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di: Romolo Di Francesco
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INFLUENZA DELLA GEOLOGIA E DEGLI SPOSTAMENTI (SLE)
NELLA PROGETTAZIONE DELLE PARATIE: un esempio pratico
1. INTRODUZIONE
Le paratie possono essere definite strutture geotecniche interagenti con i fronti di scavo e
costituite da una porzione fuori terra, soggetta a condizioni di spinta attiva, e una porzione
interrata che contrappone la resistenza passiva del terreno.
Figura 1. Schema di azione della spinta attiva (monte) e della mobilitazione della resistenza passiva (estratta da:
Geotecnica: guida pratica alla luce delle nuove NTC, Dario Flaccovio Editore – Palermo, 2010).
Da un punto di vista normativo, la progettazione delle paratie agli SLU di tipo GEO richiede
che siano soddisfatte le seguenti verifiche:
1. collasso per rotazione intorno ad un punto dell’opera;
2. collasso per carico limite verticale;
3. sfilamento di uno o più ancoraggi;
4. instabilità del fondo scavo in terreni a grana fine in condizioni non drenate;
5. instabilità del fondo scavo per sollevamento;
6. sifonamento del fondo scavo.
Occorre comunque considerare che in genere l’aspetto più delicato è rappresentato dal punto
“1”, poiché dallo stesso discende il metodo di pre-dimensionamento delle paratie basato sulle
equazioni della statica di equilibrio dei momenti rispetto, ad esempio, al punto R di cui alla
Figura 1. In ogni caso, è evidente che la progettazione di tali strutture non può prescindere
dall’utilizzo dei moderni software di calcolo dal momento che entrano in gioco numerose
variabili legate alla complessità della stratigrafia, all’idrodinamica sotterranea, alla natura e
meccanica dei terreni, alla geometria della struttura, ai materiali utilizzati ed infine alla
molteplicità delle azioni sia permanenti che transitorie.
Per tali motivi, e rimandando alle nuove NTC 2008 per le verifiche geotecniche agli SLU, nel
seguito viene discussa l’influenza esercitata da una corretta definizione del modello geologico e
degli Stati Limite di Esercizio nei confronti del dimensionamento geotecnico – strutturale e,
conseguenzialmente, del costo finale di tali opere.
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2. UN CASO REALE
L’esempio che segue riguarda la realizzazione di un intervento di edilizia residenziale il quale,
per il contesto urbano all’interno del quale è inserito con presenza di strade comunali e di edifici
limitrofi (figura 2), necessita di opere di sostegno dei fronti di scavo che raggiungono l’altezza
di 7.5 metri.
Figura 2. Planimetria dell’intervento.
Gli studi geologici, corredati da sondaggi a carotaggio continuo e da prove penetrometriche
dinamiche, hanno condotto alla definizione della sezione stratigrafica sintetizzata nella Figura 3,
nella quale sono evidenti i rapporti tra i terreni di copertura, rappresentati da colluvioni a
granulometria fine (limi ed argille) e da alluvioni ghiaiose, ed il sottostante substrato costituito
da argille strutturalmente complesse (argille sovraconsolidate e fessurate antiche di 5 MA).
Figura 3. Sezione stratigrafica iniziale.
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Con tale conoscenza del sottosuolo sono state dimensionate la paratia e le strutture di
fondazione, quest’ultime costituite da una platea poggiante su pali incastrati nel substrato
roccioso così come pure i pali costituenti l’opera di sostegno. Purtroppo, però, i costi delle sole
opere descritte hanno raggiunto il valore di 250.000 €, tale da indurre il proprietario dell’area a
consultare un’altra equipe di professionisti.
Il primo passo è allora consistito nel riesame degli studi geologici ed in particolare delle carote
estratte dalle perforazioni di sondaggio, dalle quali è emerso che parte dei terreni sovrastanti le
ghiaie manifestano la struttura tipica del sottostante substrato marnoso: un’apparente
contraddizione che è stata risolta consultando recenti studi scientifici dell’area, pubblicati dal
Dipartimento di Scienze della Terra di Chieti, che dimostrano la presenza di sacche di ghiaie
all’interno del substrato. In questo modo, con la perforazione di nuovi sondaggi ed il prelievo di
campioni indisturbati sottoposti a prove di laboratorio, è stata infine ricostruita la sezione
stratigrafica finale rappresentata in Figura 4.
Figura 4. Sezione stratigrafica finale e relativo profilo geotecnico.
Una volta definito un corretto modello geologico del sito, sul quale è stato poi costruito il
relativo modello geotecnico (Figura 4), è stato possibile riprogettare tutte le opere geotecniche
eliminando i pali di fondazione, sostituendo la platea con travi rovesce ed infine diminuendo il
numero e la sezione dei pali costituenti l’opera di sostegno del fronte di scavo; in questo modo è
stato possibile limitare i costi a soli 120.000 €, con una diminuzione del 52% rispetto al progetto
iniziale.
