Relazione calcolo barriera paramassi
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All. 3 al Decreto Commissariale n. 001/2012 del 18 maggio 2012
PIANO STRAORDINARIO PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO
Art. 2, comma 240, Legge 23 dicembre 2009, n. 191
ACCORDO DI PROGRAMMA MATTM‐REGIONE MARCHE 25 NOVEMBRE 2010
COMMISSARIO STRAORDINARIO DELEGATO
DPCM 9 MARZO 2011
Ordinanza 21/12/2012 n. 28/2012
GRUPPO DI PROGETTAZIONE:
CORAZZA LUCA ingegnere CONTI ALBERTO geologo BRUNI UGO geometra MERCURI DANIELE geologo ROSMARINI FRANCESCO geologo CONTI CLAUDIA ingegnere
DIREZIONE DEI LAVORI: Ing. Luca Corazza COORDINATORE DELLA SICUREZZA: Geom. Bruni Ugo RESPONSABILE DEL PROCEDIMENTO: Geom. Domenico Procaccini
RELAZIONE DI CALCOLO DELLA BARRIERE PARAMASSI E CHIODATURE
Elab. N.
5 Prot.: Data:
Dicembre 2013 Scala: File: Aggiornamenti:
Intervento: FM026A/10 Comune di Montefalcone Appennino (FM) Loc. Capoluogo
PROGETTO ESECUTIVO: LAVORI DI “CONSOLIDAMENTO VERSANTE SUD, IN
LOCALITA’ CAPOLUOGO, COMUNE DI MONTEFALCONE APPENNINO.”
Amministrazione: Comune di Montefalcone Appennino
CUP F55D12000160003
All. 3 al Decreto Commissariale n°001/2012 del 18 Maggio 2012
PIANO STRAORDINARIO PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO
Art. 2, comma 240, legge 23 Dicembre 2009, n° 191
Accordo di programma MATTM‐Regione Marche ‐ 25 Novembre 2010
COMMISSARIO STRAORDINARIO DELEGATO DPCM 9 MARZO 2011
Intervento: FM026A/10 Comune di Montefalcone Appennino (FM) Loc. capoluogo Ordinanza n° 28/2012
AMMINISTRAZIONE: COMUNE MONTEFALCONE APPENNINO (FM)
PROGETTO: LAVORI DI “CONSOLIDAMENTO VERSANTE SUD, IN LOCALITA’ CAPOLUOGO, COMUNE DI
MONTEFALCONE APPENNINO (FM)”
PROGETTO DEFINITIVO
RELAZIONE DI CALCOLO DELLE BARRIERE PARAMASSI
1. Premessa
Il presente rapporto definisce la tipologia di interventi necessari alla messa in sicurezza del tratto stradale
individuato lungo la fascia territoriale posto al di sotto della rupe di Montefalcone Appennino. E’ stato
realizzato mediante l'utilizzo delle sezioni ricavate dal rilievo laser scanner di dettaglio (Tav. 4.a) tenendo
conto dell’andamento della sede stradale, che rappresenta l'infrastruttura di maggior importanza da
proteggere.
L’obiettivo è l’analisi e il dimensionamento, sulla base dei dati ricavati dalle indagini, degli interventi di
protezione da caduta massi.
Per la mitigazione del rischio da caduta massi si prevede la realizzazione di un intervento di difesa passivo
attraverso l’installazione di una barriera paramassi, testata su campo prove in accordo alla recente
normativa ETAG 027 (Linee Guida per l’ottenimento del Benestare Tecnico Europeo per kit di protezione
dalla caduta massi, 2008) e in possesso di Benestare tecnico Europeo (ETA) e di marcatura CE in conformità
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alla normativa ETAG 027 e alla Direttiva 89/106/CEE del Consiglio della Comunità Europea del 21/12/1988
concernente i prodotti da Costruzione (Direttiva Prodotti da Costruzione ‐ CPD).
2. Dimensionamento della barriera paramassi
In accordo alle metodologie di calcolo ormai consolidate in tema di dimensionamento delle barriere
paramassi, il calcolo è fatto utilizzando coefficienti di sicurezza che tengono conto sia dei risultati di una
simulazione statistica di caduta massi, sia della capacità della barriera.
Tutte le analisi sono state effettuate con verifiche al massimo livello energetico che la barriera è in grado di
assorbibile (M.E.L. – Maximum Energy Level).
2.1 Analisi di caduta massi
Per esaminare la pericolosità della caduta massi, è stata adottata la seguente procedura:
− è stata individuata la sezione più gravosa da un punto di vista geomorfologico e in termini di
energia potenziale dei blocchi che potrebbero distaccarsi dall’ammasso roccioso, ovvero la sezione
H‐H’. In tale sezione infatti la scarpata rocciosa pseudo‐verticale presenta la maggiore altezza ed
inoltre la posizione ideale della barriera risulta essere più prossima al piede della scarpata, quindi si
evidenzia un maggiore rischio di scavalcamento.
