Messa in sicurezza di un versante interagente con attività

antropica attraverso l’utilizzo di un modello traiettografico

tridimensionale.

Relazione finale dell’attività di tirocinio

Ing. Teresa Netti

1726970

Centro di Ricerca CERI

Previsione, Prevenzione e Controllo dei Rischi Geologici

Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Master di II livello in

Analisi e Mitigazione del Rischio Idrogeologico

Direttore: Prof.ssa Francesca Bozzano

a.a. 2015-16

Ing. Mauro Vecchiotti

Studio di Ingegneria Mauro Vecchiotti

Messa in sicurezza di un versante interagente con attività

antropica attraverso l’utilizzo di un modello traiettografico

tridimensionale.

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Contenuti

Introduzione

Analisi di rischio frane

Caso studio

Codice utilizzato

Procedura di analisi

Conclusioni

Messa in sicurezza di un versante interagente con attività

antropica attraverso l’utilizzo di un modello traiettografico

tridimensionale.

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Introduzione

‘’…distacco di blocchi e frammenti rocciosi di dimensioni variabili, da alcuni

decimetri a diverse centinaia di m3 da pendii, falesie o fronti di scavo ed il loro

successivo movimento lungo il versante fino all’arresto.’’ (Hungr et al. 2014)

19%

Salvati et al. 2010

Volkwein et al. 2011

Rapporto ISPRA, 233/2015

Rockfall

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Analisi di rischio franePericolosità

• Probabilità che un fenomeno potenzialmente dannoso si verifichi in una certa area e in un determinato intervallo di tempo.

Vulnerabilità

• Grado di danneggiamento e/o di perdita di un elemento a rischio prodotto da un

fenomeno potenzialmente distruttivo.

Rischio

• Probabilità di conseguenze sfavorevoli sulla salute, sulle proprietà e sulla società, derivanti dall'esposizione ad un fenomeno pericoloso.

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Caso studioValutazione delle condizioni di

pericolosità e nuova zonazione;

Settore settentrionale Comune

di Laveno Mombello (VA);

Rockyfor3D (modello rigid body,

probabilistico, tridimensionale).

Sopralluoghi

Pareti rocciose potenzialmente

sorgenti di crolli di singoli massi;

Accumuli di massi distaccatisi

dalle parti e rotolati verso valle;

Reti paramassi a protezione

della S.P. 69.

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Codice utilizzatoRockyfor3D (Dorren, 2015)

Software tridimensionale basato sul

metodo del corpo rigido;

Algoritmi deterministici, approcci stocastici;

Considerazione quantitativa degli alberi sul

pendio.

Fenez 2015

Vantaggi

Tridimensionalità;

Vegetazione: assorbe 500 kJ,

riduce il pericolo 63%, la velocità

26%, le altezze di rimbalzo 33%.

Svantaggi

Rilievo dettagliato;

Caratterizzazione della topografia.

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Determinazione parametri di input (I)

Raster (ESRI ASCII Grid)

Topografia (DEM);

Superficie del pendio (tipo di suolo, scabrezza);

Condizioni di distacco (forma, dimensioni, densità);

Vegetazione (diametro, specie, densità di alberi);

Superficie di calcolo/barriera paramassi (energia, altezza).

3 Shape File

• Terrain

• Forest

• Net

Caratterizzazione

• Database degliattributi

• Poligoni

File Input

• Modelli in QGIS

• Rasterize

• Translate

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Determinazione parametri di input (II)

TERRAIN: Area di distacco

StazionePlanar

slidingToppling

Wedge

sliding

1

2

3

Verifiche di stabilità (Test di Markland)

TERRAIN: Suolo

Scabrezza superficie inclinata (Kt)

Tipologia di suolo (Kn)

FotoTipo di

suoloKn medio

Kn

intervallo

5 0.43 0.39-0.47

Massi potenzialmente instabili

(volume, forma, densità roccia)

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Determinazione parametri di input (III)

FOREST : Vegetazione

Tronco: diametro medio, std (cm);

Specie arborea (conifera, latifoglia);

Densità di vegetazione (alberi per ettaro).

Impostazioni per le simulazioni(UNI 11211 Opere di difesa dalla caduta massi)

1000 simulazioni per ogni cella sorgente

(analisi probabilistica).

NET : Barriera paramassi/Superficie di calcolo

Energia di assorbimento (kJ);

Altezza (m).

𝐴𝑙𝑏𝑒𝑟𝑖 𝑝𝑒𝑟 𝑒𝑡𝑡𝑎𝑟𝑜 =10000

𝑁 ∙ 𝐷

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Procedura di analisi (I)

Valutazione della pericolosità

Verifiche della barriera paramassi (UNI 11211 Opere di difesa dalla caduta massi)

Volume (m3) Barriera E_95% (kJ) Ph_95% (m)

1.09Verde 551.3 1.3

Rossa 679.5 2.8

MAC.RO. SYSTEM RB1000 (Maccaferri)

Energia

sollecitante

Altezza di

intercettazione

Deformazione

𝐸𝑠𝑑 <𝐸𝑏𝑎𝑟𝑟𝑖𝑒𝑟𝑎𝛾𝐸 (𝑀𝐸𝐿)

=1092 𝑘𝐽

1.20= 𝟗𝟏𝟎 𝒌𝑱 > 𝟔𝟕𝟗. 𝟓 𝒌𝑱

ℎ𝑇𝑂𝑇 ≥ ℎ𝑑 + 𝑓𝑚𝑖𝑛 = 2.8 + 0.5 = 𝟑. 𝟑 𝒎 < 𝟑. 𝟓 𝒎

𝑑𝑎 = 𝑑𝑏𝑎𝑟𝑟𝑖𝑒𝑟𝑎 ∙ 𝛾𝑑 = 4.63 ∙ 1.5 = 𝟔. 𝟗𝟒𝟓 𝒎

Reach probability;

95%: energia cinetica, altezza di passaggio.

