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Comportamento di grandi opere di sostegno in area urbana Diego LAmante Dottorato di ricerca in Ingegneria Geotecnica Consorzio tra: Università di Napoli.

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Presentazione sul tema: "Comportamento di grandi opere di sostegno in area urbana Diego LAmante Dottorato di ricerca in Ingegneria Geotecnica Consorzio tra: Università di Napoli."— Transcript della presentazione:

1 Comportamento di grandi opere di sostegno in area urbana Diego LAmante Dottorato di ricerca in Ingegneria Geotecnica Consorzio tra: Università di Napoli Federico II, Università di Napoli Parthenope, Seconda Università di Napoli, Università di Salerno, Università del Sannio Tutore: prof. ing. C. Viggiani Cotutori: prof. ing. A. Flora, prof. ing. G. Russo

2 SOMMARIO (1/2) Effetti della realizzazione della paratia Analisi FEM 3D parametrica del singolo pannello rettangolare Raccolta di misure disponibili in letteratura Proposta di una formula empirica atta a prevedere lordine di grandezza degli spostamenti orizzontali indotti dalla realizzazione di una paratia Analisi FEM (3D) per una prima validazione della formula (singolo pannello) Monitoraggio degli spostamenti indotti dalla realizzazione delle opere di sostegno della stazione metropolitana San Pasquale Analisi FEM (3D) semplificate dello scavo del singolo pannello della stazione San Pasquale (singolo pannello a T) STABILITA (fase di scavo) SPOSTAMENTI (fase di scavo + sostegno + getto)

3 Effetti della realizzazione dello scavo principale Conclusioni e sviluppi futuri SOMMARIO (2/2) ANALISI NUMERICHE Monitoraggio degli spostamenti durante la realizzazione del parcheggio sotterraneo di largo Celebrano (Napoli) Raccolta di misure di spostamenti causati da scavi profondi nella città di Napoli MISURE DI SPOSTAMENTI Simulazione di scavi profondi (rilevanza della procedura costruttiva) stazione San Pasquale (paratia con vari ordini di contasti, 2D) paratia vincolata in testa (2D) paratia libera (2D e 3D)

4 Effetti della realizzazione della paratiaIntroduzione di una formula empirica Parametri che maggiormente influenzano gli spostamenti causati dalla realizzazione della paratia Del terreno Di costruzione e misura γ (peso dellunità di volume del terreno) parametri di resistenza del terreno E (rigidezza del terreno) K 0 (coefficiente di spinta a riposo) p w (profondità della falda) a (distanza della misura dallasse del pannello) d (distanza della misura dal pannello) b (larghezza pannello) h (profondità pannello) p f (profondità del fango) t (tempo di costruzione del pannello) γ fango (peso specifico del fango) γ cls (peso specifico del calcestruzzo)

5 γ cls γfγf hchc (negativo verso il terreno) a b/2 pianta d sezione d b/2-a Effetti della realizzazione della paratiaIntroduzione di una formula empirica Formula empirica per la stima del massimo spostamento orizzontale causato dalla realizzazione di una paratia

6 Influenza dei vari parametri Effetti della realizzazione della paratiaIntroduzione di una formula empirica E = 40 MPa b = 6m h = 20 m K 0 = 0,5 h c =5 m

7 Spostamenti indotti dallesecuzione di un pannello Simulazione della fase di scavo con fanghi Simulazione della fase di getto del calcestruzzo hchc Effetti della realizzazione della paratiaIntroduzione di una formula empirica

8 s (calcolato) = 2 s (misurato) s (calcolato) = 0,5 s (misurato) Effetti della realizzazione della paratiaIntroduzione di una formula empirica 0,0001

9 Effetti della realizzazione della paratiaIntroduzione di una formula empirica (2006)

10 Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale Stazione San Pasquale

11 planimetria profilo stratigrafico I = inclinometro Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

12 Fasi realizzative della paratia Trattamenti preliminari del terreno, Cutter Soil Mixing (CSM) Esecuzioni delle murette guida Realizzazione dei pannelli, ciascuno in due fasi 1. Scavo con fanghi bentonitici 2. Getto del calcestruzzo Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

13 Fasi esecutive del CSM N Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

14 Spostamenti indotti dallesecuzione del CSM CSM Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

15 Esecuzione Pannelli N Scavo Getto Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

16 s max = 6 mm Spostamenti indotti dallesecuzione dei pannelli La formula proposta precedentemente restituisce un valore di 6 mm se si ipotizza che laltezza critica della spinta del calcestruzzo sia pari a 5 m Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

17 I Spostamenti incrementali indotti dallo scavo e dal getto dei pannelli Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

18 Ordine di esecuzione dei lavori. Il pannello frontale è stato eseguito successivamente ai due laterali, che insieme al CSM hanno notevolmente irrigidito il terreno Posizione delle misura. Il pannello centrale mostra allinclinometro una superficie inferiore rispetto a quelli laterali Errori di misura. Per tubi inclinometrici così lunghi possono aversi errori sistematici o accidentali di misura (solo questultimi fino ad un massimo di 1,7 mm per un tubo così lungo) Differente esecuzione dei pannelli. Durante la realizzazione di tali pannelli molte sono le caratteristiche del lavoro non sempre ben controllate che però possono influenzare lo spostamento finale. Il tempo che intercorre dallinizio dello scavo al getto, varia da 1 a 3 giorni. Laltezza del fango, oscilla di circa 1 m, anche in assenza di grossi problemi. La densità del fango e la velocità del getto del calcestruzzo, leggermente variabili, possono essere fattori importanti. Possibili cause della dispersione delle misure Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

