettorie moltiplicata per il coefficiente di sicurezza (γF) definito come:
vd=vt×γF
dove:
vd: è la velocità di progetto dei blocchi,
vt: sono le velocità calcolate nelle analisi delle traiettorie,
γF: è espresso come γF= γTr× γDp.
dove:
γTr è il coefficiente di affidabilità di calcolo delle traiettorie
=1.02 per simulazioni di caduta massi basate su coefficienti di restituzione ottenute da Back Analysis,
=1.10 per simulazioni di caduta massi basate su coefficienti di restituzione derivati da informazioni bibliografiche;
γDp è il coefficiente di qualità della discretizzazione topografica del pendio
=1.02 per pendii discretizzarti con rilievo topografico di buona precisione in rapporto alle caratteristiche del sito,
=1.10 per pendii discretizzato con precisione medio-bassa.
Massa del blocco di progetto
La massa del blocco di progetto (md) è definita come il prodotto del volume del blocco di progetto (Volb) per la massa per unità di volume della roccia (γ) moltiplicato per un coefficiente di sicurezza (γm):
md=(Volb γ) γm
dove:
md: è la massa del blocco di progetto;
Volb: è il volume del blocco di progetto;
γ: è la massa per unità di volume della roccia in posto;
γm: è un coefficiente di sicurezza espresso come:
γm=γVOLF1 × γγ
Dove:
γγ: è il coefficiente legato alla valutazione della massa per unità di volume della roccia, assunto generalmente pari a 1;
γVOLF1 è il coefficiente legato alla precisione del rilievo del volume del blocco di progetto, che vale:
=1.02 per rilievi accurati della parete (tecniche fotogrammetriche, topografiche di precisione, geomeccanici sistematici in parete, etc.)
=1.1 in assenza di rilievi finalizzati al progetto
L’energia cinetica sollecitante di progetto Esd è pertanto determinata come:
Esd=1/2 × md × V2d
Verifica di opere paramassi
La verifica delle opere paramassi passive deve essere condotta tenendo conto della loro destinazione, dell’ubicazione e del livello di rischio.
Nel caso di elevato rischio per la vita umana (per esempio nel caso di scuole, strade e ferrovie ad alta percorrenza, ospedali, ecc.) all'energia sollecitante di progetto Esd può essere applicato un ulteriore coefficiente amplificativo di protezione l variabile da 1 a 1,2 in funzione del grado di rischio valutato secondo la classificazione sotto riportata, oppure può essere sviluppata una analisi di rischio adeguata:
•beni il cui danneggiamento determina modeste conseguenze economiche, con danni facilmente riparabili (luoghi raramente frequentati, strutture di modesto valore economico e nessun valore storico-artistico): l= 1,00;
•beni il cui danneggiamento determina rilevanti conseguenze economiche, ma facilmente riparabili (luoghi raramente frequentati, strutture di valore economico, ma nessun interesse storico-artistico): I = 1,05;
•beni il cui danneggiamento determina rilevanti conseguenze economiche e danni difficilmente riparabili (luoghi frequentati strutture di valore economico o modesto interesse storico-artistico): l = 1,10;
•beni il cui danneggiamento determina rilevanti conseguenze economiche ed estesi danni non riparabili (luoghi molto frequentati, strutture strategiche come ospedali, caserme, scuole, opere di rilevante interesse storico artistico): I = 1.20.
BARRIERE PARAMASSI A RETE
Le caratteristiche prestazionali di una barriera paramassi a rete sono:
Energetiche:
ERdu: è la resistenza della barriera allo stato limite ultimo: è definito come il valore di energia MEL (Maximum Energy Level” deve essere pari a 3 volte l’energia del SEL),
ERds: è la resistenza della barriera allo stato limite di servizio o per impatti multipli: è definito come il valore di energia SEL (Service Energy Level);
Geometriche e dimensionali:
l'interasse dei montanti,
l'altezza geometrica,
altezza residua,
deformata massima verso valle durante la fase di arresto del blocco dmaxMEL: massimo allungamento dinamico verso valle della barriera misurato durante l'impatto al livello energetico MEL,
il franco laterale, che è assunto non minore di metà campata,
di trasmissione delle forze di arresto alle fondazioni:
intensità e direzione delle forze trasmesse dalla barriera paramassi alle opere di fondazione durante l'urto al livello energetico MEL).