MEL= 1092 kJ;

hnom= 3.5 m;

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Procedura di analisi (II)Reach probability (%)Depositi (-)

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Procedura di analisi (III)

Materiali

Fondazioni: C25/30;

Ancoraggi sotto il montante: barre

DYWIDAG;

Ancoraggi di monte e laterali: doppie

funi spiroidali.

𝑅𝑎𝑘 = 𝑀𝑖𝑛𝑅𝑎,𝑐 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜

𝜉𝑎3;𝑅𝑎,𝑐 𝑚𝑖𝑛

𝜉𝑎4

Classificazione del rischio

per crolli in roccia

Dimensionamento e verifica dei

tiranti di ancoraggio (NTC 2008)

Resistenza allo sfilamento

dell’ancoraggio (metodi analitici, valori

caratteristici parametri geotecnici)

𝑅𝑎𝑐 = 𝐿 ∙ 𝐷𝑠 ∙ 𝜋 ∙ 𝜏𝑓 𝐷𝑠= 𝜑 ∙ 𝐷

Procedura di analisi (III)

Classificazione del rischio

per crolli in roccia

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Procedura di analisi (IV)

Verifiche strutturali (SLU, NTC 2008)

Rottura della barra (trazione) Scorrimento dell’interfaccia tra

malta e acciaio

𝜎𝑖𝑑 = 𝜎2 + 3 ∙ 𝜏𝑑2 ≤ fyd

Nd (N) 56000

Td (N) 70210

r (mm) 13,25

Ares (mm2) 551,55

σ (Mpa) 101,53

τd (Mpa) 169,73

σid (Mpa) 311,02

fyd (MPA) 826,09

𝐿𝑎𝑛𝑐_𝑚𝑖𝑛 =𝑁

𝑑 ∙ 𝛾 ∙ 𝛿 ∙ 𝜋 ∙ 𝜏𝐶𝐿𝑆

Barre sotto il montante

Rottura della barra

(taglio-compressione)

Verifiche geotecniche (SLU, NTC 2008)

Sfilamento della fondazione dell’ancoraggio

dal terreno;

Ek: massima azione di progetto;

Rk: resistenza di progetto (Bustamante e Doix).

𝑬𝒅 ≤ 𝑹𝒅

Ed (kN) 189.2 Ed (kN) 146.1 Ed (kN) 56.00

Rd (kN) 238.0 Rd (kN) 238.0 Rd (kN) 580.0

BASE dei MONTANTILATERALI MONTE

N (kN) 189.2 N (kN) 146.1 N (kN) 56.00

d (m) 0.032 d (m) 0.032 d (m) 0.0265

γ 2 γ 2 γ 2

δ 0.8 δ 0.8 δ 1

τCLS (kPa) 3837.18 τCLS (kPa) 3837.18 τCLS (kPa) 3837.18

Lanc_MIN (m) 0.31 Lanc_MIN (m) 0.24 Lanc_MIN (m) 0.09

Lanc (m) 4.50 Lanc (m) 3.50 Lanc (m) 2.00

LATERALI MONTE BASE dei MONTANTI

Ek (kN) 189.2 Ek (kN) 146.1 Ek (kN) 56.00

γE 1.5 γE 1.5 γE 1.5

Ed (kN) 283.8 Ed (kN) 219.15 Ed (kN) 84

Rk (kN) 349.89 Rk (kN) 272.14 Rk (kN) 120.95

γR 1.2 γR 1.2 γR 1.2

Rd (kN) 291.58 Rd (kN) 226.78 Rd (kN) 100.79

BASE dei MONTANTILATERALI MONTE

𝑬𝒅 ≤ 𝑹𝒅

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Conclusioni

L’obiettivo di questo lavoro è stato la valutazione della

pericolosità per caduta massi di un versante del comune di

Laveno Mombello e la progettazione della misura di protezione;

La barriera paramassi progettata e collocata sul pendio è

risultata in grado di arrestare i blocchi, rendendo trascurabile la

probabilità che questi giungano in prossimità delle abitazioni;

I valori massimi di energia cinetica si sono ridotti del 47% circa,

passando da 1724 kJ senza barriera, a 816 kJ, con la barriera;

Le altezze di passaggio massime si sono ridotte notevolmente

(≈ 46.4 %) passando da 12.5 m a 5.8 m;

L’intervento è risultato efficace ai fini della riduzione del rischio

nella zona abitata, soddisfacendo tutte le verifiche riguardanti la

barriera paramassi, le verifiche strutturali e quelle geotecniche.

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