Barriere paramassi e reti in aderenza - Normative di riferimento, approcci progettuali, esperienze - SCUOLA DI ...
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Barriere paramassi e reti in aderenza
Normative di riferimento, approcci progettuali, esperienze
Stefano Cardinali
Ufficio Tecnico
Officine Maccaferri Italia
SOLUZIONI
Interventi in
prossimità
dell’area di
distacco
Interventi
distanti dall’area
di distacco
MORFOLOGIA DEL PENDIO
B) Pendio inclinato con
alcuni tratti verticali
A) Pendio regolare
D) Situazione intermedia/ complessa C) Parete verticale o pseudo-verticale
Da una prima valutazione, le soluzioni migliori sono:
A) Barriera paramassi o rilevato
La soluzione B) Reti sulla scarpata prosima alla strada e barriera sulla cresta superiore
migliore dipende C) Reti
dalla mofologia D) Barriere alla base del pendio
Le barriere paramassi
BARRIERE PARAMASSI
Struttura di intercettazione Componenti di connessione
Struttura di supporto
(rete) (funi, morsetti, grilli...)
(montanti)
Dissipatori di energia
Fondazioni (NOTA: non sono
parte del kit ETAG)
European Organisation for Technical Approvals
ETAG 027 GUIDELINE FOR EUROPEAN TECHNICAL APPROVAL
OF FALLING ROCK PROTECTION KITS - 2008
1. Definisce le prescrizioni per effettuare i test in scala reale
2. Definiscono i controlli da effettuare sulla produzione e sui materiali
ETA (European Technical Approval) & Marchio CE
ETAG 027 Test site in Fonzaso (BL)
ETAG 027
Le prove in campo sono condotte su una barriera con tre moduli allineati, ragione per cui i
tre moduli sono la lunghezza minima suggerita per la barriera.
Configurazione del Crash test sulla barriera
Montante laterale Montante laterale
i/2
hN /2 h
N
Vista frontale
post interax =i
Montante intermedio Montante intermedio
Vista in pianta
ETAG 027
0° 90°
-20° +20° Altezza nominale della barriera
(pre-impatto)
Altezza residua (post-impatto)
ETAG 027
MEL = Maximum Energy Level
• La barriera deve trattenere un masso col suo massimo livello energetico (100 %)
• L’altezza residua della struttura di intercettazione dopo l’impatto indica il livello
qualitativo (CATEGORIA) della barriera
SEL = Service Energy Level (1/3 MEL)
• La barriera deve trattenere senza subire gravi danni due impatti successivi di un
masso con livello energetico pari ad 1/3 MEL
• L’altezza residua dopo il primo impatto deve essere maggiore del 70 %
• Nel secondo impatto la barriera deve solo trattenere il bloccoETA & marchio CE
processo di certificazione
Barriere Energia ETA Marchio CE
RB 100 UAF 100 kJ * ✓ ✓
RMC 050 ICAT/2 500 kJ * ✓ ✓
RB 750 750 kJ ✓ ✓
RB 1000 1000 kJ ✓ ✓
RB 1500 1500 kJ ✓ ✓
RMC 200/A 2000 kJ ✓ ✓
ROC 200/5 2000 kJ ** ✓ ✓
RMC 300/A 3000 kJ ✓ ✓
RMC 500/A 5000 kJ ✓ ✓
RMC 850/A 8600 kJ ✓ ✓
* senza controventi di monte
** testata con altezza nominale pari a 5 mETA e certificato CE
DOP
RB 100 UAF
Esperienze Genova (2016)
Esperienze PELOPONNISOS HIGHWAY (2017)
RMC 850/A
RMC 850/A Test MEL Velocità impatto = 30.31 m/s Energia cinetica = 8644 kJ Blocco usato per il test MEL Altezza nominale = 6.75 m 18,815 kg Altezza residua = 3.89 m (58% hn)
Esperienze Foglianise (BN) - 2016-2017
Fattori che influenzano le prestazioni
Fattori che influiscono sulle
prestazioni della barriera:
POSIZONE DELL’IMPATTO
In realtà le probabilità che il
masso possa impattare la
campata in posizione centrale
sono molto basseFattori che influenzano le prestazioni
3,000 kJ – Bolzano (Ita)
Elevato stress
Elevato stress
Ridotto stress
h
Se le fondazioni non sono disposte sullo stesso livello, lo stress della barriera risulta essere
elevato e la resistenza della struttura diminuisceFattori che influenzano le prestazioni
Se la barriera non ha un andamento rettilineo in pianta….