Le barriere marchiate CE, devono essere state provate ad entrambi i livelli energetici secondo le modalità e le procedure descritte in dettaglio nella linea guida. La seguente tabella classifica le barriere sulla base dei livelli energetici.
LIVELLO ENERGETICO |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
SEL [kJ] |
- |
85 |
170 |
330 |
500 |
660 |
1000 |
1500 |
>1500 |
MEL [kJ] |
100 |
250 |
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
3000 |
4500 |
>4500 |
Verifiche barriere
Le barriere devono essere verificate alla stato limite ultimo (MEL); in presenza di impatti multipli o ripetuti, si deve eseguire anche la verifica allo stato limite di esercizio (SEL).
Nel caso di una verifica agli stati limite ultimi (approccio MEL) occorre applicare adeguati coefficienti di sicurezza sia ai valori caratteristici delle azioni, calcolati mediante l'analisi delle traiettorie, sia al valore della resistenza energetica della barriera in rapporto alla classe di livello energetico adottata.
Nel caso di una verifica agli stati limite di esercizio (approccio SEL) occorre applicare adeguati coefficienti di sicurezza alle azioni, mentre le resistenze devono essere considerate con i valori della classe di livello energetico adottata). Lo stato limite di esercizio è il massimo livello di energia ammissibile per cui la barriera mantiene la sua funzionalità anche dopo un primo urto.
Quanto detto sopra è espresso dalla seguente relazione:
(ESd < Ebarriera /γE)
dove:
ESd: è l'energia cinetica sollecitante di progetto;
Ebarriera: è il valore energetico MEL o SEL;
γE: è il coefficiente di sicurezza da applicare ai valori energetici MEL e SEL;
il valore di γE è posto pari a:
= 1,20 nel caso di approccio al livello energetico MEL,
= 1,00 nel caso di approccio al livello energetico SEL.
Per casi specifici di progetti al MEL, in cui per motivi morfologici sia necessario installare barriere paramassi di sole 1 o 2 campate, è necessario adottare una delle due soluzioni seguenti:
applicare comunque γE = 1,2 e ricorrere a due stendimenti paralleli;
applicare il coefficiente γE = 2,00.
FORZA STATICA EQUIVALENTE
In mancanza di valutazioni più approfondite, la determinazione della componente verticale F della forza statica equivalente all'impatto può essere effettuata con la formula seguente (formulazione tratta da ASTRA 12006 Actions de chutes de pierres sul les galeries de protection):
dove:
F: è la componente verticale della forza statica;
m: è la massa del blocco, in tonnellate (t);
v: è il componente normale alla soletta della velocità di impatto, in metri al secondo (m/s);
R: è il raggio della sfera che approssima il blocco, in metri (m);
t: spessore minimo dello strato smorzatore, in metri (m);
ME: è il modulo elastico del materiale dello strato smorzatore (ottenuto dalla curva di primo carico in una prova di carico su piastra), in kilonewton per metro quadrato (kN/m2);
φ: è l'angolo di attrito interno del materiale smorzante, in gradi (°).
BIBLIOGRAFIA
UNI 11211-4: 2012 Rockfall protective measures. Part 4: Definitive and executive design
Linee Guida per la redazione di capitolati per l'impiego di rete metallica a doppia torsione del Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.
ASTRA 12006 Actions de chutes de pierres sur les galeries de protection
Raccomandazioni A.I.C.A.P. "Ancoraggi nei terreni e nelle rocce" (Edizione 1993)
ETAG 027 Guideline for European Technical Approvai of falling rock protection kits
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