Barriere flessibili contro le frane superficiali di versante: la soluzione vantaggiosa contro i pericoli naturali.
Barriere flessibili di protezione contro le frane superficiali in pendii instabili: - leggera struttura per un risparmio di costi - facile installazione - anche idonee per impatti multipli - funzionamento collaudato nell’ambito di prove 1:1 - dimensionabili mediante il software di simulazione FARO
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Frane superficiali di versante: le cause – e qualche consiglio su come limitare gli effetti.
Su ripidi pendii instabili possono verificarsi negli strati
Il clima è uno dei fattori
del terreno saturi d’acqua scoscendimenti di esigua
Un aumento imprevisto delle precipitazioni nelle regioni
profondità (le cosiddette frane superficiali), che si stacca-
alpine, così come l’aumento delle precipitazioni in inverno
no spontaneamente scorrendo verso il basso a una velo-
in combinazione con l’innalzamento della quota delle
cità relativamente elevata (max 10 m/s = 35 km/h). Se
nevicate, farà sì che una quantità sempre maggiore d’ac-
questi confluiscono in un canale, possono dare vita a una
qua possa favorire la formazione di frane superficiali.
colata di detriti e fango. I meteorologi presumono che la probabilità di fenomeni A seconda della velocità di scorrimento e della quantità
di precipitazioni estreme continuerà ad aumentare in
di materiale trasportato, le frane superficiali possono
futuro in tutto il mondo (cambiamento climatico globale).
avere conseguenze alquanto disastrose, arrivando a interrompere vie di circolazione oltre a provocare in-
Adeguate misure di protezione dovranno salvaguarda-
genti danni agli edifici.
re in modo sicuro edifici, strade e ferrovie dalle frane superficiali.
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Protezione contro le frane superficiali di versante: un confronto tra diversi sistemi. 1. Misure di protezione convenzionali
2. Barriere flessibili di protezione contro le
La costruzione di strutture devianti quali valli o muri
frane superficiali
rinforzati su lato monte richiede ingenti lavori. Special-
Possono dimostrare la capacità di trattenere miscele di acqua
mente nei terreni ripidi lungo le strade o le ferrovie, tali
e sostanze solide, come colate di fango e detritiche, persino
misure sono solo applicabili in modo limitato.
in caso di impatto multiplo. La loro installazione prevede spese esigue in termini di materiale e di lavoro, consentendo così di risparmiare enormi costi e tempi di costruzione. © Schweizer Luftwaffe
Misure di protezione convenzionali
Raggio di scorrimento
Scarpata originaria
Asportazione del materiale Muro di protezione
© Amt für Wald und Naturgefahren Graubünden
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Barriera flessibile di protezione contro le colate detritiche di versante Scarpata originaria
Raggio di scorrimento
(non sono necessari scavi di grande entità)
Barriera
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Barriere flessibili di protezione contro le frane superficiali.
1. Barriera di protezione contro le
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frane superficiali modello SL-150 Nella zona a rischio viene installata una rete a funi spiroidali SPIDER® in abbinamento a una rete secondaria con maglie di larghezza di 50 mm e interasse tra i montanti di fino a otto metri. Il controvento di monte così come le funi portanti superiori e inferiori alle estremità dell’opera SPIDER® S4-130 rete secondaria 50 x 50 mm
di protezione sono dotati di asole frenanti.
2. Barriera di protezione contro le
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frane superficiali modello SL-100 Nel caso di una pressione prevista inferiore, si presta un tipo di opera di protezione alternativo: una rete TECCO® G65/4 con interasse tra i montanti di massimo cinque metri e un’altezza di costruzione di due metri. Questo tipo di opera di protezione può fare a meno della rete secondaria.
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(fune di supporto superiore in TECCO®)
TECCO® G65/4
Componenti collaudati che fungono da sistema integrato.
