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(eBook senza software) Guida alla progettazione delle Opere di Sostegno in Terra Rinforzata  

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Le opere in terra rinforzata e le loro applicazioni rappresentano attualmente una grande risorsa nell’ambito della progettazione e, più in generale, dell’ingegneria geotecnica, naturalistica ed ambientale.

Le strutture in terra rinforzata, che combinano le proprietà e le caratteristiche del terreno e del rinforzo, trovano applicazione in una ormai ampia gamma di settori, come opere di sostegno, opere di contenimento, opere in rilevato e opere accessorie di arredo urbano.

Pertanto, il manuale ‘Guida alla progettazione delle Opere di Sostegno in Terra Rinforzata’ si pone come obbiettivo quello di guidare il progettista nella fase della progettazione e di verifica, tramite cenni teorici, riferimenti normativi ed esempi pratici.

Dopo una breve introduzione, il manuale si apre con una dettagliata e minuziosa descrizione delle componenti basilari di cui sono costituite le opere in terra rinforzata.

In particolare, il primo capitolo è interamente incentrato sui rinforzi siano essi di tipo sintetico sia metallico, mettendo in luce le proprietà e le performance, in termini di resistenza a trazione, che questi, interagendo con il terreno, riescono a mettere a disposizione.

La resistenza a trazione (nominale e a lungo termine) rappresenta, dunque, per i rinforzi, la caratteristica cardine da cui prescinde la buona riuscita della progettazione di questo tipo di opere: è proprio a tal riguardo che, nel corso del primo capitolo, si illustrano le principali normative di riferimento (tedesca-EBGEO, anglosassone-BS 8006, giapponese-PWRC, francese-NF P94-270 e americana AASHTO e FHWA-NHI) che regolano la valutazione della resistenza dei rinforzi, tenendo conto delle alterazioni e danneggiamenti a cui sono soggetti e le prove sperimentali a cui i materiali devono essere sottoposti (ISO TR 20432 – EN ISO 13431).

Nella progettazione di opere in terra rinforzata, ruolo fondamentale è rivestito dal rilevato strutturale e dai materiali di cui è costituito.

È nel secondo capitolo, infatti, che si definiscono le caratteristiche necessarie dei materiali utilizzati per la costruzione del rilevato, dunque, la granulometria ed assortimento, il valore dell’angolo di resistenza al taglio consigliato, il tasso di umidità, pH, e il grado di addensamento prima e di compattazione poi.

Il paramento esterno rappresenta l’ulteriore parte caratteristica di un’opera in terra rinforzata. In particolare, è proprio la tipologia di paramento esterno che si sceglie che condiziona i cedimenti ammissibili della fondazione.

Il terzo capitolo illustra le principali tipologie di paramento, ad unità rigide (pannelli a tutta altezza, ad altezza parziale, scatole piantatrici, a blocchi), ad unità deformabili (reti elettrosaldate in acciaio e gabbioni), ad unità compressibili e paramento rinverdibile.

La versatilità delle opere in terre rinforzate, è rafforzata dalla possibilità, infatti, di realizzare opere il cui paramento è permeabile alla vegetazione e dunque in grado di essere utilizzate in ambienti antropizzati e naturali.

Il quarto capitolo affronta i problemi strutturali e i meccanismi di collasso a cui l’opera può essere soggetta in linea con le NTC: le analisi di stabilità, relative ai possibili meccanismi di collasso di un’opera in terra rinforzata, considerano sia la stabilità esterna, e dunque, globale dell’opera, intesa nel suo insieme, e sia la stabilità interna della massa di terreno rinforzato.

Il capitolo è corredato da brevi esempi di calcolo in cui si progettano i rinforzi (definendo la spaziatura, la lunghezza ecc.) e si eseguono le verifiche di stabilità dell’opera.

Spesso ci si trova ad affrontare il problema della valutazione del carico limite sulle terre rinforzate in presenza di spalle di ponti, rilevati stradali, ferroviari e fondazioni su pendii.

Nel quinto capitolo si vuole determinare qualitativamente l’influenza esercitata dai parametri geometrici, quali larghezza della fondazione, distanza di quest’ultima dalla cresta del pendio e rapporto di ancoraggio del rinforzo, al fine di individuarne i valori ottimali per massimizzare l’efficacia ed efficienza del rinforzi. Si descrivono gli approcci possibili a tale problema: metodi sperimentali, analisi limite, e metodi numerici agli elementi finiti (FEM).

Il sesto capitolo affronta l’aspetto pratico della posa in opera e, dunque, delle fasi cronologiche principali necessarie alla realizzazione di un’opera in terra rinforzata.