− È stata definita la dimensione dei massi instabili sulla base delle indicazioni pervenute, si è quindi
deciso di considerare un valore prudenziale pari a 2,0 m3, il peso del blocco è quindi stato stimato
in circa 5600 kg, prendendo in considerazione un peso specifico della roccia pari a 2600 kg/m3.
− Sono state individuate le aree da cui i blocchi potrebbero cadere: tali aree, a favore di sicurezza,
rappresentano la porzione del versante immediatamente a valle dell’affioramento sub‐verticale
soggetto a interventi di rafforzamento corticale.
− Si è proceduto con l’esecuzione di una analisi numeriche di caduta massi che ha consentito di
determinare il probabile cinematismo degli scoscendimenti lungo le direttrici rappresentative del
pendio.
Il nuovo intervento prevederà l’inserimento di una barriera paramassi deformabile posizionata in modo tale
da permettere la libera deformazione della barriera (se impattata) senza avere interferenze con le
infrastrutture.
La progettazione, come precedentemente annunciato, è stata eseguita al MEL (Maximum Energy Level),
cioè considerando la massima energia cinetica che la barriera può assorbire in condizioni di esercizio.
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2.2 Metodo di calcolo e sua taratura
L’analisi di caduta massi è stata eseguita con un programma di calcolo commerciale che consente di
analizzare in modo probabilistico le traiettorie e le energie prodotte dai massi (software Rocfall della
Rocscience Inc.).
Il programma adotta un metodo di calcolo ibrido dove la massa viene trattata come puntiforme (lumped
mass) nelle equazioni del moto, e come dotata di dimensione nel calcolo delle energie e dei coefficienti di
restituzione lungo il pendio
L’analisi è stata fatta su una sezione rappresentativa tracciata sulla base del disegno fornito. Le simulazioni
devono essere opportunamente tarate affinché la dinamica delle traiettorie di caduta sia descritta in modo
realistico.
I dati d’ingresso utilizzati nella simulazione di caduta sono riportati di seguito nel testo.
Algoritmo
I parametri di calcolo introdotti nel programma sono trattati in modo probabilistico vero, facendoli oscillare
con il metodo di Montecarlo entro l’intervallo. Il programma si basa sulle seguenti equazioni, che
stabiliscono la perdita di velocità a seguito degli impatti e rimbalzi sul pendio:
VNB = RN VNA
VTB = RT VTA
dove:
VNB, VTB, VNA, VTA = componenti della velocità normali (N) e tangenziali (T) prima dell’impatto (A) e dopo
l’impatto (B)
RN = coefficiente di restituzione normale
RT = coefficiente di restituzione tangenziale
Durante il salto, il masso assume una traiettoria di moto parabolica, determinata dalle velocità iniziali del
rimbalzo (corrispondenti a VNB, VTB dell’ultimo impatto) e dall’angolo d’uscita della traiettoria.
Qualora la massa avesse un moto radente alla superficie topografica, il moto sarebbe di rotolamento o
scivolamento secondo la seguente relazione:
VEXIT = ( V 02 + 2 sgk)^0.5
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dove
VEXIT = velocità del blocco al termine del segmento di pendio considerato.
V0 = velocità iniziale del blocco all’inizio del segmento di pendio, tangenziale al segmento stesso
s = distanza dal punto iniziale di impatto a quello finale del pendio
g = accelerazione di gravità (‐9.81m/s/s)
k = ± sin(θ) − tan(θ) cos(φ)
θ= pendenza del segmento
φ = angolo d’attrito del segmento
± = (+) nel caso di moto secondo la pendenza del segmento, (‐) in caso contrario.
L’assunzione dell’angolo d’attrito comporta l’ipotesi che il movimento del blocco in caduta sia di
scivolamento; viceversa, assumere nullo l’angolo comporta un moto di puro rotolamento.
Poiché la sezione topografica utilizzata è piuttosto approssimativa e il pendio non è “liscio”, nel calcolo è
stata introdotta una “rugosità” imponendo delle variazioni con legge di distribuzione normale alle
coordinate topografiche.
L’energia cinetica totale acquisita a seguito della caduta, viene calcolata con la nota relazione generale:
Ek = ½ M V2 + ½ I ω2
dove
M = massa in caduta
V = velocità di caduta in traslazione
I = momento d’inerzia del masso
ω = velocità angolare del masso
Per riferimenti dettagliati sugli algoritmi di calcolo del moto si rinvia a quanto riportato nel manuale di
verifica del software utilizzato, mentre per gli algoritmi semi empirici relativi ai coefficienti di restituzione si
rinvia al manuale del software CRSP (rel. 3.0 e 4.0) realizzato da Pfeiffer e Bowen.