La rete a funi spiroidali SPIDER®
L’asola frenante
I montanti
La rete a fili spiroidali SPIDER® – realizzata con
Nelle funi portanti e nei controventi di monte vengono
Per le nostre barriere di protezione contro le frane
un filo in acciaio ad alta resistenza dello spessore di
integrati delle asole frenanti. In caso di eventi maggio-
superficiali si utilizzano montanti di tipo HEB, assemblati
4 mm – presenta una resistenza alla trazione di oltre
ri, le asole si serrano agendo da dissipatori di energia
su una piastra di base mediante una cerniera. Questi
1‘770 N/mm . La rete a funi spiroidali con maglie forma
eccedente le capacità della rete rete a funi spiroidali
hanno la funzione di guidare le funi che sostengono la
romboidale possiede una capacità di carico di 360 kN/m
SPIDER® senza danneggiare le funi. Il carico di rottu-
rete a funi spiroidali SPIDER®. Gli spigoli presentano
in direzione longitudinale.
ra della fune non è ridotto dall’attivazione dei freni,
una forma arrotondata per salvaguardare le funi portanti.
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e viene sfruttata appieno la capacità di allungamento.
L’ancoraggio in fune spiroidale
Ancoraggi autoperforanti con
Reti di risvolto
Ciò che si piega non si spezza: la testa degli ancoraggi
testa Geobrugg FLEX
Per impedire l’erosione e il flusso di materiale, viene
è flessibile e quindi insensibile ai colpi. La fune spiroi-
La testa FLEX assorbe forze di trazione e di flessione
installata a livello del suolo e lungo l’intera larghezza
dale è formata da fili d’acciaio con una resistenza di
in base allo stesso principio della testa degli ancoraggi
dell’opera di protezione, una rete risvoltata a monte
1’770 N/mm . Gli ancoraggi in fune spiroidale sono
Geobrugg in fune spiroidale. È insensibile ai colpi e può
della fune risvoltata.
superiori alle tradizionali barre d’ancoraggio, anche
essere montato su ogni ancoraggio autoperforante in
perché sono in grado di trasmettere forze in direzioni di
commercio. Il passaggio da un ancoraggio a barra a
trazione che possono scostarsi fino a 30 gradi dall’asse di
una testa FLEX richiede una base in calcestruzzo.
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perforazione senza perdere in resistenza.
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Le molteplici utilità coprono numerosi campi di applicazione.
1. Rest and be Thankful, Scozia Descrizione del problema L’8 settembre 2009, in seguito alle insistenti piogge nel nord-ovest della Scozia, si è verificata per la seconda volta consecutiva una frana superficiale di versante che ha bloccato l’importante arteria A83 presso il punto panoramico “Rest and be Thankful”. Si tratta di una zona suscettibile alle frane superficiali, per le quali non esisteva una soluzione. Misure di protezione adeguate si pongono l’obiettivo di proteggere gli utenti della strada e di mantenerla agibile quando si verificherà il prossimo evento. La soluzione di Geobrugg Su una lunghezza di 80 m su versante aperto è stata installata una barriera di protezione contro le frane superficiali dell’altezza di 4 m con rete a funi spiroidali SPIDER® e una rete secondaria con maglie di larghezza di 50 mm. Come misura combinata è stata inoltre installata in un canalone attiguo una barriera di protezione VX contro le colate detritiche lunga 15 m e alta 4 m con reti ad anelli ROCCO®, con la funzione di impedire l’ostruzione di un sottopasso della strada. 6
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2. Giampilieri, Sicilia, Italia Descrizione del problema L’1 ottobre 2009, dopo insistenti piogge di circa 223 cm nel giro di sette ore, si sono innescate nei pressi di Giampilieri (Messina) frane superficiali multiple con conseguenti colate di detriti e fango. Si è dovuto procedere alla chiusura della strada SP 33 a causa della presenza di detriti in grandi quantità. La soluzione di Geobrugg Per proteggere la strada sono state installate nella parte più scoscesa della scarpata delle barriere di protezione contro frane superficiali. Nella zona dove l’inclinazione della scarpata si riduce a circa 60 gradi sono state installate per una lunghezza di 85 m due barriere flessibili di protezione contro le colate detritiche dell’altezza di 3,5 con una rete a funi spiroidali SPIDER® S4/130 e una rete secondaria, la prima di 25 e la seconda di 60 metri lineari. In seguito alle insistenti precipitazioni del marzo 2010 si è verificata un’ulteriore frana superficiale. Circa 90 m3 di materiale sono stati trattenuti in modo efficace dalla barriera di protezione più corta, evitando così una nuova interruzione della strada.
