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Chiodature - Soil nails

Chiodatura terreni - Soil Nailing 

Descrizione generale

La chiodatura dei terreni consiste nel rinforzo di una massa di terreno tramite l’introduzione di una serie di barre metalliche a sezione circolare variabile dal diametro di 20 mm sino ca. 32/38 mm, entro dei fori sub orizzontali (realizzati nella massa da stabilizzare), barre che vengono successivamente cementate. La superficie del terreno tra i chiodi è poi stabilizzata tramite varie tecniche di rivestimento. Si viene quindi a realizzare una struttura di suolo rinforzata la cui stabilità è funzione sia della resistenza attritiva mobilizzata all’interfaccia tra suolo-chiodo che della resistenza passiva dei chiodi.   

Esistono anche dei sistemi di chiodatura in cui i fori sono realizzati nella stessa fase di installazione delle barre, sistemi a barre cave autoperforanti , in genere utilizzate in strutture temporanee e non permanenti.

L’intervento di chiodatura è generalmente completato rivestendo la superficie del pendio con cemento proiettato e rete metallica o con cemento proiettato rinforzato con fibre in acciaio (SFRS); l’utilizzo delle fibre in sostituzione delle reti metalliche consente una maggiore velocità di realizzazione del rivestimento, che nel contempo viene ad avere una maggiore deformabilità e resistenza alla corrosione. Il fissaggio del chiodo al rivestimento può avvenire tramite piegatura, utilizzo di dadi di serraggio oppure cementandone la testa in una nicchia realizzata nel pendio .

In relazione alle differenti situazioni di intervento, possono essere utilizzate diverse tipologie di chiodatura: nel caso di pendii di altezza limitata (< 8 m), qualora non si debba far fronte a situazioni particolari (es. necessità di contenere le deformazioni in alcune aree del rivestimento), possono essere utilizzati chiodi di uguale lunghezza . Muri di maggiore altezza possono essere soggetti ad eccessive deformazioni nella parte alta; in questi casi può essere conveniente limitare gli spostamenti orizzontali (soprattutto qualora il muro sia prossimo a strutture rigide come edifici e/o pavimentazioni), incrementando la rigidezza della parte alta del muro tramite l’utilizzo di chiodi di maggiore lunghezza. Nel caso in cui si debba far fronte a situazioni maggiormente complesse (alti versanti naturali soggetti a differenti tipologie di deformazione ecc.), è consigliabile valutare la lunghezza di chiodatura più conveniente in relazione ai risultati delle analisi di stabilità .I vantaggi di questo tipo di intervento stanno soprattutto nella rapidità di esecuzione e nella buona deformabilità e flessibilità delle strutture, che le rende adatte anche per applicazioni in aree sismiche (SCHUSTER, 1995); inoltre, il rivestimento tramite cemento proiettato e reti,ed in particolar modo tramite cemento proiettato fibrorinforzato, ne consente l’applicabilità anche su superfici di forma irregolare.Il notevole impatto dell’opera sull’ambiente può essere attenuato tramite l’utilizzo di geotessili, geogriglie o georeti, in sostituzione al cemento proiettato, nel rivestimento della superficie del terreno (KOERNER & ROBINS, 1986). 

INDICAZIONI PROGETTUALI   

Nella realizzazione di questo tipo di interventi dovranno essere valutati:

1. i parametri di resistenza al taglio del terreno su cui effettuare la chiodatura

2. la resistenza attritiva qs all’interfaccia tra chiodo e terreno. Esistono relazioni approssimative che consentono di correlare qs ai risultati di prove penetrometriche (BUSTAMANTE & DOIX, 1985) o appositi test di valutazione di qs (Pull-Out test); utili indicazioni al riguardo sono fornite da ORTIGAO & SAYAO (2004);

3. l’andamento della potenziale superficie di scivolamento.

Preliminari indicazioni di progetto per rivestimenti verticali possono essere ricavate da apposite carte di stabilità (CLOUTERRE, 1991), che forniscono i valori di densità di chiodatura richiesti in relazione al rapporto L/H (con L lunghezza dei chiodi e H altezza del rivestimento), al numero di stabilità N=c/(γH) (con c coesione e γ peso specifico del terreno) e all’angolo d’attrito φ del terreno. Analisi di stabilità più accurate e adatte alla particolare situazione di intervento possono essere realizzate tramite differenti metodi, generalmente basati sull’analisi all’equilibrio limite, che si differenziano tra di loro principalmente per le diverse assunzioni sul comportamento dei chiodi (resistenti solo per trazione oppure per trazione, taglio e piegamento). Un’accurata descrizione di questi metodi e delle loro differenze è fornita da ORTIGAO & SAYAO (2004). Sono disponibili vari programmi per l’analisi di stabilità delle chiodature dei terreni, tra cui Talrel (BLONDEAU et al., 1984), Rstabl (ORTIGAO et al., 1996), Clouage (GIGAN, 1986),Nixesc (RAJOT, 1983), Prosper (DELMAS et al., 1986) o programmi agli elementi finiti come Plaxis (BRINKGREVE & VERMEER, 1998) e Flac (ITASCA, 2000). 

Occorre assicurare il drenaggio del terreno alle spalle del rivestimento per evitare eccessivi incrementi delle pressioni interstiziali. Per l’alta flessibilità della struttura, questo tipo di interventi non dovrebbe essere utilizzato nei casi in cui il versante da stabilizzare sia appena a valle di edifici e/o pavimentazioni, che potrebbero non sopportare le deformazioni consentite dall’opera; in questi casi è conveniente ricorrere a strutture di sostegno tirantate.  

In relazione al rapporto costo-benefici (costi-resistenza della struttura realizzata), le chiodature non sono utilizzabili: in terreni granulari con scarsi valori di resistenza (Nspt<10) o bassa densità relativa (Dr<30%) e in terreni coesivi con bassi valori di coesione non drenata (cu<48kPa) o con indici di plasticità superiori al 20%. E’ necessario che la chiodatura oltrepassi la potenziale superficie di scivolamento ancorandosi nella massa stabile e che la potenziale superficie di scivolamento non si estenda oltre la porzione di versante sottoposta a chiodatura.

In ambienti particolarmente aggressivi le chiodature possono essere soggette a intensi fenomeni corrosivi che ne possono pregiudicare la funzionalità; in questi casi è conveniente che siano limitate ad interventi temporanei, a meno di opportune precauzioni. In relazione a quest’ultimo aspetto, KEN (2004) riporta il successo di interventi di chiodatura nella stabilizzazione permanente di più di 1000 scarpate ad Hong Kong.