Coefficienti di restituzione
I coefficienti di restituzione normale e tangenziale derivano da dati di bibliografia e dall’interazione dei
seguenti fattori:
− Natura e spessore dei terreni di superficie
− copertura vegetale
− velocità di caduta
− dimensioni dei massi,
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Nel caso in esame i coefficienti di restituzione che sono stati presi in considerazione sono di seguito
elencati:
‐ “Bedrock outcrops” (Hoek and Evert) per la porzione inferiore del versante interessata da un
rivestimento in spritz beton:
• Rn= coefficiente di restituzione normale = 0.35+/‐ 0.04;
• Rt= coefficiente di restituzione tangenziale = 0.85 +/‐ 0.04;
‐ “Soil with vegetation” (Hoek and Evert) per la porzione superiore del versante interessata da presenza
di vegetazione a basso e medio fusto:
• Rn= coefficiente di restituzione normale = 0.30+/‐ 0.04;
• Rt= coefficiente di restituzione tangenziale = 0.80 +/‐ 0.04;
2.3 Analisi statistica
Per effettuare delle simulazioni significative dal punto di vista statistico, nei profili di caduta sono stati
effettuati 1500 lanci. La zona di distacco è stata ubicata nelle zone critiche del versante al fine di
comprendere una buona casistica. Sulla profilo di caduta è stata inoltre posto un punto di analisi (“data
collector”) dove potrebbe essere collocata una barriera paramassi. Il data collector fa la “fotografia” di ciò
che statisticamente avviene in corrispondenza della barriera, consentendo di analizzare la frequenza delle
velocità e delle altezza di caduta. Le simulazioni hanno consentito di ricavare i grafici con:
• Frequenza dei punti d’arresto delle traiettorie di caduta lungo il pendio.
• Distribuzione dell’energia cinetica al data collector
• Distribuzione dell’altezza della traiettorie al passaggio sul data collector
Per poter essere utilizzati in modo sensato, i risultati del data collector sono stati epurati della dispersione
del tratto asintotico. A questo scopo è stato utilizzato il 95° percentile della distribuzione.
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2.4 Criteri di progettazione e dimensionamento della barriera paramassi
La procedura di calcolo utilizza i coefficienti di sicurezza parziali incrementando le forze agenti (massa,
velocità e quindi energia) e riducendo le forze resistenti (le prestazioni della barriera), in accordo con i
suggerimenti della letteratura tecnica, Eurocodici e le linee guida di progettazione. I coefficienti dipendono
dalla qualità della simulazione della caduta massi e delle informazioni geomeccaniche. In particolare, la
progettazione delle barriere è stata effettuata secondo la nuova Norma Italiana UNI 11211‐4:2012 "Opere
di Difesa Dalla Caduta massi ‐ Parte 4: Progetto definitivo ed Esecutivo", la più aggiornata tra le poche
norme di progettazione disponibili emesse relative alla progettazione di barriere paramassi.
L’energia sollecitante di progetto è definita come:
ESd = 1/2 MdVd2
dove
Vd = VtγDp γtr=velocità del blocco di progetto
Md = Volbγ γVolF1γγ= massa del blocco di progetto
Vt = velocità in corrispondenza del punto di impatto con l’opera corrispondente al frattile del 95% delle
velocità calcolate nelle analisi delle traiettorie (m/s)
Volb= volume del blocco di progetto (m3)
γ = massa per unità di volume della roccia in posto (kg/m3)
e i coefficienti di sicurezza parziali sono i seguenti:
γDp= coefficiente che tiene conto della qualità della discretizzazione topografica del pendio ; il suo valore è
compreso tra 1,01 (pendii discretizzati con rilievo topografico di buona precisione in rapporto alle
caratteristiche del sito) e 1,10 (per pendii discretizzati con precisione medio‐bassa);
γtr= coefficiente di affidabilità di calcolo delle traiettorie; il suo valore è compreso tra 1,02 (per simulazioni
di caduta basate su coefficienti di restituzione ottenuti da analisi a ritroso) e 1,10 (per simulazioni di
caduta basate su coefficienti di restituzione derivate da sole informazioni bibliografiche);
γVolF1= coefficiente legato alla precisione del rilievo del volume del blocco; il suo valore è compreso tra 1,02
(per rilievi accurati della parete) e 1,10 (in assenza di rilievi finalizzati al progetto);
γγ = coefficiente legato alla valutazione della massa per unità di volume della roccia, che può essere
generalmente assunto pari a 1,00.
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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 variabile da 1,00 a 1,20 in funzione del grado di rischio valutato in
base alle possibili conseguenze economiche, danni e perdite.
La capacità di progetto della barriera (ERdu o ERds se viene eseguito ripetitivamente un progetto allo stato
limite ultimo o allo stato limite di servizio) è definita come:
Ebarriera/γE
dove
Ebarriera= il valore energetico MEL o SEL (se viene eseguito ripetitivamente un progetto allo stato limite
ultimo o allo stato limite di servizio) che è in grado di assorbire la barriera.
γE = fattore di sicurezza parziale da applicare ai valori energetici MEL o SEL, che è uguale a 1,20 nel caso di
approccio al livello energetico MEL e uguale a 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 un fattore di sicurezza parziale γE = 1.2 e ricorrere a due stendimenti paralleli;
‐ applicare il fattore di sicurezza parziale γE = 2.0.