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3. Autostrada Federale Trieben, Austria Descrizione del problema Il giorno 20 marzo 2012, numerose frane superficiali si sono verificate nella Regione della Steiermark. Una frana ha aggirato la barriera paramassi esistente a protezione della Autostrada Federale B 114 bloccandone il traffico per lungo tempo e causando forti disagi per la comunità di Trieben. La soluzione di Geobrugg Dopo tale evento, la speciale barriera SL-150 sviluppata da Geobrugg per il contenimento di frane superficiali, è stata installata per la sostituzione della barriera paramassi danneggiata. Poco tempo dopo, durante gli eventi del 21 giugno e del 20 agosto 2012, le barriere sono state interessate da frane trattenendo con successo i detriti (Fotografia, per cortesia: Marc-André Rapp, Amt der Steiermärkischen Landesregierung).
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La sfida: come trattenere per ogni metro lineare di barriera 10 m3 di materiale?
Il segreto sta in un corretto dimensionamento Le speciali barriere di contenimento devono sopportare davvero tanto. Le frane superficiali innescano forze imponenti, che Geobrugg riproduce nell’ambito di test e simulazioni esaustivi. I dati riguardanti il comportamento del flusso di materiale e l’impatto dinamico delle masse di terra ci consentono di costruire le barriere flessibili in funzione delle sollecitazioni osservate. Il volume di contenimento è la grandezza determinante: un interasse ottimale tra i montanti garantisce infatti un’altezza utile residuale maggiore offrendo così sufficiente spazio di contenimento. Separatamente, è stato sperimentato anche il comporta-
Si aggiunge poi una seconda componente: la pressione
Sollecitazione statica e multipla
mento delle barriere per frane superficiali a seguito di
idrostatica sull’altezza di flusso. Le variabili rilevanti per il
Dopo la prima colata, fango, terra e pietre riempiono la
impatti multipli di caduta massi.
calcolo dell’impatto dinamico sono la densità iniziale ρ
rete in modo uniforme. Dietro la barriera ha luogo dap-
della colata e la velocità v all'impatto sulla rete di prote-
prima una distribuzione idrostatica della pressione (Phyd)
Simulare le sollecitazioni che la
zione progettata. Grazie al nostro software di simulazione
lungo l’altezza di riempimento (hfüll). Con il drenaggio
rete deve sopportare
FARO, siamo in grado di trasferire la pressione rilevata
progressivo tale pressione si riduce fino a raggiungere
Nel corso della simulazione numerica rileviamo le forze
sulla barriera di prova a diverse configurazioni di sistema,
una spinta attiva delle terre (Pstat). Nel caso si verificasse
che agiscono sulla barriera, prendendo in considerazione
effettuando di volta in volta una simulazione realistica.
una seconda colata, la sua pressione dinamica si
la pressione esercitata in direzione dello scorrimento mi-
sovrapporrebbe a quella del riempimento parziale già
surata durante le prove. L’esperienza derivante dalle pro-
esistente (serie di immagini in basso).
ve sul campo consente di defluire tale pressione dinamica.
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Simulazione e prove sul campo Nel corso dei test sul campo la differenza tra la simulazione e la misurazione è di un esiguo 10 % circa, un risultato significativo in considerazione dell’impatto dinamico ripetuto che si verifica durante la prova. Nella simulazione è visibile come la seconda colata spinge il materiale già depositato. L’altezza di sollecitazione sulla barriera aumenta (hfüll+hfl).
Rapporti geometrici di una rete di protezione impegnata lb = larghezza d’impatto
lfill
h’b = altezza della rete ridotta in seguito all’impatto hfill = altezza di riempimento della rete di protezione
V
contro le colate detritiche
lb
lfill = lunghezza del cono di contenimento
h'b
V = volume di contenimento
hfill
= Inclinazione del versante Disegno tecnico: determinazione del volume di contenimento massimo approssimativo V di una rete di protezione contro le colate detritiche di versante.
