Geosintetici e funzione di rinforzo tesina

corpo stradale in rilevato)

2 ALLA BASE DEL RILEVATO (sempre quando sia necessario progettare il corpo stradale in

rilevato)

3 SULLE SCARPATE DEL RILEVATO (sempre quando sia necessario progettare il corpo

stradale in rilevato)

4 ALLA BASE DELLA FONDAZIONE STRADALE o del CASSONETTO STRADALE (anche in caso di

corpo stradale poggiato direttamente sui terreni di fondazione e quindi non sui terreni del

corpo rilevato)

5 FRA BINDER E TAPPETO D'USURA NEL PACCHETTO DEL NERO STRADALE.

Ciascun caso sarà esaminato di seguito nel suo dettaglio. Successivamente sarà presentata

2

l'analisi di una progettazione come da caso .

RINFORZO NEI TERRENI DI FONDAZIONE

5.2 CASO 1 DEL CORPO STRADALE

E' un caso che nella nostra realtà italiana non sempre è da affrontarsi, dato che in questa

situazione il tracciato stradale deve inevitabilmente attraversare terreni soffici ed

estremamente soffici di tipo torboso e/o semipaludoso. L'analisi geotecnica dei terreni deve

aver dato valori di resistenza al taglio inferiori o uguali a 20° di angolo d'attrito, valori di

coesione non drenata (c') prossimi allo 0 kN/mq e peso specifico dei terreni inferiore ai 18

kN/m3, tanto per rendere l'idea.

La letteratura classica in merito agli interventi di questo tipo, propone tecniche di bonifica del

terreno che vengono eseguiti asportando il terreno a cattive condizioni geomeccaniche per

sostituirlo con terreni a migliore portanza. Altrimenti si propone di procedere con l'esecuzione

di pali tradizionali ma con costi elevati ed oparazioni lunghe e altrettanto dispendiose specie

per la posa in opera. In ogni caso gli interventi di tipo classico prevedano che il rilevato

stradale si realizzi a step di altezze note prima di arrivare all'altezza definiva, al fine di far

assestare naturalmente i terreni sotto il carico crescente dei rilevati stradali. Anche questa

tecnica ha come svantaggio l'esecuzione del rilevato stradale in tempi molto lunghi e

con dispendio di notevoli risorse economiche.

La più recente sperimentazione messa a punto dalla ditta tedesca HUESKER, viene

incontro a questa problematica con il palo RINGTRAC in geotessile tessuto ad

elevato modulo e prodotto senza realizzare cuciture longitudinali che potrebbero

presentare punti di debolezza nel palo.

Questo tipo di palo si esegue praticando il foro, inserendo una camicia guida nel terreno. Nel

tubo che fa da camicia si inserisce il palo in geotessile tessuto , dopo di che si procede al

riempimento con materiale sabbioso, mentre si sflia la camicia con movimenti in alto ed in

basso della camicia per far assestare la sabbia all'interno del palo. Il palo che ne deriva è un

palo in sabbia a tutti gli effetti.

I vantaggi nell'utilizzo di questi tipi di pali si traducono in:

- Velocizzazione dei tempi di costruzione e di carico del palo appena questo viene realizzato,

- Il sistema è flessibile e si auto equilibra a differenza dei sistemi rigidi che si comportano

come un corpo estraneo nel terreno,

- Utilizza materiali facilmente reperibili come la sabbia o la ghiaia.

Non è richiesto l’uso dell’acciaio di armatura e non si parla di "tempi di maturazione" come

nel calcestruzzo gettato in opera,

- Il geotessile del Ringtrac agisce come armatura e come filtro e separatore, quindi la sabbia

confinata mantiene le sue caratteristiche portanti ed idrauliche nel tempo.

Il Rigtrac è un palo in geotessile tessuto continuo ed utilizza come polimeri il

poliestere e il polivinilalcol , ha resistenza annullare variabile da 100 a 400 kN/m e

si segue con diametri nominali variabili da 40 cm a 100 cm.

5.3 CASO 2 RINFORZO ALLA BASE DEL RILEVATO DEL CORPO STRADALE

In situazione molto analoga alla precedente ma con terreni fondali che siano più portanti ma

non sufficentemente tali da evitare che rifluiscano sotto il peso dei rilevati stradali da

realizzre su di essi manifestando quindi problemi di stabilità globale alle verifiche di

stabilità in fase di progettazione, è possibile utilizzare geosintetici di rinforzo (geotessili

tessuti e geogriglie) per incrementare la resistenza al taglio del terreno di fondazione.