La verifica della capacità della barriera è soddisfatta se
(ESd ‐ Ebarriera/ γE) ≤ 0
La verifica dell’altezza della barriera (Htot) è soddisfatta se
(Hd+ fmin‐ Htot) ≤ 0
dove
Hd è l’altezza di progetto delle traiettorie, con
Hd = (Hv/ cosβ) + raggio del blocco di progetto
Hv = altezza delle traiettorie corrispondente al frattile del 95% delle traiettorie calcolate nelle simulazioni
numeriche, misurata sulla verticale
β = inclinazione della barriera rispetto alla verticale
fmin = franco libero superiore della barriera, che non deve essere minore di 0.5 m
Inoltre la posizione della barriera deve essere tale da soddisfare la seguente verifica
(Dbarriera γD –DA) ≤ 0
dove
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Dbarriera = massimo allungamento (deformazione) della barriera, misurata durante il crash‐test MEL in scala
reale
γD =coefficiente di sicurezza parziale pari a
= 1,30 se il progetto è sviluppato in base all’approccio MEL; qualora le campate di estremità fossero
comprese nell’area delle possibili o la barriera avesse meno di 3 moduli funzionali si assume γD =
1,50;
= 1,00 se il progetto è sviluppato in base all’approccio SEL.
DA = distanza tra l’infrastruttura da proteggere e la barriera
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2.5. Simulazioni numeriche
SEZIONE H‐H’
Di seguito vengono illustrati i risultati delle simulazioni numeriche effettuate con il software Rocfall
(RocScience).
Sezione indagata
Traiettorie di caduta massi lungo la sezione indagata. La retta verticale marrone indica la posizione della barriera
paramassi (ubicata ad alla quota di 655,5 m s.l.m., ovvero ad una distanza di circa 23 m dalla strada provinciale) e in corrispondenza della quale si estrapoleranno dal software i dati relativi ai blocchi in caduta (Data Collector)
Zona di distacco
Data collector
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Distribuzione delle altezze di caduta lungo la sezione indagata in corrispondenza del data collector, da cui si rileva un’altezza massima di impatto pari a 9,03 m
Distribuzione delle velocità di caduta lungo la sezione indagata in corrispondenza del data collector, da cui si
rileva una velocità massima di impatto pari a 23,08 m/s
Dai dati ottenuti al Data Collector si ottengo i seguenti valori relativi al 95% della popolazione campionaria
in corrispondenza della barriera.
Concludendo al 95% (percentile) si ha per la Barriera:
‐ altezza di impatto: circa 4,19 m
‐ velocità di impatto: 17,89 m/sec
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2.6. Dimensionamento della barriera paramassi
La barriera paramassi è stata dimensionata utilizzando dei coefficienti parziali di sicurezza per tenere conto
nel modo più opportuno delle reali incertezze del problema e della natura del rischio.
Per quanto attiene alle prestazioni delle barriere, si è fatto perciò riferimento ai crash test previsti dalla
norma ETAG 027 e agli standard commerciali diffusi. Le barriere sono state dimensionate tenendo conto
del Massimo Livello di Energia (MEL) che la barriera può trattenere, così come definito da ETAG 027.
Parametri di progetto
Le simulazioni di caduta massi hanno consentito di determinare in modo statistico i parametri dinamici
fondamentali delle traiettorie di caduta. Le simulazioni sono state collocate secondo le direttrici di massima
pendenza dei settori rappresentativi della zona di omogeneità geomeccanica. I dati delle simulazioni sono
stati campionati in un punto di analisi (“data collector”) collocato in aree morfologicamente idonee ad
accogliere una barriera paramassi.
I risultati delle analisi statistiche sono stati epurati al percentile 95% in modo da escludere i valori dispersi
nel tratto asintotico della distribuzione gaussiana e quindi scarsamente rappresentativi.
Di seguito si riporta il calcolo per il dimensionamento delle barriera paramassi in oggetto.
SEZIONE H‐H’
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Modello Barriera RMC 300/A Massima energia nominale della barriera MEL 3000 [kJ] Massimo livello di energia effettivo della barriera 3136 [kJ] Dati Simulazione sviluppata con 1500 traiettorie Limite di confidenza dell'approccio statistico 95% della popolazione Inclinazione del data collector durante la simulazione di caduta massi [ε_datac] data collector perpendicolare al terrenoInclinazione media del pendio [α] 20.00 [°] Tolleranza per l'inclinazione della barriera [β] 5.00 [°] Altezza delle traiettorie sulla verticale per 95% dei casi [Hv] 4.19 [m] Altezza della traiettorie sul piano della barriera (Ipotesi: l'impatto avviene perpendicolare al piano della barriera) [Ht] 4.17 [m] Distanza minima tra la barriera e l'infrastruttura [Di] 23.00 [m] Velocita (traslazione) - limite di confidenza 95% [Vt] 17.89 [m/s] Volume del blocco [Volb] 2.00 [m3] Forma del blocco [shape] sfera Diametro medio del blocco [DN] 1.56 Per per unità di volume della roccia [γ] 2600 [kg/m3] Coefficienti di sicurezza parziale Qualità delle indagini Topografiche [γDp] 1.02 Qualità delle indagini Geomeccaniche - dimensione [γVolF1] 1.10 Qualità delle indagini Geomeccaniche - peso specifico [γγ] 1.00 Qualità della simulazione di caduta massi [γTr] 1.10 Traiettoria di progetto Velocità di progetto [Vt * γTr * γDp] [Vd] 20.07 [m/s] Massa di progetto [Volb *γVolF1 * γ * γγ] [Md] 5720.00 [kg] Altezza di progetto [Ht * gTr * γDp + DN/2] [Hd] 5.46 [m] Energia di progetto [0.5 * Md * Vd ^2] [Ed] 1152.32 [kJ] Caratteristiche della barriera Energia massima in accordo con ETAG 27 [MEL] 3136.00 [kJ] Livello energetico di servizio in accordo con ETAG 27 [SEL] 1073.00 [kJ] Deformazione dinamica massima MEL [Db] 6.05 [m] Altezza standard della barriera tra 5 m and 6 m Altezza nominale della barriera (Certificata) [Hb] 6.0 [m] Metodo di progettazione Progettazione finalizzata a livello energetico (MEL or MEL
