dottorato di ricerca in ingegneria geotecnica xxiii ciclo Relazione sull’Attività di Ricerca del ii anno Dottoranda: Tutor: Ing. Antonella Cantone Prof. Ing. Alessandro Mandolini

Recente impulso alla costruzione di opere in sotterraneo in ambito urbano (nuove linee metropolitane e potenziamento di quelle esistenti, parcheggi interrati, sottoservizi) Affinamento delle tecniche di scavo, che permettono di scavare volumi di terreno maggiori e di raggiungere profondità elevate Necessità di accrescere le capacità di previsione del comportamento degli scavi: Sicurezza nei riguardi di eventuali meccanismi di collasso( stabilità delle opere di sostegno, stabilità del fondo scavo, stabilità globale); Comportamento in condizioni di esercizio degli elementi strutturali (caratteristiche della sollecitazione, movimenti delle pareti); Movimenti indotti dallo scavo nel terreno adiacente.

Recente impulso alla costruzione di opere in sotterraneo in ambito urbano (nuove linee metropolitane e potenziamento di quelle esistenti, parcheggi interrati, sottoservizi) Affinamento delle tecniche di scavo, che permettono di scavare volumi di terreno maggiori e di raggiungere profondità elevate Necessità di accrescere le capacità di previsione del comportamento degli scavi: Sicurezza nei riguardi di eventuali meccanismi di collasso( stabilità delle opere di sostegno, stabilità del fondo scavo, stabilità globale); Comportamento in condizioni di esercizio degli elementi strutturali (caratteristiche della sollecitazione, movimenti delle pareti); Movimenti indotti dallo scavo nel terreno adiacente.

Disponibilità di case-histories ben documentate individuazione di limiti e potenzialità dei metodi empirici ad oggi disponibili in letteratura, mediante il confronto diretto tra il comportamento previsto e quello osservato; ulteriore determinazione, attraverso analisi numeriche 2D e 3D, del ruolo che i diversi fattori in gioco (geometria dello scavo, proprietà meccaniche dei terreni attraversati, caratteristiche strutturali dell’opera di sostegno e degli eventuali vincoli, modalità e tempistica delle lavorazioni, etc.) hanno nel determinare il comportamento degli scavi; validazione di modelli costitutivi del terreno “avanzati” implementati nei programmi di calcolo numerico.

Disponibilità di case-histories ben documentate individuazione di limiti e potenzialità dei metodi empirici ad oggi disponibili in letteratura, mediante il confronto diretto tra il comportamento previsto e quello osservato; ulteriore determinazione, attraverso analisi numeriche 2D e 3D, del ruolo che i diversi fattori in gioco (geometria dello scavo, proprietà meccaniche dei terreni attraversati, caratteristiche strutturali dell’opera di sostegno e degli eventuali vincoli, modalità e tempistica delle lavorazioni, etc.) hanno nel determinare il comportamento degli scavi; validazione di modelli costitutivi del terreno “avanzati” implementati nei programmi di calcolo numerico.

Disponibilità di case-histories ben documentate individuazione di limiti e potenzialità dei metodi empirici ad oggi disponibili in letteratura, mediante il confronto diretto tra il comportamento previsto e quello osservato; Peck, 1969 Wang et al., 2005

Disponibilità di case-histories ben documentate individuazione di limiti e potenzialità dei metodi empirici ad oggi disponibili in letteratura, mediante il confronto diretto tra il comportamento previsto e quello osservato; ulteriore determinazione, attraverso analisi numeriche 2D e 3D, del ruolo che i diversi fattori in gioco (geometria dello scavo, proprietà meccaniche dei terreni attraversati, caratteristiche strutturali dell’opera di sostegno e degli eventuali vincoli, modalità e tempistica delle lavorazioni, etc.) hanno nel determinare il comportamento degli scavi; validazione di modelli costitutivi del terreno “avanzati” implementati nei programmi di calcolo numerico.