… l’altezza residua potrebbe essere inferiore e l’allungamento
potrebbe essere maggiore
2,000 kJ – Bolzano (Ita)
…… i montanti potrebbero essere soggetti ad un momento
rotazionale verso monte 2,000 kJ – Trento (Ita)Fattori che influenzano le prestazioni
Variazione della forze di compressione alla base del montante
in funzione dell’inclinazione dei controventi di monte
Compressione
Compressione
inferiore: NO
Compressione
Standard : OK
Corretta posizione
degli ancoraggi di monte
leggermente maggiore: OKFattori che influenzano le prestazioni
Torsione dello schermo di intercettazione
MONTE
VALLEFattori che influenzano le prestazioni
Esempi di posizionamento di barriere sul pendio
Controventro di valle
necessario
SI
104
NO 102
101
SI
100Fattori che influenzano le prestazioni
Montante condiviso
Soluzione per tratte con variazioni significative di allineamento
VISTA FRONTALE DA VALLEFattori che influenzano le prestazioni
Lunghezza delle barriere
180 m
SI
50 m
80 m 70 m
MEGLIO!
30 m
SI!
10 m
NO A volte è necessario!Fattori che influenzano le prestazioni
Sovrapposizione tra tratte contigue
OV La sovrapoosizione dipende principalmente
dalla distanza tra le due tratte:
OV = 1/2 campata + d tan
= 15° per peniddi regolari, blocchi arrotondati
= 35° per pendii irregolari, blocchi tabulari
d
1/2 post spacingProgettazione
PROGETTAZIONE
I crash test sulla barriera sono delle prove indicative
perché sono sviluppate in particolari condizioni.
Non è dunque descritto il comportamento della
barriera in tutte le condizioni.
IL PROGETTO E’ QUINDI BASATO SU UN
APPROCCIO STATISTICOProgettazione – SIMULAZIONI DI CADUTA MASSI
LE SIMULAZIONI VENGONO
REALIZZATE CON DEI Topographic
SOTWARE NUMERICI section with
the rock
trajectories
I quesiti da porsi sono:
Qual’è la miglior posizione
della barriera?
Qual’è la distribuzione
statistica della velocità e
dell’altezza di impatto in
quel punto?Progettazione
POSIZIONAMENTO
SUOLO
MURO
SUOLO
MASSO
SUOLO
STRADA
Dovrebbe essere scelta la
morfologia più favorevole: Le barriere paramassi dovranno
Le barriere sono meno efficaci essere installate a più di 10 m da
quando realizzate in fossati oppure strade e infrastrutture.
alla base di pendii rocciosi verticali.Progettazione – SCELTA DELLA BARRIERA
Dalle simulazioni si definiscono VELOCITA’ E
ALTEZZA delle traiettorie
CUMULATIVE PROBABILISTIC CURVE
100%
Posizione della barriera
95%
0%
velocità v95DIMENSIONAMENTO DELLA BARRIERA PARAMASSI
IN ACCORDO ALLA NORMA UNI 11211-4
UNI 11211-4: Gennaio 2012
Opere di difesa dalla caduta massi
Parte 4: Progetto definitivo ed esecutivoEnergia di progetto (UNI 11211-4: 2012):
L’ Energia sollecitante di progetto (Esd) è definita con la formulazione classica
dell’energia cinetica, moltiplicata per un fattore di sicurezza (E):
Esd >= (½ md vd2 ) R
R = fattore di sicurezza legato al rischio per la vita umana:
= 1.00 modeste conseguenze economiche e danni facilmenti riparabili
= 1.05 rilevanti conseguenze economiche, ma danni facilmente riparabili
= 1.10 rilevanti conseguenze economiche e danni difficilmente riparabili
= 1.20 rilevanti conseguenze economiche ed estesi danni non riparabili
= altro valore, derivante da analisi di rischio ad hoc
scuolaMassa Blocco (UNI 11211-4: 2012):
La massa del blocco di progetto (md) è definita come il prodotto del volume del
blocco di progetto (Volb) per il peso specifico della roccia (), moltiplicato per un
coefficiente di sicurezza (M):
md = (Volb M = (Volb ) ( VolF1 )
3
3 3
= fattore di sicurezza legato alla valutazione della massa
per unità di volume della roccia = 1.00 (generalmente) 2 1
VolF1 = fattore di sicurezza legato alla precisione del rilievo
del volume del blocco di progetto:
= 1.02 per rilievi accurati della parete (fotogrammetria,
rilievi geomeccanici, ecc.)