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SEL) Maximum Energy Level - livello energetico [EBARRIERA] 3136.00 [kJ] Fattore di amplificazione che considera il rischio esistente per : (3)_rilevanti conseguenze economiche e danni difficilmente riparabili [i] 1.10
Numero di campate costituenti la barriera: piu' di 3 Fattore di riduzione per la capacità della barriera [γE] 1.2 Fattore di amplificazione per la deformazione della barriera [ γDB] 1.3 Franco libero superiore della barriera (MIN 0.5 m) [Fmin] 0.5 [m] Prestazioni di progetto della barriera Energia di progetto [ Ed *i] [Esd] 1267.55 [kJ]
Deformazione di progetto [ Db * γDB] [Dd] 7.865 [m] Altezza di progetto della barriera [Hd + Fmin] [Htot] 6.0 [m] Prestazioni di progetto della barriera Verifica dell'energia [(Esd - Barriera/ γE) ≤ 0 ] -1345.8 Soddisfatta Verifica dell'allungamento [(Dd - Di) ≤ 0 ] -15.1 Soddisfatta Verifica dell'altezza [(Htot - Hb) ≤ 0 ] -0.04 Soddisfatta
La barriera sopra dimensionata avrà le seguenti caratteristiche:
- BARRIERA PARAMASSI TIPO RMC 300/A (3000 Kj) alta 6.0 m, che sarà installata alla quota di 655,5
m s.l.m., ad un a distanza di circa 23 m dalla strada provinciale al fine di permettere la libera
deformazione in caso di impatto senza interferire con le strutture ed infrastrutture da
proteggere.
La barriera è testata in accordo a quanto definito dalle Linee Guida ETAG 027.
e in particolare deve:
1. aver superato n°1 (una) prova di impatto con energia non inferiore a MEL (Maximum
Energy Level) della classe nominale di resistenza, con le condizioni previste nella ETAG 027
al punto 2.4.2.2;
2. aver superato n°2 (due) prove SEL (Service Energy Level) di impatto eseguite in
successione, senza effettuare riparazioni, con energia non inferiore ad 1/3 MEL, con le
condizioni previste nella ETAG 027 al punto 2.4.1.2 ed in particolare senza riparazioni
eccetto la rimozione del blocco inviluppato nella rete;
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3. possedere un altezza residua in categoria A (>50%) relativamente a quanto previsto al
punto 2.4.2.2 della ETAG 027;
4. essere in possesso di certificato, rilasciato da organismo notificato ai sensi dell’art. 18 della
Direttiva 89/106/CEE, contenente le descrizioni dettagliate delle specifiche tecniche della
barriera paramassi oggetto delle prove in modo da consentire la verifica di conformità del
sistema nel suo complesso e dei singoli componenti costituenti il kit;
5. essere in possesso di certificato, rilasciato da organismo notificato ai sensi dell’art. 18 della
Direttiva 89/106/CEE, attestante l’avvenuto test in vera grandezza (crash‐test) nel rispetto
della ETAG 027 “Falling rock protection kits ‐ 2008”;
6. essere in possesso di certificato, rilasciato dallo stesso organismo notificato che ha
realizzato i test sulla barriera paramassi, ai sensi dell’art. 18 della Direttiva 89/106/CEE,
attestante l’avvenuta esecuzione delle prove di identificazione dei componenti del sistema,
quali: funi (2 campioni per ogni diametro), dispositivi di dissipazione, elementi della rete e
montanti nel caso questi ultimi non fossero conformi a EN 10025;
7. essere in possesso di certificato, rilasciato dallo stesso organismo notificato che ha
realizzato i test sulla barriera paramassi, ai sensi dell’art. 18 della Direttiva 89/106/CEE,
attestante la misura delle forze agenti (grafici forza‐tempo) durante l’impatto su almeno 6
distinti elementi di connessione della barriera paramassi con le fondazioni;
8. essere stata testata (crash‐test) in data successiva all’entrata in vigore della linea guida
stessa (1° Febbraio 2008); le attività di certificazione, ispezione e prova dei singoli
componenti e del sistema nel suo complesso, dovranno essere eseguite dai soggetti
previsti nei relativi sistemi di attestazione della conformità;
9. Saranno vincolati al piede con cerniera omnidirezionale. I pannelli saranno di rete in funi
di acciaio di tipo trefolo con sezione minima di 11 mm. È prescritto che le barriere
abbiano accorgimenti atti alla salvaguardia delle fondazioni del montante. È necessario
che il costruttore dell’impresa fornisca le massime forze agenti sui controventi (laterali e
di monte) misurate durante i crash test; il posatore fornirà una relazione per il
dimensionamento delle fondazioni come da relazione geologica allegata al progetto e
allegata di seguito. Le prescrizioni sopra indicate assicurano prestazioni ottimali e
consentono una più facile manutenzione delle barriere eventualmente lesionate da
impatti.