Disponibilità di case-histories ben documentate analisi numeriche Zdravcovic et al, 2005

Disponibilità di case-histories ben documentate analisi numeriche Zdravcovic et al, 2005

CONVENZIONI DI RICERCA TRA LA S. U. N CONVENZIONI DI RICERCA TRA LA S.U.N. E LE DITTE INCARICATE DEI LAVORI DI COSTRUZIONE DI SCAVI NELLA CITTA’ DI NAPOLI TRATTA BASSA DELLA LINEA 1 DELLA METROPOLITANA DI NAPOLI STAZIONE GARIBALDI (2003) STAZIONE MUNICIPIO (2004) STAZIONE DUOMO (2005) FERROVIA CUMANA DELLA S.E.P.S.A. STAZIONE MONTESANTO (2004)

CONVENZIONI DI RICERCA TRA LA S. U. N CONVENZIONI DI RICERCA TRA LA S.U.N. E LE DITTE INCARICATE DEI LAVORI DI COSTRUZIONE DI SCAVI NELLA CITTA’ DI NAPOLI TRATTA BASSA DELLA LINEA 1 DELLA METROPOLITANA DI NAPOLI STAZIONE GARIBALDI (2003) STAZIONE MUNICIPIO (2004) STAZIONE DUOMO (2005) FERROVIA CUMANA DELLA S.E.P.S.A. STAZIONE MONTESANTO (2004)

LA LINEA 1 DELLA METROPOLITANA DI NAPOLI PISCINOLA CHIAIANO COLLI AMINEI VANVITELLI DANTE CILEA GARIBALDI AEROPORTO CENTRO DIREZIONALE SECONDIGLIANO LTOT z 40 km, n.stazioni = 25 TRATTA PISCINOLA – VANVITELLI 9 stazioni, in esercizio dal 1998 TRATTA VANVITELLI – DANTE 5 stazioni, in esercizio dal 2002 TRATTA DANTE - GARIBALDI 5 stazioni, in costruzione TRATTA GARIBALDI – PISCINOLA 6 stazioni, in progetto

LA TRATTA BASSA DELLA LINEA 1 TOLEDO MUNICIPIO UNIVERSITA’ DUOMO GARIBALDI RIPORTI POZZOLANE IN SEDE DEP. FLUVIO PALUSTRI CENERI POZZOLANE RIMANEGGIATE TUFO GIALLO NAPOLETANO LIVELLO DI FALDA

LA TRATTA BASSA DELLA LINEA 1 TOLEDO MUNICIPIO UNIVERSITA’ DUOMO GARIBALDI RIPORTI POZZOLANE IN SEDE DEP. FLUVIO PALUSTRI CENERI POZZOLANE RIMANEGGIATE TUFO GIALLO NAPOLETANO LIVELLO DI FALDA MATERIALE DI RIPORTO POZZOLANE RIMANEGGIATE DEPOSITI MARINI POZZOLANE IN SEDE TUFO GIALLO NAPOLETANO gd [kN/m3] 19-20 11 16 12 11-12 gsat [kN/m3] 20-22 17 19 16-17 j’ [°] > 30 33-34 38 27-28 c’ [kPa] 800-1000 k [cm/s] 10-3 - 10-5 10-5 - 10-6 10-4 – 10-5 E [MPa] 1500-2000

PROBLEMI GEOTECNICI RELATIVI AI POZZI scavi profondi (35 ÷ 50 m) ed estesi in pianta (~1000 m2) in ambiente fortemente urbanizzato in depositi di terreni incoerenti sotto falda di notevole spessore (> 25 m) SOLUZIONI PROGETTUALI ADOTTATE pannelli in c.a. realizzati con idrofresa; L =2,5 m, s = 1,0 m

PROBLEMI GEOTECNICI RELATIVI AI POZZI scavi profondi (35 ÷ 50 m) ed estesi in pianta (~1000 m2) in ambiente fortemente urbanizzato in depositi di terreni incoerenti sotto falda di notevole spessore (> 25 m) SOLUZIONI PROGETTUALI ADOTTATE pannelli in c.a. realizzati con idrofresa; L =2,5 m, s = 1,0 m uno o più livelli di puntoni in acciaio e da 3 a 6 livelli di ancoraggi pretesi (1 MN circa)

PROBLEMI GEOTECNICI RELATIVI AI POZZI scavi profondi (35 ÷ 50 m) ed estesi in pianta (~1000 m2) in ambiente fortemente urbanizzato in depositi di terreni incoerenti sotto falda di notevole spessore (> 25 m) SOLUZIONI PROGETTUALI ADOTTATE pannelli in c.a. realizzati con idrofresa; L =2,5 m, s = 1,0 m uno o più livelli di puntoni in acciaio e da 3 a 6 livelli di ancoraggi pretesi (1 MN circa) a bulbo iniettato top-down (nel caso della stazione GARIBALDI)