19 α=39° α=45° Spostamenti incrementali indotti dallo scavo e dal getto dei pannelli α dipende dalla distanza tra pannello e inclinometro e dalla superficie laterale mostrata dal pannello allinclinometro Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

20 Analisi 3D del singolo pannello della stazione di San Pasquale Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale Sabbie superficiali (HS) Sabbie (HS) Piroclastiti (HS) Tufo (MC) -6m -17m -42m

21 Spostamenti causati dalla realizzazione del singolo pannello Effetti della realizzazione della paratiaIl caso della stazione metropolitana di San Pasquale

22 Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia vincolata in testa Effetto del coefficiente di spinta a riposo (Potts e Fourie 1985) Paratia vincolata in testa 23 analisi FEM parametri fatti variare: Modello costitutivo, MC o HS (c = 0 KN/m^2, = 36°, ψ=0) Modellazione della realizzazione della paratia o no Altezza critica della spinta del calcestruzzo (5m-15m) K0 Analisi WIP e utilizzando MC Effetto del coefficiente di spinta a riposo

23 M (KN m / m) Analisi simulando la realizzazione della paratia e utilizzando HS Analisi WIP e utilizzando HS K0 = 0,5K0=1 Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia vincolata in testa Δσ x (kPa)

24 Facendo variare h c (K 0 = 0,5) Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia vincolata in testa hchc hchc hchc

25 Mohr Coulomb Hardening Soil Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia vincolata in testa

26 Modellando la realizzazione della paratia (2D) Il K 0 è poco influente sugli spostamenti ed i momenti flettenti della paratia, ciò è dovuto al fatto che, in seguito al getto del calcestruzzo la spinta del terreno va ad equilibrarsi con quella del calcestruzzo indipendentemente da quello che era il K 0 iniziale Lh c influenza spostamenti e momenti flettenti della paratia più che il K 0 Gli spostamenti del terreno sono influenzati sia dal K 0 che dall h c Si hanno diversi strumenti per valutare il K 0 mentre si sa molto poco sulla h c

27 Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia libera 36 analisi FEM parametri fatti variare: Geometria (2D o 3D) Modello costitutivo (MC o HS) (c = 0 KN/m^2, = 36°, ψ=0) Modellazione della realizzazione della paratia o no Presenza o no del CSM OCR Paratia libera

28 Base paratia Spostamenti orizzontali (HS) (Positivi verso il terreno) 2D 3D CSM No CSM WIP Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia libera 2D 3D

29 Spostamenti verticali a monte della paratia Mohr Coulomb Hardening Soil Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia libera

30 Spostamenti verticali causati dalla realizzazione della paratia Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia libera 2D + grande dominio elastico 2D e 3D + plasticizzazione da subito 3D + grande dominio elastico (Clough e ORourke 1990)

31 Confronto tra formula empirica e analisi FEM 3D, intera paratia di pannelli a T Effetti della realizzazione dello scavo principale: analisi numericheParatia libera San Pasquale (2006)

32 Effetti della realizzazione dello scavo principale: misure di spostamenti Largo Celebrano Parcheggio sotterraneo di largo Celebrano Fondo scavo

33 s = 0,1% H Effetti della realizzazione dello scavo principale: misure di spostamenti Case histories napoletane s = 0,06% H Misure di spostamenti indotti da scavi realizzati a Napoli (Mana e Clough 1981) (Clough e ORourke 1990) (Wang et al. 2005) w = s w = 0,4 s

34 Conclusioni e sviluppi futuri CONTRIBUTO ALLA COMPRENSIONE DEI MECCANISMI IN ATTO Si sono studiati alcuni fattori influenzanti la stabilità di un pannello, in particolare si è vista limportanza della posizione della macchina operatrice e delleffetto 3D Sono state eseguite una serie di analisi numeriche (2d e 3D) su 3 tipologie di paratie (plurivincolata, vincolata in testa, libera) per mettere in luce leffetto del tipo di modellazione della realizzazione della paratia sul comportamento della stessa CONTRIBUTO CON NUOVE MISURE Sono state eseguite misure da scavi profondi in ambiente urbano: Stazione metropolitana di San Pasquale (effetto della realizzazione della paratia) Parcheggio sotterraneo di largo Celebrano (effetto della realizzazione dello scavo principale) CONTRIBUTO ALLA STIMA DEGLI EFFETTI DELLA REALIZZAZIONE DELLA PARATIA E DELLO SCAVO PRINCIPALE Effetto della realizzazione della paratia: formula empirica per la stima del massimo spostamento orizzontale Effetto della realizzazione dello scavo principale: raccolta dei dati disponibili e proposta di abachi empirici per la stima degli spostamenti nei terreni del napoletano

35 Conclusioni e sviluppi futuri Esecuzioni di analisi tridimensionali della stazione di San Pasquale utilizzando un modello ipoplastico ed il codice di calcolo Abaqus (previsione di classe C/A). Verifica dellaffidabilità delle misure inclinometriche in casi simili e introduzione di correzioni. Raccolta di ulteriori misure da scavi attualmente in corso (scavo principale di San Pasquale, Arco Mirelli, stazione AV di Bologna). Verifica numerica (analisi 3D) delleffetto forma del pannello Sviluppi prossimi venturi

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