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Tutti i materiali e/o componenti devono essere nuovi di fabbrica ed accompagnati da
certificazione di origine e dichiarazioni di conformità, secondo le normative applicabili, in
particolare EN 10025 (montanti in acciaio), EN12385‐4 (funi d’acciaio), EN 10264‐2 di classe B
(zincatura funi) , EN 10264‐2 di classe A (zincatura rete), EN 1461 (zincatura carpenteria metallica),
EN 13411‐5 (morsetti), nonché, ove previsto, dalla dichiarazione di conformità CE del singolo
componente ai sensi del DPR n.246/93. Tutti i grilli utilizzati devono essere di tipo ad alta
resistenza con coefficiente di sicurezza pari a 6. Tutte le certificazioni, i manuali di installazione e la
documentazione tecnica, devono essere preventivamente sottoposte per approvazione alla D.L.
Le barriere proposte potranno essere scelte tra le categorie commerciali standard previste dalla norma ETAG 027, come riportato in Tabella 2.
Tabella 2 - Categorie di barriere paramassi secondo ETAG. Sono evidenziate le categorie MEL adottate per il dimensionamento delle barriera paramassi.
Energy level classification
0 1 2 3 4 5 6 7 8
SEL ‐ 85 170 330 500 660 1000 1500 >1500 MEL≥ 100 250 500 1000 1500 2000 3000 4500 >4500
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Stralcio relazione geologica sito per barriere paramassi:
"CARATERIZZAZIONE LITOLOGICA, GEOTECNICA E SISMICA DELL’AREA INTERESSATA
DALL’INSTALLAZIONE DELLE BARRIERE PARAMASSI (rif. Elab. 3 ‐ Relazione geologica‐geotecnica e
geostrutturale)
La campagna di indagine effettuata ha consentito la definizione delle caratteristiche
stratigrafiche e dei principali parametri fisico‐meccanici dei terreni di sedime interessati dalle
opere di fondazione necessarie per la posa in opera delle barriere paramassi.
I sondaggi sono stati effettuati a monte della strada provinciale n.933 (S1 e S2 ‐ profondità
8,50 ml circa dal p.c.), dove si prevede la posa in opera delle barriere paramassi; sono stati
realizzati mediante una trivella tipo Rotary (rotazione meccanica con carotiere del diametro di 101
mm) I dati raccolti nel corso delle indagini hanno messo in evidenza una serie litostratigrafica
locale caratterizzata dalla presenza dei terreni appartenenti alla coltre detritico‐colluviale (in
superficie) e dalla sottostante formazione marina del substrato costituita da argille siltose e argille
marnose grigio‐azzurre omogenee o finemente laminate cui si intercalano sottilissimi livelli
sabbioso‐siltosi (Formazione della Laga – Associazione Pelitica).
In sintesi la locale successione litostratigrafia è costituita, a partire dall’alto, dalle seguenti
litotipi:
Depositi continentali
TERRENO VEGETALE E/O MASSICCIATA STRADALE [LITOTIPO A] di spessore pari a
circa 0,2 m in corrispondenza del sondaggio n.1 e di circa 0,6 in corrispondenza del sondaggio n.2.
COLTRE DETRITICO-COLLUVIALE [LITOTIPO B] depositi costituiti da limi‐argillosi e limi–
sabbiosi mediamente consistenti. Il sondaggio n°2 ha evidenziato la presenza di clasti arenacei
derivanti da distacchi sulla parete rocciosa sovrastante. La fascia detritica ha una distribuzione
spaziale tipicamente cuneiforme, con uno spessore che tende a diminuire da monte verso valle. Lo
spessore rinvenuto è pari a 1,50 – 1,90 ml
Ai fini dei calcoli geotecnici possono essere assunti i seguenti parametri*:
γ [t/mc]: peso di volume = 1,90
Cu [t/mq]: coesione non drenata = 9 - 11
Cuk [t/mq]: coesione non drenata – parametro caratteristico1 = 8
φ [gradi]: angolo di attrito interno = 25°
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φk [gradi]: angolo di attrito interno – parametro caratteristico1 = 22°
* Parametri dedotti da dati reperiti.
Depositi marini del substrato
UNITA’ PELITICA [LITOTIPO C] costituita da argille marnose grigio – nocciola e/o azzurre molto
consistenti alternate a strati sabbiosi giallastri compatti. La parte a contatto con la coltre si presenta
alterata per uno spessore variabile da 1,00 ml (S2) a 2,10 ml (S1). Lo spessore complessivo di tale
litotipo è pari a diversi ml.