= 1.10 in assenza di rilievi legati al progetto.Velocità (UNI 11211-4: 2012):
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) moltiplicata per il coefficiente di sicurezza (F):
vd = v95 F = V95 (Tr Dp )
Tr = fattore di sicurezza che dipende
dall’affidabilità delle simulazioni:
= 1.02 se il coeff. di restituzione è definito con
back analysis
= 1.10 se il coeff. di restituzione è derivante
dalle sole info bibliografiche
Dp = fattore di sicurezza dovuto alla precisione
del rilievo topografico:
= 1.02 se il pendio è discretizzato mediante
un buon rilievo topografico
= 1.10 se il pendio è discretizzato con media-
bassa precisioneLivello energetico di progetto (UNI – ETAG) Il progetto di una barriera allo Stato limite ultimo significa riferire il progetto al MEL (Maximum Energy Level dei crash test) - Deve essere utilizzata la capacità massima della barriera - Si prevedono impatti singoli - Sono possibili e convenienti frequenti ispezioni e lavori di manutenzioni in sito - Esistono problemi di costi Il progetto della barriera allo Stato limite di servizio significa riferire il progetto al SEL (Service Energy Level = 1/3 MEL) PER IMPATTI MULTIPLI - Non sono ammessi danni significativi alla barriera - Si prevedono impatti multipli dei massi - Sono difficili da fare frequenti ispezioni e lavori di manutenzione in sito - Non ci sono problemi di costo
Verifica dell’Energia (UNI 11211-4)
L’ Energia sollecitante di progetto (Esd) deve risultare minore
dell’energia dissipabile dalla barriera fattorizzata per un fattore di sicurezza (E):
Esd < Ebarriera / E
E = fattore di sicurezza legato al livello energetico di progetto scelto:
= 1.00 nel caso di approccio al SEL
= 1.20 nel caso di approccio al MEL
Nota Bene:
Se per motivi morfologici è necessario installare una barriera con meno di 3 campate:
= 1.00 nel caso di approccio al SEL
= 1.20 nel caso di approccio al MEL, e ricorrere a 2 stendimenti paralleli
= 2.00 nel caso di approccio al MELVerifica dell’altezza di intercettazione
fmin
hTOT
Valutazione dell’altezza della barriera
hTOT ≥ hd + fmin dove: hd ≥ h95 + Rb b
hTOT altezza nominale della barriera in accordo con ETAG 027
hd altezza di progetto delle traiettorie
fmin franco di sicurezza, zona che non deve essere impattata (min. 50 cm)
h95 altezza derivante dalle simulazioni di caduta massi al 95° percentile
Rb raggio medio del blocco
b coefficiente di sicurezza sul raggio del blocco, generalmente 1.5Verifica della deformazione (UNI 11211-4)
Valutazione della deformazione della barriera
dArresto ≥ dbarriera d
d = coefficiente di sicurezza sulla deformazione della barriera:
= 1.30 se è stato utilizzato l’approccio al MEL
= 1.50 con l’approccio al MEL e le campate di estremità sono comprese nell’area
delle possibili traiettorie OPPURE la barriera ha meno di 3 campate
= 1.00 se è stato utilizzato l’approccio al SELPerformance Barriere installate vicino alle infrastrutture da proteggere
Progettazione delle fondazioni Le forze agenti sulle funi principali del kit sono misurate durante l’impatto per mezzo di celle di carico installate direttamente sulle fondazioni e/o sulle stesse funi principali
Progettazione delle fondazioni
Progettazione delle fondazioni Le fondazioni delle barriere dovrebbero essere progettate considerando le forze misurate durante il test MEL, anche se la barriera è stata progettatata allo Stato Limite di Servizio (SEL)
C.I.T. ancoraggi in doppia fune spiroidale
Esperienze
11 Maggio 2010
Un blocco di roccia di circa 8 m3 (2.3 x 1.75 x 2.0 m) invade la
carreggiata Nord dell’Autostrada A3 (SA-RC) al km 425+110Esperienze
Nicchia di distacco
Nicchia di distacco
Massi nelle adiacenze di
abitazione confinante con
le pertinenze autostradaliEsperienze Nicchia di distacco (Località Piani di Bova) Volume interessato dal crollo: circa 1200 m3
Esperienze Accumulo detritico a valle della nicchia. Solo pochi massi hanno continuato la corsa verso l’autostrada. Il detrito è in condizioni di relativo equilibrio e solo nel tempo subirà assestamenti.