Occorre a questo punto considerare che, come richiesto dalle nuove NTC, le opere geotecniche
descritte sono state progettate per soddisfare non solo i criteri di analisi semiprobabilistica agli
SLU, ma anche agli SLE, tenuto conto che “gli spostamenti dell’opera di sostegno e del terreno
circostante devono essere valutati per verificarne la compatibilità con la funzionalità dell’opera
e con la sicurezza e funzionalità di manufatti adiacenti …” (NTC – par. 6.5.3.2). Ma, se si
analizza la planimetria e le sezioni di progetto (Figure 2 e 4) si scopre che le condizioni di
criticità nei confronti delle opere preesistenti riguardano sostanzialmente il solo manufatto
denominato “edificio 1” per i seguenti motivi:
1) perché l’edificio “2” è una struttura interrata, di derivazione dell’acquedotto comunale, con le
fondazioni all’incirca a quota fondo scavo;
2) perché nell’analisi dello stato tensionale agente nei confronti dell’opera di sostegno occorre
tenere conto dell’andamento del pendio, inclinato lungo la direzione data dalla sezione 4, tale
da aumentare considerevolmente le componenti tangenziali (figura 5) e diminuire
contestualmente i fattori di sicurezza che nel caso specifico passano da 1.35 a 1.25
all’aumentare dell’inclinazione della superficie topografica a monte dello scavo.
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Figura 5. Grafici delle tensioni tangenziali (a sinistra) e delle analisi limite a rottura (a destra) al variare
dell’inclinazione della superficie topografica a monte di un fronte di scavo.
Relativamente al solo punto “2”, è possibile riferirsi alla figura 6, nella quale è mostrata una
porzione di paratia collassata lungo la direzione di massima pendenza, mentre nella direzione
opposta la stessa è rimasta integra nonostante la presenza di un edificio limitrofo fondato a
quota della trave di coronamento (altezza fronte di scavo: 9 metri; distanza edificio: 5 metri).
Figura 6. Collasso parziale di una paratia nella direzione di massima pendenza
(da sinistra verso destra).
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Occorre infine considerare che l’edificio “1” è comunque poi risultato, dallo scavo di due
trincee esplorative, fondato sul substrato marnoso, tale da limitare le preoccupazioni connesse
con l’interazione con il fronte di scavo e relativa struttura di sostegno.
Tenuto conto delle nuove informazioni è stata infine tentato un nuovo dimensionamento della
paratia non più pensata come opera infinitamente rigida, quanto, piuttosto, come un’opera
flessibile alla quale affidare spostamenti di esercizio prossimi ai 15 millimetri; un obiettivo che
è stato raggiunto attraverso un’analisi parametrica operando sulla sola variabile importante, la
rigidezza dell’opera di sostegno, mentre il valore massimo dello spostamento ammissibile è
stato individuato attraverso gli schemi di Peck (1969).
In questo modo, come emerso dalle analisi ad elementi finiti (Figura 7), si è scoperto di poter
ulteriormente diminuire i costi di realizzazione a scapito del parziale danneggiamento del muro
di sostengo preesistente, in mattoni pieni, posto solo in parte al confine tra il sito e l’area di
pertinenza dell’edificio 1 come chiaramente visibile nella planimetria di cui alla Figura 2.
Figura 7. A sinistra: analisi agli SLU; a destra: analisi agli SLE per spostamenti orizzontali massimi di 15 millimetri.
3. CONSIDERAZIONI FINALI
L’iter progettuale descritto si è concluso con la sottoscrizione di un accordo con il proprietario
dell’area sovrastante il sito di intervento, secondo il quale tutti i danni arrecati dagli interventi di
progetto sarebbero stati prontamente riparati. In questo modo il costo finale delle opere
geotecniche (platea di fondazione e paratia di sostegno) è stato limitato a 90.000 € con una
riduzione del 64% rispetto al valore iniziale.
Ovviamente a tali costi occorrono anche aggiungere i circa 4.000 € di danni arrecati al muro di
sostegno che, come previsto in sede progettuale, ha subito una deformata prossima agli 11
millimetri tale da comportare la comparsa di un quadro fessurativo di modesto rilievo e tale
anche da diminuire la percentuale del risparmio al 62.4%.
Concludendo, la progettazione delle opere di sostegno, pur essendo affidata al dimensionamento
geotecnico e strutturale secondo il principio semiprobabilistico agli Stati Limiti Ultimi, risulta di
fatto decisamente dipendente da una corretta definizione del modello geologico del sito e
dall’analisi degli spostamenti relativi agli Stati Limiti di Esercizio.
In questo modo, operando con oculatezza, è possibile da una parte salvaguardare l’integrità
strutturale o anche solo architettonica dei manufatti preesistenti e dall’altra diminuire
notevolmente i costi di realizzazione. L’importante è anche prevedere un corretto piano di
monitoraggio, come d’altronde previsto dalle nuove NTC 2008.
Per approfondimenti sulle metodologie di analisi dei fronti di scavo e delle relative deformate si
rimanda a:
“Lesioni degli edifici” (2008) – Ulrico Hoepli Editore, Milano.
“Geotecnica, guida pratica alla luce delle nuove NTC” (2010) – Dario Flaccovio Editore, Palermo.
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