Mitigazione dei cedimenti indotti dallo scavo di gallerie mediante paratie

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Candidato:

Laura Fantera

Relatore:

Prof. Ing. Sebastiano Rampello

Mitigazione dei cedimenti indotti

dallo scavo di gallerie mediante paratie

gallerie in zona urbana

mitigazione dei cedimenti indotti dallo scavo di gallerie

metropolitane su edifici / monumenti preesistenti

Mitigazione dei cedimenti indotti dallo scavo di gallerie mediante paratie 2

Metro C – Tratta T3 – San Giovanni

necessità di ridurre il campo degli spostamenti indotti in corrispondenza

delle Mura Aureliane (270 – 275 d.C.)

• galleria interamente passata

• strutture prive di rigidezza

• installazione ideale della paratia

• asse galleria rettilineo e orizzontale

• paratia parallela alla galleria

paratia di pali accostati indefinitamente estesa

paratia di estensione limitata

schemi considerati

analisi 3D

analisi 2D paratia continua indefinitamente estesa

4Mitigazione dei cedimenti indotti dallo scavo di gallerie mediante paratie 4

• profilo stratigrafico

• regime delle pressioni interstiziali

moto di filtrazione permanente dai riporti verso lo strato di ghiaie,

con perdita di carico concentrata nello strato di limi sabbiosi

modello geotecnico di sottosuolo (zona San Giovanni)

• comportamento non lineare

elasto-plastico a partire da bassi

livelli di deformazione

• rigidezza funzione dello stato

tensionale efficace

• il decadimento della rigidezza

con il livello di deformazione

modello costitutivo

q criterio di resistenza Mohr - Coulomb

s.d.s. a incrudimentodeviatorico

s.d.s. a incrudimentovolumetrico fv

medie deformazioni

grandi deformazioni

gS10-6 10-3

comportamento meccanico dei terreniriporti R HS

depositi alluvionali LSO – St/Ar HS-SS

G0ref da prove CH

c' e j' inviluppo a rottura

pref = 100 kPa

s′3 k0oc·s′v

OCR = 1.3

G0ref g0.7 m n ur

E0ref Eur

ref E50ref Eed

Mpa % Mpa Mpa MPa MPa

125 0.035 0.8 0.2 300 150 8.21 5.52

prove RC Eur = E0/2

calibrati dalle relazioni q – ea delle prove TX fs fv

calibrazione dei parametri del modello

rigidezza tangenziale iniziale

simulazioni su prove TX – CID

• 3 standard di compressione in carico

• 1 di compressione in scarico

• 1 di estensione in scarico

calibrazione dei parametri del modello

simulazione numericarelazioni empiriche

valutazione conca di subsidenza in free field

perdita di volume

VL = 1 %

d = 0.087 m

• applicazione del campo degli

spostamenti al contorno del

• rilascio della condizione sugli

spostamenti e attivazione del

rivestimento della galleria.

• generazione dello stato tensionale efficace litostatico iniziale

• attivazione del setto

• realizzazione della galleria Nord

• realizzazione della galleria Sud

analisi 2D

z0 = 25 m

z0 + 0.5D = 28.35 m

z0 + D = 31.7 m

z0 + 1.5D = 35.05 m

0.8D = 5.35 m

1.5D = 10.05 md G0

125 Mpa

62.5 Mpagallerie

Nord + Sud

analisi 2D

efficienza locale efficienza integrale

valutazione efficienza intervento

analisi 2D – influenza della lunghezza della paratia

(1) (2) (3) (4)(1)/(4) (2)/(4) (3)/(4)

x/D z0 Z0+0.5D Z0+D Z0+1.5D

1.0 0.44 0.60 0.72 0.78 0.56 0.78 0.92

1.5 0.35 0.53 0.65 0.71 0.49 0.74 0.91

2.0 0.27 0.44 0.57 0.63 0.43 0.70 0.90

z0+0.5D

z0+1.5D

riduzione rigidezza deposito e passaggio seconda galleria

variazioni poco significative dell’efficienza, ma cedimenti maggiori

analisi 2D – influenza di lunghezza e scabrezza paratia

isolinee della resistenza mobilitata

analisi 2D – modifica campo spostamenti e stato di tensione isolinee dei cedimenti (mm)

analisi 2D – tensioni tangenziali al contatto parete-terreno

lato esterno

lato galleria

d = 0.8D = 5.35 m

R = 0.7

Lz0 + D = 31.7 m

z0 + 1.5D = 35.05 m

analisi 3D – paratia di pali accostati indefinitamente estesa

galleria

analisi 3D – tensioni tangenziali al contatto pali-terreno

paratia continuaparatia di pali

accostati i=1.5D

sez. palo

galleria

superficie

interna

superficie

esterna

L = z0+D

superficie

interna

superficie

esterna

modellazione paratia di pali accostati – limiti analisi 2D

par_cont

f ila_palic lseq

0.6·Ecls

0.4·Ecls

0.3·Ecls

i = 2D

i = 1.5D

i = DEeq =

modello 2D int = 4 %

modello 3D int = 34 %

zrif = 4.5 m

condizioni

free field

bordo paratia

analisi 3D – stima estensione dell’intervento

paratia

sezione

controllo

condizione

free field

LSO-St/Ar

galleria

sezione longitudinale

sez. controllo

deformazione piana

pianta

paratia continua

pali accostati

i = 1.5D

z = 4.5 m

paratia continua i = 1.5D

l (m) l/D int int/ int piana int int/ int piana

0.61 - 0.51 -

28.8 4.3 0.56 0.92 - -

21.6 3.2 0.55 0.90 - -

14.4 2.1 0.50 0.83 0.42 0.83

7.2 1.1 0.44 0.71 0.34 0.66

free-field

def. piana

isolinee spostamenti verticali

aumento efficienza

conclusioni

con la lunghezza e la rigidezza della paratia

con riduzione scabrezza

• maggiori valori di L per minori distanze della paratia dalla galleria

• paratia estesa a profondità con bassi gli spostamenti orizzontali in free field

• la risultante delle tensioni tangenziali che si oppongono all’abbassamento della

paratia cresce con L

• gli spostamenti orizzontali indotti dallo scavo della galleria si riducono con la

rigidezza della paratia

• al decrescere della scabrezza

– si riduce l’azione di trascinamento che il terreno

lato galleria esercita sulla parete interna

– si riduce l’azione di trascinamento che la

paratia esercita sul terreno a monte

paratia di pali accostati

• meno efficiente per la minore rigidezza flessionale e minore capacità di

trasmettere tensioni tangenziali stabilizzanti

• incremento di L confrontabile con valori ottenuti con paratia continua

• interassi consigliati i = D e i = 1.5D

estensione in pianta dell’intervento

• almeno pari a 3D a monte e a valle dell’edificio/monumento da proteggere per

ottenere valori di 3D piana

• alla quota di un ipotetico piano di fondazione, si ottengono riduzioni

significative dei cedimenti (70%50%) per un intervento posto a

d = 0.8D e L = z0+D

conclusioni

Mitigazione dei cedimenti indotti dallo scavo di gallerie mediante paratie

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