Esperienze
Soluzione:
1) Rivestimento semplice con
pannelli in fune sulla nicchia di
distacco, finalizzato a rallentare
la caduta di una grande massa.
2) Strutture di difesa temporanea
in Autostrada: posizionamento
container + riempimento di in
terra
3) Doppio allineamento di barriere
paramassi:
1a di sacrificio,
2a di arresto.Esperienze
I crolli di inizio 2011 – gennaio/febbraio 2011
Panorama della vasta superficie di crollo e dettagli.
Sul detrito si osservano lembi di pannelli di rete in fune strappati.Esperienze I crolli di inizio 2011 – gennaio/febbraio 2011
Esperienze
I crolli di inizio 2011 – gennaio/febbraio 2011
Massi
inviluppati nei
pannelli di rete
in fune HEAEsperienze
I crolli di inizio 2011 – gennaio/febbraio 2011
Stato della barriera
paramassi superiore.
Quasi tutti i sistemi di
dissipazione sono stati
sollecitatiEsperienze
I crolli di inizio 2011 – gennaio/febbraio 2011
Montante divelto dall’impatto di
molteplici massi, per un volume totale
stimato in 50 – 70 m3
Il montante è lungo circa 6.5 mEsperienze Secondo crollo Impatti multipli sulla barriera
Esperienze La barriera di valle, nonostante l’impatto di un grande masso, richiede bassissima manutenzione
Esperienze La piastra di base è sprofondata nel terreno a causa dell’elevata compressione
Esperienze Sprofondamento della piastra di base (circa 0,3 m) e flessione delle barre di ancoraggio
Manutenzione
MANUTENZIONE
La Barriera impattata Particolare degli elementi dissipatori
La Barriera da 5000 kJ è stata impattata da
un masso di circa 1,5 m3, per cui è stato
richiesto un intervento di manutenzione.
La barriera impattata, Pietracamela (TE), ott. 2009 -archivio fotografico Officine Maccaferri S.p.a-Manutenzione
La Barriera a seguito di manutenzione
La particolare struttura della Barriera OM CTR 50/07/A ha
consentito un intervento di manutenzione rapido ed economico:
• solo 4 dissipatori
• solo 2 controventi sono stati sostituitiIl lavoro delle reti
Peso
Deformazione e resistenza della rete (resistenza a
Principali proprietà trazione)
delle reti Deformazione e resistenza perpendicolare al piano
della rete (resistenza a punzonamento)
La UNI 11437:2012 è una pietra miliare.
Impone nuovi passi al progettista:
• Confronto sulla base di prove omogenee è
possibile
• La deformabilità della rete non è
trascurabile (la più alta resistenza è
trascurabile se la deformabilità è troppo
elevata)
Inizio della progettazione
A stiff mesh minimizes the bulging !!!Il lavoro delle reti
Resistenza a trazione
Sono ammesse due procedure
1) Con contrazione laterale impedita 2) Con contrazione laterale libera
(tutti i tipi di rete) (reti in filo)La ricerca OM La prova fornisce indicazioni sul comportamento delle reti nelle più frequenti situazioni e consente il giusto approccio al calcolo delle reti chiodate.
La ricerca OM La prova fornisce indicazioni sul comportamento delle reti nelle più frequenti situazioni e consente il giusto approccio al calcolo delle reti chiodate.
La ricerca OM La prova fornisce indicazioni sul comportamento delle reti nelle più frequenti situazioni e consente il giusto approccio al calcolo delle reti chiodate.
