Documento tecnico: Quadro per la progettazione ottimizzata di rilevati paramassi rinforzati con geosintetici, parte 1

A cura di Pietro Rimoldi, consulente di ingegneria civile indipendente e Nicola Brusa, ingegnere civile indipendente presso Tailor Engineering

In questo articolo tecnico, gli autori propongono un quadro per il metodo di progettazione ottimizzata dei rilevati paramassi in terra rinforzata geosintetica (RS-RPE).

A causa della variabilità della geometria, del materiale di riempimento del terreno, della costruzione del rilevato, delle varie opzioni di rinforzo, delle interazioni tra terreno e rinforzo e del comportamento dinamico del terreno, non è stata ancora sviluppata una procedura di progettazione coerente.

Al momento, le norme o le linee guida di progettazione per i rilevati rinforzati soggetti ad impatti dinamici sono ancora piuttosto vaghe e basate su dati presunti, la maggior parte provenienti dall'esterno del campo geotecnico. Non sono disponibili molte ricerche specifiche sull’argomento e nessuna formulazione analitica si è dimostrata sufficientemente solida da fornire ai progettisti un metodo di progettazione semplice e fattibile.

Gli autori ritengono che questo articolo possa fornire un'analisi completa dei fenomeni coinvolti negli impatti ad alta energia sull'RS-RPE. Lo scopo di questo documento è quello di sviluppare un quadro per la progettazione ottimizzata di RS-RPE, applicabile a tutte le situazioni di interesse pratico in termini di impatti progettuali, configurazioni del rilevato e opzioni di rinforzo.

In questo articolo gli autori non descriveranno le varie tipologie di impatto, le tipologie di evento di caduta massi, l’analisi delle traiettorie, né la definizione statistica della massa, velocità ed energia d’impatto, ma si concentreranno esclusivamente sulla progettazione dell’RS-RPE per l’impatto critico dato.

Nella parte 1, il documento introduce una revisione critica degli attuali metodi di progettazione e delle linee guida disponibili per gli RS-RPE, nonché un'analisi dei programmi di ricerca su scala reale disponibili in letteratura per identificare i meccanismi di impatto dei massi su un RS-RPE. e il contributo del sistema di rivestimento in salita sulle prestazioni della struttura. Il contributo presenta quindi l'iter progettuale proposto, ulteriormente illustrato attraverso diagrammi di flusso progettuali.

Nel prossimo numero di GE, nella parte 2, gli autori presenteranno un metodo di progettazione originale per RS-RPE soggetti a impatti rocciosi ad alta energia. Considerando un impatto totalmente anelastico, è possibile calcolare l'energia d'impatto, che produce la deformazione compressiva (il cratere) sul versante a monte, e l'energia residua, che si propaga verso il versante della valle e produce l'estrusione del versante a valle; Si assume che l'energia residua dell'impatto si propaghi in un cono di diffusione, che diverge lateralmente dall'impronta d'impatto di un angolo di diffusione α, mentre in alto e in basso il cono è limitato dalle superfici orizzontali tangenti all'impronta d'impatto. La resistenza alla deformazione compressiva in salita, fornita dal sistema di rivestimento, viene presa in considerazione attraverso un fattore empirico, proporzionale alla capacità di assorbimento energetico del sistema di rivestimento stesso. La resistenza all'estrusione verso valle è data dalla resistenza al taglio diretto del terreno e dalla resistenza allo sfilamento degli strati di rinforzo compresi nel cono di diffusione. Dall'energia d'impatto e dalla deformazione totale (salita + discesa) è possibile calcolare la forza orizzontale prodotta dall'impatto sulla struttura RS-RPE; tale forza viene poi utilizzata per verificare le condizioni di stabilità globale, esterna ed interna.

Nelle regioni montane e collinari le infrastrutture e le persone sono spesso minacciate da eventi di caduta massi rapidi e distruttivi. Sebbene la caduta di massi possa avere velocità estremamente elevate, fino a 30 m/s, questi eventi comportano uno schema complesso di movimento (ad esempio distacco, caduta, rotolamento, scivolamento e rimbalzo) di uno o più frammenti di roccia (Peila et al, 2007).

I rilevati paramassi (RPE) hanno dimostrato di essere una misura sicura per proteggere persone, strutture e infrastrutture dagli eventi di caduta massi (Figura 1) e vengono utilizzati in tutto il mondo.

Gli RPE possono essere costruiti come rilevati in terreno non rinforzato o rinforzato e progettati per assorbire energie di impatto medio-alte (da 1.000 kJ a 30.000 kJ). A seconda delle loro caratteristiche, queste strutture potrebbero resistere a molteplici impatti.