La buona riuscita della stabilizzazione non è quindi semplicemente frutto di un’accurata e precisa progettazione, ma anche della cura e delle attenzioni che l’operatore tecnico specializzato mette nelle fasi di installazione e di posa in opera: infatti, la posa in opera a regola d’arte è una condizione necessaria per non pregiudicare la funzionalità dell’opera.

Nell’ultimo capitolo si riportano i criteri e le specifiche dettate dalla Normativa vigente (NTC) in materia di progettazione e di verifica di opere in terra rinforzata; a seguire il manuale si conclude con ulteriori esempi numerici di verifica eseguiti con i software GeoStru GFAS e MRE-SLOPE.

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(eBook senza software) Geotechnical and F.E.M. Analysis System (GFAS)  
A cura di: Geostru

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Geotechnical and F.E.M. Analysis System (GFAS) ha lo scopo di introdurre gli utenti al corretto e consapevole uso delle tecniche FEM: nel volume, pertanto, si è cercato di coniugare le nozioni teoriche con gli aspetti pratici con cui quotidianamente un professionista si trova a doversi confrontare.

Il volume si apre con una descrizione minuziosa delle tipologie di analisi che il Software consente di eseguire evidenziando gli aspetti salienti e i risultati che la modellazione offre.

Il primo tipo di analisi descritta è quella lineare elastica adatta a definire gli stati di tensione e deformazione di una membrana o di ogni altra geometria soggetta a tensione piana, deformazione piana o tensione e deformazione assialsimmetrica.

Il secondo tipo è l’analisi a capacità portante che si esegue a partire dalla condizione di deformazione piana e, al fine di visualizzare il comportamento elasto-plastico, i carichi sono aumentati, in modo incrementale, fintanto che non si giunge al collasso del sistema.

La terza tipologia è l’analisi di stabilità di versante: durante l’analisi il programma riduce, in maniera graduale, le caratteristiche di resistenza dei terreni finché non si giunge a rottura: si valuta così il fattore di sicurezza (FS) caratteristico del versante.

L’ultimo tipo di analisi è quella per fasi di costruzione che si esegue incrementando, da 0 ad 1, i carichi in ciascuna fase.

In questo modo, se si raggiunge il valore unitario, la fase di costruzione corrente è completa e termina in modo da passare alla prossima: se il calcolo si conclude, invece, quando il valore del carico è inferiore ad 1, il programma arresta l’analisi perché si è verificato il meccanismo di rottura.

Il secondo capitolo introduce la costruzione del modello di calcolo, indicando le tipologie di reticoli messi a disposizione nel Software (strutturato e non) e i vari editing possibili durante la fase di creazione del modello (infittimento globale e locale, rinumerazione dei nodi, eliminazione di singoli o gruppi di elementi per generare modelli con geometrie complesse).

Nel terzo capitolo si analizza il problema ad elementi finiti sotto l’aspetto numerico, analizzando tutti gli step che il programma esegue durante le simulazioni ad elementi finiti.

Si illustrano i metodi di assemblaggio e risoluzione del sistema di equazioni di equilibrio, come si introducono le condizioni al contorno, i legami deformazione-spostamento e, di conseguenza, come si definiscono le funzioni di forma, i vettori dei carichi e, in ultimo, come si esegue l’assemblaggio della matrice delle rigidezze. Il capitolo è, quindi, incentrato sulle tecniche di manipolazione numerica e matriciale, tecniche di assemblaggio, di fattorizzazione e di memorizzazione che il programma compie durante le simulazioni.

È nel quarto capitolo, invece, che si analizzano e definiscono gli elementi che prendono parte alla modellazione. Si descrivono quindi gli elementi lineari trave-pilastro, gli ancoraggi, i chiodi, i bulloni e le geogriglie, fino a giungere alle configurazioni ibride in cui si ritrovano collegati elementi semplici ma con caratteristiche dissimili.

Successivamente si pone l’attenzione sulla formulazione dell’analisi non lineare: il capitolo si apre con la descrizione dettagliata dei fondamenti teorici (Criterio di resistenza, Legge di Flusso, Legge di incrudimento) per poi concludere con le procedure elastoplastiche risolutive illustrate step-by-step (metodo delle rigidezze costanti e tangenti).

Nel sesto, settimo ed ottavo capitolo si introducono rispettivamente il problema della presenza della falda e, pertanto, si descrive come lo stato stazionario è introdotto nella modellazione numerica ad elementi finiti; l’inserimento delle condizioni iniziali nel modello, in funzione della presenza di acquifero o di moti di filtrazione; e le azioni dinamiche e sismiche a cui è soggetto il sistema.

Come suggerito dal titolo del manuale, il volume non contiene semplicemente nozioni teoriche, ma illustra, nell’ultimo capitolo, l’approccio pratico a possibili problemi tecnici e pertanto il modus operandi corretto per una modellazione ottimale.

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