Ai fini dei calcoli geotecnici si individuano due litotipi ai quali possono essere assunti i
seguenti parametri:
γ [t/mc]: peso di volume = 2,10
Cu [t/mq]: coesione non drenata = 22,6
Cuk [t/mq]: coesione non drenata – parametro caratteristico1 = 18
c [t/mq]: coesione drenata = 3,2
ck [t/mq]: coesione drenata – parametro caratteristico1 = 2
φ [gradi]: angolo di attrito interno = 26°
φk [gradi]: angolo di attrito interno – parametro caratteristico1 = 24°
Ed [Kg/cmq]: modulo edometrico = 120
Edk [Kg/cmq]: modulo edometrico– parametro caratteristico1 = 96
Durante le indagini effettuate non sono state riscontrate manifestazioni idriche fino alle profondità
investigate.
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SISMICITA’
Con l'Ordinanza del Consiglio dei Ministri n°3274 del 20 Marzo 2003, l'intero territorio nazionale è
stato oggetto di un aggiornamento e revisione della classificazione sismica. Esso è stato suddiviso in quattro
zone a livello decrescente di pericolosità sismica di base. Il territorio del comune di Montefalcone
Appennino è interamente incluso nella zona 2.
Con l'entrata in vigore del D.M. 14 gennaio 2008, infatti, la stima della pericolosità sismica viene
definita mediante un approccio “sito dipendente” e non più tramite un criterio “zona dipendente”.
‐_Categoria di sottosuolo
Facendo riferimento al Testo Unico – Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. 14 gennaio 2008 – §
7.11.3) ed alla nuova normativa sismica Ord. P.C.M. n° 3274 del 20.3.03, ai fini della definizione dell’azione
sismica di progetto, si può fare riferimento ad un approccio semplificato, che si basa sull’individuazione di
categorie di sottosuolo di riferimento (Tabella 3.2.II e Tabella 3.2.III) sulla base della misura diretta della
Vs30 (velocità media di propagazione delle onde di taglio entro 30 metri di profondità) o, nei casi in cui tale
misura non sia disponibile, sulla base dei valori del numero equivalente di colpi della prova penetrometrica
dinamica Nspt,30 nei terreni a grana grossa e/o tenendo conto della resistenza non drenata equivalente Cu,30
nei terreni a grana fine.
Nel presente lavoro per la definizione della categoria di sottosuolo si è fatto riferimento alla stazione di
acquisizione TR2, posta nell’area interessata dalle nuove barriere paramassi, mediante un tromografo
digitale che consente la determinazione delle velocità delle onde di taglio (Vs) utilizzando un codice di
calcolo appositamente creato per interpretare i rapporti spettrali (HVSR) basati sulla simulazione del campo
d’onde di superficie (Rayleigh e Love) secondo la teoria descritta in AKI (1964) Ben‐Menahem e Singh
(1981)‐ (Indagini geofisiche allegate).
Nel sito in esame la 30Vs , è risultata pari a 294 m/sec e quindi secondo la tab. 3.2.II della normativa,
il sottosuolo appartiene alla categoria C.
CATEGORIA C
Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o
terreni a grana fine mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m,
caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche
con la profondità e da valori di Vs30 compresi tra 180 e 360 m/s, ovvero
15< NSPT30 <50 nei terreni a grana grossa e 70< Cu < 250 kPa nei terreni a
grana fine.
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‐ Coefficiente di amplificazione topografica
Il coefficiente di amplificazione topografica è stato determinato tenendo conto delle indicazioni contenute
nel D.M. del 14.01.2008 (punto 3.2.1. – Tab. 3.2.IV e Tab. 3.2.VI). Essendo l’opera da realizzare ubicata in
quasi in cresta ad un versante con inclinazione pari a circa 14° si ricava una Categoria Topografica T1 (Tab.
3.2.IV). A tale categoria corrisponde un Coefficiente di amplificazione topografica ST pari a 1 (Tab. 3.2.VI).
‐Determinazione della frequenza caratteristica di risonanza
L’interpretazione della prova sismica effettuata con il tromografo digitale permette, come già
accennato, di determinare la frequenza caratteristica di risonanza del sito. Tale dato rappresenta un
parametro importante per il corretto dimensionamento delle strutture in termini di risposta sismica locale
evitando di realizzare strutture aventi la stessa frequenza di vibrazione del terreno e che in caso di sisma
possono essere soggette all’effetto di “doppia risonanza” che potrebbe comprometterne la stabilità stessa.
L’analisi della curva H/V relativa alla registrazione effettuata nel sito in esame ha evidenziato una
frequenza significativa di risonanza pari a 12,81 Hz.
‐Determinazione parametri sismici dell’area
Con l’entrata in vigore delle “Norme tecniche per le Costruzioni” – D.M. del 14.01.2008 la stima
della pericolosità sismica locale viene determinata mediante la definizione dell’azione sismica di riferimento
dedotta sulla base dei valori di pericolosità recentemente prodotti e messi in rete dall’Istituto Nazionale di
Geofisica e Vulcanologia (INGV).