GRANDEZZE SOTTO OSSERVAZIONE PIANI DI MISURE E CONTROLLI IMPLEMENTATI DURANTE L’APPROFONDIMENTO DEI POZZI STAZIONE GRANDEZZE SOTTO OSSERVAZIONE STRUMENTI livello della falda idrica stato di sforzo negli ancoraggi e nei puntoni spostamenti dei diaframmi perimetrali variazioni termiche spostamenti delle strutture adiacenti piezometri celle di carico inclinometri e tecniche topografiche sensori di temperatura tecniche topografiche

QUALITA’ DEI DATI DI MONITORAGGIO 185 PUNTI DI CONTROLLO Stazione Montesanto

QUALITA’ DEI DATI DI MONITORAGGIO Stazione Garibaldi

QUALITA’ DEI DATI DI MONITORAGGIO Stazione Duomo

QUALITA’ DEI DATI DI MONITORAGGIO Stazione Municipio

GRANDEZZE SOTTO OSSERVAZIONE QUALITA’ DEI DATI DI MONITORAGGIO GRANDEZZE SOTTO OSSERVAZIONE STRUMENTI livello della falda idrica stato di sforzo negli ancoraggi e nei puntoni spostamenti dei diaframmi perimetrali variazioni termiche spostamenti delle strutture adiacenti piezometri celle di carico inclinometri e tecniche topografiche sensori di temperatura tecniche topografiche

QUALITA’ DEI DATI DI MONITORAGGIO Municipio e Duomo Garibaldi Inclinometro Duomo

CRONOLOGIA DEGLI SCAVI INSTALLAZIONE PANNELLI STAZIONE INSTALLAZIONE PANNELLI INIZIO SCAVO FINE SCAVO GARIBALDI Ottobre 2002 Dicembre 2002 Ottobre 2004 MUNICIPIO Luglio 2003 Agosto 2003 Gennaio 2006 DUOMO Settembre 2008

Ritrovamenti archeologici di Piazza N.Amore V-IV secolo a.C. IV secolo a.C. V-IV secolo a.C.

Soluzioni per il passaggio della TBM

Confronto tra spostamenti misurati e spostamenti prevedibili con i “classici” metodi empirici Mana e Clough, 1981 Peck, 1969 Clough e O’Rourke, 1990

Back analyses dei comportamenti osservati. Stazione Municipio 31gen 05 30 set 05 23 gen 06

Back analyses dei comportamenti osservati. Stazione Municipio Caratterizzazione geotecnica materiale di riporto pozzolane rimaneggiate depositi marini (sabbie con limo) pozzolane in sede (spessori modesti) tufo giallo napoletano

Back analyses dei comportamenti osservati. Stazione Municipio Modello geometrico 200 m Geometria del pozzo HS = 38 m; B = 25,4 m; L = 48,2 m HP = 42 m; s = 1 m; L = 2,5 ÷ 2,8 m Geometria degli ancoraggi LL = 6 ÷ 10 m; LC = 6 ÷ 9 m; α = 0 ÷ 20° 100 m PARATIA PUNTONI TIRANTI T6 TIRANTI T8 EA [kN] 3,10E+07 5,34E+06 2,30E+05 3,06E+05 EI [kN/mq] 2,58E+06 i [m] 5 1,3 MATERIALE DI RIPORTO SABBIE TUFO GIALLO NAPOLETANO gd [kN/m3] 20 12 11-12 gsat [kN/m3] 22 17 16-17 j’ [°] 30 38 27-28 c’ [kPa] 1 800-1000 k [cm/s] 10-4 10-5 E [MPa] 250 1500

Back analyses dei comportamenti osservati. Stazione Municipio Risultati

Back analyses dei comportamenti osservati. Stazione Municipio Risultati

ATTIVITA’ PREVISTE PER IL III ANNO Proseguire nella raccolta di case histories Perfezionare le analisi numeriche 2D fin qui svolte (scelta dei parametri e dei modelli, etc.) Estendere le analisi agli spostamenti subiti dagli edifici adiacenti agli scavi Implementare analisi numeriche 3D