Calcolare l’incalcolabile ...
Il volume di contenimento
Il volume di contenimento della rete di protezione deve
è decisivo
essere almeno uguale o maggiore al volume previsto del
Per determinare il volume delle reti di protezione con-
materiale di colata (il cosiddetto volume di distacco).
tro le colate detritiche di versante, l’altezza supposta in
Analogamente a quanto avviene nelle valanghe, il volu-
seguito al processo di riempimento h’b=3/4*h della
me di distacco è determinato dalla combinazione tra ri-
barriera viene confrontata con l’altezza d’installazione h.
sultato tra la superficie di distacco e lo spessore del distac-
Supponendo che l’altezza utile inferiore in seguito a
co. Lo spessore di distacco è determinabile sulla scorta
un urto h’b venga misurata verticalmente rispetto al
della mappatura delle zone a rischio o sul luogo me-
pendio e trascurando il volume nella sacca deformata
diante un’analisi tecnica del suolo.
della rete, il volume di contenimento sarà uguale a V:
... per ridurre gli effetti dei danni
V=
Qualora la rete di protezione presentasse un volume troppo ridotto o se la lunghezza dell’opera di protezione fosse inferiore alla larghezza d’impatto, si può ottenere
1 2
⋅ h'b ⋅ lfüll ⋅ lb =
9 = 32 ⋅ sin ϕ
⋅ hb ⋅ lb 2
1 2
⋅
3 3 hb hb ⋅ 4 4 sin ϕ
[m ] 3
⋅ lb Impatti multipli di massi Le barriere contro le frane superficiali sono spesso installate su versanti aperti dove possono verificarsi
solo una protezione limitata contro le frane superficiali.
eventi di caduta massi. Questo è il motivo per cui sono
In tal caso si calcolerà la differenza tra il volume di di-
stati eseguiti test aggiuntivi per impatti di massi con
stacco e il volume di contenimento. Sulla scorta di questo
energie fino a 500 kJ sulle strutture originariamente
volume residuo e della velocità del processo alla quale la
concepite per carichi arealmente distribuiti.
colata riempie e travolge la rete, si procederà a una nuova valutazione degli effetti dei danni, ottimizzando di conseguenza la struttura della rete. 9
Lunga durata e facilità di manutenzione: due aspetti cruciali.
Lunga durata…
sorbe una gran parte del tempo e dei costi. Per esperi-
Le barriere flessibili di protezione contro le frane super-
enza, l’eventuale smantellamento e riallestimento della
ficiali si posizionano in pendii scoscesi dove possono ve-
barriera risulta di gran lunga più dispendioso.
rificarsi scoscendimenti di esigua profondità, con lo scopo di trattenere masse di terra, e acqua. Poiché in questa
…svuotare e mantenere.
“fase di attesa” non scorrono sulle barriere né attraverso
Il modo più facile per svuotare la barriera è accedendovi
di esse né acqua né detriti, queste durano tanto quanto
dal lato posteriore. Spesso, tuttavia, lo svuotamento avvie-
un’opera di protezione contro la caduta massi.
ne dal lato di valle perché si deve mettere in conto l’accumulo di materiale molto resistente, che si è consoli-
…grazie all’eccellente protezione
dato nel corso dell’evento. Ad ogni modo, il materiale è
contro la corrosione.
rimovibile anche dal davanti senza bisogno di smantellare
In vista di una lunga durata e per un’ottima resistenza
la barriera (immagine in alto).
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contro la corrosività locale, forniamo tutti i componenti in acciaio zincato a caldo. Le funi e le reti sono dotate
In modo particolare è necessario sottoporre a manuten-
del rivestimento in zinco-alluminio GEOBRUGG SUPER-
zione le asole frenanti: ispezionarle in seguito a un
COATING .
evento e, all’occorrenza, sostituirle. Consigliamo inoltre
®
di controllare le reti e le funi per constatarne il corretto Dopo un evento…
funzionamento.