In questa sede per la definizione dei principali parametri che caratterizzano lo spettro per la località
investigata, ed eventualmente i periodi di ritorno non coincidenti con i parametri contenuti nell’allegato A
delle norme, è stata utilizzata un’applicazione software on line messa a disposizione dalla Geostru
software® denominata “GeoStru PS®” (link: http://www.geostru.com/geoapp/ParametriSismici.aspx).
La definizione dei parametri sismici dei siti in esame avviene utilizzando i dati provenienti da
quattro siti di riferimento (nodi della rete INGV) mediante alcuni processi di interpolazione. Le coordinate
geografiche utilizzate per il posizionamento del sito all’interno della griglia elaborata dalla INGV sono state
ricavate direttamente dalla mappa geografica presente sul sito e sono:
Coordinate geografiche
(WGS84)
Latitudine ϕ Longitudine λ
42,988618° 13,458830°
Le principali caratteristiche delle opere da realizzare sono:
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1 Tipo di costruzione (1 – 2 – 3) 2
2 Vita Nominale VN (≤10 ‐ ≥50 ‐ ≥100) 50 anni
3 Classi d’uso in presenza di azioni sismiche (I – II – III – IV) II
4 Coefficiente d’uso Cu (0.7 – 1.0 – 1.5 – 2.0) 1
5 Periodo di riferimento per l’azione sismica VR = VN*Cu 50 anni
6 Categoria sottosuolo C
7 Categoria topografica T1 [β<15°]
Le elaborazioni effettuate hanno fornito i seguenti parametri sismici:
STATO LIMITE TR ag (g) F0 T*C SS CC ST amax
SLO 30 0.057 2.485 0.278 1.50 1.600 1.0 0.845
SLD 50 0.072 2.461 0.292 1.50 1.580 1.0 1.060
SLV 475 0.176 2.464 0.343 1.44 1.500 1.0 2.511
SLC 975 0.230 2,504 0.348 1.35 1.490 1.0 3.043
[anni] [g] [‐] [s] [‐] [‐] [‐] [m/s2]
STATO LIMITE
TR ag (g) amax βS Kh Kv
SLO 30 0.057 0.845 0.200 0.017 0.009
SLD 50 0.072 1.060 0.200 0.022 0.011
SLV 475 0.176 2.511 0.240 0.061 0.031
SLC 975 0.230 3.043 0.280 0.087 0.043
[anni] [g] [m/s2] [‐] [‐] [‐]
Il progettista
Ing. Luca Corazza
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1
RELAZIONE DI CALCOLO TIRANTI La presente relazione riporta i risultati dei calcoli di natura geotecnica e strutturali inerenti ai tiranti di consolidamento dei blocchi lapidei. I calcoli di carattere geotecnico hanno riguardato la determinazione :
- della forza sismica in base alla normativa vigente; - della forza dei tiranti - della lunghezza dei tiranti
La normativa di riferimento è:
- DM. 14/01/2008 " Norme tecniche per le costruzioni" - Circolare 02/02/2009 "Istruzioni per l'applicazione delle Nuove Norme tecniche per le
costruzioni "DM Infrastrutture Materiali: tirante Φnom = 26.50 mm acciaio tipo 950/1050 N/mmq carico snervamento = 525 KN = 52500 Kg carico ultimo = 580 KN = 58000 Kg Valutazione delle azioni sismiche: Coordinate geografiche del sito: 13.458028 42.958374 Analisi con metodo pseudostatico (NTC 7.11.3.5.2).
WkF hh ×= WkF vv ×=
ga
k shmax×= β
hv kk ×±= 50.0
gTSg aSSaSa ××=×=max = [7.11.5 NTC] = 1.43718 x 1.40 x 1.744 = 3.51 pertanto si ha:
ga
K shmax×= β = 0.24 x 3.51/9.81 = 0.086
Kv = 0.50 x Kh = 0.043
2
Calcolo 1. La verifica viene eseguita al ribaltamento sullo spigolo di valle Si ipotizza che sul retro del masso non vi siano spinte delle acque e terreni. W = 23400 Kg = 234KN blocco ipotizzato = 3x3x1 bw = braccio = -0. bF = braccio tirante = 1.00 bwk = altezza mezzo blocco = 1.5 Ms = W bw + F bF = 234 x 0 + F x 1.0 = F M rib = Kh W bwk= 0.086 x 234 x 1.5 = 30.2 KN γr = Ms/Mrib ≥ 1.0 a NTC. In via cautelativa si ritiene di dover indicare un valore minimo pari a 1.40 per tener conto delle numerose variabili non conosciute dell'intero sistema. Pertanto Fmin = 30.2 x 1.4 = 42.28KN F snerv = 525 kN F yd = Fyk/γs = 525/1.15 = 456.5 kN pertanto risulta soddisfatta la condizione di progetto. Verifica bulbo del tirante Si considera un bulbo pari a L=10.0m Slim = bLD ××× τπ = la τ = dalla letteratura per le rocce analoghe è pari a 1.20N/mmq S lim = 3.14 x 60 x 1.20 x 10000 = 2261kN Verificato Il progettista: Ing. Luca Corazza