Il lavoro delle reti
Prova di punzonamento
Punch force
Displacement
Assestamento del tessuto UNI 11437 richiede il grafico forza
VS deformazione che tipicamente è
Resistenza del tessuto diviso in due trattiDisposizioni vigenti a livello Nazionale
D.M. 14 Gennaio 2008 (NTC 2008)
• Reti metalliche per il rivestimento e la protezione di pendii e/o versanti in
roccia si configurano come prodotti di tipo C) ai sensi dell’art. 11 delle NTC
2008, e rientrano quindi tra quei prodotti e sistemi costruttivi per i quali
non esiste una Norma Armonizzata, che descriva i requisiti e le procedure
per l’ottenimento della marcatura CE e neppure sussiste una procedura di
qualifica direttamente descritta all’interno delle NTC 2008.
CERTIFICAZIONE PER PRODOTTI TIPO C)
I prodotti ad uso strutturale devono essere corredati da:
‐ marcatura CE, tramite procedura europea di ETA (Valutazione Tecnica
Europea)
oppure in alternativa
‐ Certificato di Idoneità Tecnica (CIT) emesso dal Servizio Tecnico Centrale del
Consiglio Superiore dei LL.PP. sulla base di specifiche Linee GuidaDisposizioni vigenti a livello Nazionale
Disposizioni vigenti a livello Nazionale
OBBLIGHI DEL PRODUTTORE
I produttori sono obbligati a qualificare i propri materiali ed esibire una
Dichiarazione di prestazione (DOP) e il relativo Certificato CE, rilasciate sulla base
di un ETA, oppure il Certificato di Idoneità Tecnica rilasciato dal Servizio Tecnico
Centrale.
OBBLIGHI DELLA D.L.
E’ onere del direttore dei lavori, in fase di accettazione in cantiere, la verifica della
prescritta documentazione di qualificazione; in particolare non potranno essere
impiegati nelle opere prodotti non corredati della documentazione relativa alla
qualificazione dei materialiDisposizioni vigenti a livello Nazionale
SOLUZIONI
Interventi corticali con reti metalliche
Rafforzamento corticale
Rivestimento corticale
72Progettazione interventi con reti metalliche
MACRO 2
MACRO 1Tipologie di Rete
e Applicazioni
LA RETE A DOPPIA TORSIONE
Rete esagonale a Doppia
Torsione del tipo 8x10
rivestita in:
- Galmac (Zn+5%Al)
- Galmac + PVC
• Caduta di piccoli blocchi
( < 30 cm);
• Colate di detriti di piccola
entità;
• Erosione localizzata.Esperienze
Esperienze
Reti chiodate: pratica
Reticoli in fune
Contour stress on the mesh with nail
Il reticolo in fune determina i seguenti vantaggi:
• Riduce la deformazione della membrana.
• Riduce lo stress in corrispondenza della piastra
La fune coopera bene se intessuta nella rete. Steelgrid risolve il problemaTipologie di Rete
e Applicazioni
STEELGRID HR
Rete DT con funi in acciaio verticali Resistenza a
distanziate tra loro trazione
di 30 cm, 50 cm o 100 cm > 170 kN/m
Controllo della caduta di blocchi di
dimensioni significativi (vol. ≈ 1.0 m3)
e di detriti.Esperienze
Quebec, Canada
Protezione di un generatore a Dam Manic 2Esperienze Montelapiano (CH) Steelgrid HR30
Esperienze
SR 45 – Verres (Valle D’Aosta)
Steelgrid HR50Esperienze
SR 45 – Verres (Valle D’Aosta)
Steelgrid HR50Esperienze Frauenberg (Germany) Steelgrid HR30
Esperienze Frauenberg (Germany) Steelgrid HR30
Esperienze Frauenberg (Germany) Steelgrid HR30
Tipologie di Rete
e Applicazioni
Steelgrid HR PVC
(30, 50, 100)Esperienze
Esperienze
Tipologie di Rete
e Applicazioni
IL PANNELLO HEA
Pannello in funi legate con uno
speciale nodo.
Diametri più frequenti di 8 e 10 mm.
Maglie romboidali 250x250 mm,
300x300 mm e 400x400 mm
Caduta di grandi blocchi
(dell'ordine di metri cubi)Tipologie di Rete
e Applicazioni
Prova di sfilamento Prova di strappo
10,3 kN 24,4 kN
Le perfomance del pannello in fune HEA sno
strettamente legate al comportamento del nodoEsperienze
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Stefano Cardinali
Ufficio Tecnico
Officine Maccaferri Italia
s.cardinali@it.maccaferri.com
Tel. 051 6436 106Puoi anche leggere