Le barriere che hanno resistito a una colata detritica vanno ispezionate, svuotate e manutenute (fig. 1) al fine di ripristinare e garantire il volume di contenimento originale (fig. 2). La pianificazione della rimozione 10
del materiale è di particolare importanza, poiché ciò as-
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Argomentazioni convincenti per committenti, progettisti e imprenditori: Un montaggio facile e leggero - Il materiale viene fornito preconfezionato e si può trasportare in elicottero persino in zone difficili da raggiungere. - L’installazione non richiede l’impiego di macchine da costruzione pesanti. - Per l’ancoraggio bastano una piccola sonda di perforazione e tiranti leggeri. - Si rendono superflui scavi di grandi entità e non sono necessarie vie d’accesso.
Efficienza economica
Facilità di manutenzione in
- In caso di evento, l’investimento implica una
seguito a un evento
sostanziale riduzione dei danni. - Consegna e montaggio più vantaggiosi rispetto alle costruzioni in calcestruzzo
- Il materiale rimasto bloccato in seguito a una frana può essere semplicemente rimosso con benne oppure a mano dopo aver riposto o sollevato la rete.
Compatibilità ambientale - L’interferenza strutturale ed estetica con la natura è minima e quasi impercettibile dalla distanza, rispetto a costruzioni imponenti. - Il bilancio di CO2 è notevolmente migliore rispetto alle costruzioni in calcestruzzo.
Lunga durata - Il concetto di protezione contro la corrosione GEOBRUGG SUPERCOATING® per funi e reti, la zincatura a caldo dei montanti, delle piastre di base e delle asole frenanti garantiscono una lunga durata.
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Panoramica sulle varianti del sistema.
Barriera di protezione contro le frane superficiali con rete SPIDER® SL-150
Resistenza min.
>150 kN/m2*
=
SL-150
Barriera di protezione contro le colate di versante con rete TECCO® Modello
SL-100
Resistenza min.
100 kN/m2*
=
SL-100
Resistenza alla massima pressione dinamica agente [kPa]
Modello
160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50
9
*Pressione misurata della miscela nei test svolti a cura di WSL
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7
6
5
4
Inserire distanza [m] Modifiche tecniche riservate
Geobrugg, un partner
chiaramente identificati. Se lo desiderate, vi prestiamo
necessari regolari e adeguati interventi di sorveglianza
affidabile…
sul posto la nostra assistenza tecnica dall’installazione
e manutenzione. Inoltre, gli eventi che eccedono la
Obiettivo dei nostri ingegneri e partner è di analizzare
fino al collaudo dell’opera.
capacità di assorbimento calcolata dagli ingegneri,
d’ingegneria locali il problema in dettaglio e di
Sul tema «responsabilità del
in seguito all’inquinamento dell’ambiente o ad altre
individuare soluzioni. Un’accurata progettazione non è
produttore»
influenze esterne) possono ridurre il grado di protezione.
però la sola prestazione che vi offre Geobrugg: poiché
Le cadute di massi, gli scoscendimenti, le colate di
disponiamo di propri stabilimenti di produzione in
fango (debris flow) e le valanghe sono eventi naturali
quattro continenti possiamo garantire altresì tragitti e
e quindi imprevedibili. Pertanto, non è possibile
termini di consegna brevi nonché un’assistenza perfetta
determinare e garantire con mezzi scientifici una
sul posto. Per assicurare un’esecuzione spedita, forniamo
sicurezza assoluta per persone e cose. Ciò significa che
in cantiere i componenti del sistema preconfezionati e
per garantire lo standard di protezione auspicato, sono
Geobrugg Italia SrL Via G. Giacosa 31 • IT-20127 Milano Tel. +39 02 518 77 240 • Fax +39 02 518 77 241
[email protected] • www.geobrugg.it
Una società del Gruppo BRUGG Certificato secondo ISO 9001
1.103.02.IT-IT.1404
l’utilizzo di parti non originali e la corrosione (per es.
congiuntamente a voi e in collaborazione con gli studi