Con l'utilizzo di geosintetici di rinforzo alla base dei rilevati è possibile evitare la realizzazione

di pali di fondazione del rilevato stradale o di effettuare bonifiche del terreno fondale ad

sempio con le tecniche del jet grouting.

RINFORZO ANTIPUNZONAMENTO

5.3.1 ALLA BASE DEL RILEVATO DEL CORPO STRDALE

Per concludere questo argomento, a corredo di quanto sopra definito, qualora la

progettazione di un rilevato stradale preveda necessariamente la realizzazione di una

palificata di fondazione tradizionale, i geosintetici di rinforzo posso svolgere un importante

funzione strutturale ad integrazione del sistema di fondazione per prevenire problemi connesi

all'utilizzo di tale tipo di fondazione.

Il palo in cemento armato infatti potrebbe provocare effetti di punzonamento nel corpo del

rilevato stradale per effetto della diversità dei comportamenti fra la palificata

(comportamento rigido) ed il corpo del rilevato (comportamento flesibile).

Per tale tipo di intervento possono essere utilizzate sia geogriglie ad elevata resistenza che

geotessili tessuti sempre ad altra resistenza e basso allungamento al carico di rottura.

La foto sopra inserita è riferita ad un campo prova effettuato prima della realizzazione di un

lavoro nel Nord Europa. Sono visibili le simulazioni dei pali, della testa dei pali e del

comportamento della geogriglia sopra di essi. Ovviamente, per ragioni di esecuzione dei test,

è assente il terreno che avrebbe circondato i palo stessi.

La foto sopra mostra invece la sequenza operativa di posa pali, strati di terreno alternati con

strati di geogriglia di rinforzo (Fortrac). La sequenza operativa non è altro che la metodologia

da utilizzare per questa tecnica costruttiva.

Il lavoro è delle ferrovie tedesche PAULINENAUE e le geogriglie utilizzate sono da 200 kN/m

(tensione di rottura) sia nella direzione longitudinale che nella direzione trasversale

(geogriglie bidirezionali).

5.4 CASO 3 RINFORZO SULLE SCARPATE DEL RILEVATO DEL CORPO STRADALE

In casi particolari di lavori stradali, sempre restando nell'ambito delle opere viarie in rilevato, i

geosintetici di rinforzo possono intervenire per contribuire, con una corretta progettazione ed

una altrettanto corretta posa in oopera, a:

- dare più solidità alle scarpate stradali, annullando i rischi di instabilità (anche a lungo

termine) delle scarpate stesse

- aumentando gli angoli di scarpata dei rilevati sull'orizzontale.

In riferimento a questo secondo punto un campo applicativo della tecnica costruttiva in

questione, è dato dalla risoluzione di problemi di esproprio o di vicinanza del corpo stradale

costruendo a altre opere, manufatti, edifici con i quali non è possibile interferire e dai quali

bisogna mantenere le opportune distanze. Infatti la tecnica in questione permette di portare

gli angoli di scarpata dei rilevati dai soliti 30°-40° sull'orizzontale ai 60°/65°/70°, mantenendo

condizioni assolute di stabilità.

Quella di cui si parla è la tecnica costruttiva delle TERRE RINFORZATE come illustrate da

figura.

In descrizione molto sintetica, tale tecnica prevede che il terreno sia "ingabbiato" da una

serie di goesintetici di rinforzo (generalmente geogriglie), poste planarmente, a intervalli

regolari l'una dall'altra e con estensioni verso l'interno del rilevato (code di ancoraggio) e

con resistenza a trazione nominale di ciascuna geogriglia che compone il pacchetto che sono

terreni di

calcolate da opportuni software, sulla base delle caratteristiche geotecniche dei

fondazione, riempimento a tergo geometria (sezione)

di ed del blocco in terra rinforzata, della

dell'intervento, carichi applicati presenza di una falda idrica.

dei in superficie e della

Quella raffigurata in figura sopra è una terra rinforzata realizzata per un rilevato stradale di

attacco ad una spalla di ponte.

La figura di sopra mostra invece l'output grafico di un un calcolo strutturale di una terra

rinforzata. Sono visibili le informazioni delle lunghezze delle code di ancoraggio per ciascun

strato, le resistenze nominali e quelle di progetto delle geogriglie di rinforzo. Le colorazioni

rappresentano le diverse tipologie di terreno (rilevato e fondazione in questo caso).

La tipologia di terra rinforzata vista sopra è quella conosciuta come TERRA RINFORZATA A

PARAMENTO RINVERDIBILE (o MURO VERDE). Tale tecnica costruttiva è realizzabile con

inclinazioni della scarpata dai 60° ai 70°.

Esiste anche la possibilità di realizzare terre rinforzate a paramento a blocchi di calcestruzzo:

TERRA RINFORZATA A PARAMENTO A BLOCCO che, come angolo si scarpata può essere

realizzata a 83° ed 89° sull'orizzontale. Tale tecnica, per il minor impatto economico, per la

maggiore velocità realizzativa, per la messa in opera istantanea del rilevato, è andata a

sostituire, con approvazione della Dirazione Lavori, i muri in calcestruzzo e le opere in TERRA

ARMATA (diverse dalle terre rinforzate) o le opere di contenimento a gabbionata.

Nelle foto si nota la fase di assemblaggio del muro in blocco splittato e delle geogriglie di

rinforzo a tergo e il risultato della terra rinforzata a paramento a blocco realizzata (Passante

di Mestre - Svincolo Preganziol). L'ultima novità in tecnica costruttiva, sempre nell'ambito

delle terre rinforzate, è la tecnica MURALEX, ideata in Germania ed applicata da meno di un

decennio. MURALEX fase 1: Terra rinforzata con casseratura mobile

MURALEX fase 2: applicazione di rete zincata posata con distanziatori

MURALEX fase 3: posa pietrame a pezzatura omogenea nell'intercapedine

Tale tecnica potrebbe rappresentare un'alternativa architettonica ai muri in calcestruzzo, ai

muri a blocco o ai muri realizzati con gabbioni.

5.5 CASO 4: RINFORZO ALLA BASE DELLA FONDAZIONE STRADALE

"Salendo più in alto" nel corpo stradale, lasciato il rilevato o, in caso di sua assenza

(fondazione stradale fondato direttamente nei terreni in posto) a contatto con i terreni "in

posto", la progettazione di un tratto stradale può prevedere (in dipendenza dalle conoscenze

del progettista, dalle condizioni che si trovano nei terreni, dai budget disponibili) l'utilizzo di

materiali di rinforzo alla base della fondazione stradale (torna a fig. 1).

5.5.1 COME AGISCE IL RINFORZO ALLA BASE DELLA FONDAZIONE STRADALE

Vediamo sommariamente i 4 effetti che l'apporto dell'utilizzo di geosintetici di rinforzo ha alla

base della fondazione stradale.

Quello di figura in alto è l'effetto membrana. La presenza di un geosintetico di rinforzo

produce, al carico ciclico del passaggio dei veicoli, la mobilitazione delle componenti verticali

opposte alle tensioni di carico superficiale che poi vanno a distribuirsi orizzontalmente nel

geosintetico che oppone resistenza.

La figura in alto mostra l'effetto confinamento del materiale del pacchetto stradale. Il

materiale del pacchetto stradale, infatti, sempre per effetto delle tensioni cicliche del carico

stradale, se non avesse "un freno", tenderebbe a scorrere e spostarsi orizzontalmente. La

presenza di un geosintetico di rinforzo invece, opponendo al fluimento orizzontale del

materiale una forza uguale e contraria, "tiene" il materiale frenato, ingabbiato, ovverosia

confinato (chiuso fra confini).

La figura in alto mostra invece l'effetto aumento della capacità portante. I carichi

veicolari possono produrre nel pacchetto stradale superfici di taglio (superfici di Bishop,

Jambu, ecc..) che potrebbero attraversare il pacchetto di fondazione stradale, scendere nei

terreni di fondazione e far rifluire tutto il materiale lateralmente alle scie di traffico, verso i

bordi stradali. Con un geosintetico di rinforzo, invece, il carico veicolare si ridistribuisce nel

pacchetto stradale in materiale grossolano che, per sua definizione, viene posato appunto e

deve funzionare per dissipare le tensioni indotte dal traffico. In questo senso l'aiuto viene

dato al terreno di fondazione (Subbase oo Subgrade in figura) a livello di interfaccia

fondazione/terreno di appoggio.

Non meno inportante è l'effetto risparmio in materiale pregiato di fondazione