Tecnologie

La struttura di intercettazione ha la funzione di fermare il masso in caduta deformandosi elasticamente e/o plasticamente e trasferire le conseguenti sollecitazioni alle strutture di collegamento e successivamente alle fondazioni. Può essere costituita da uno o più pannelli di rete in acciaio sovrapposte, che si differenziano per tipo e fattura. Solitamente si trova costituita da una rete principale che ha il compito di sostenere la maggior parte della forza trasmessa dal blocco e da una rete secondaria, con un diametro più piccolo,

In commercio si trovano svariate tecnologie che si possono adoperare. Si riportano alcune tra le più in uso in Tabella 3-1, e riscontrate durante il caso studio:

• rete ad anelli: dove l’anello può essere costituito da un singolo filo di metallo o da funi spiroidali, in entrambi i casi l’unione di questa forma la rete principale che è collegata tramite giunzioni alle funi di connessione. Ogni anello è unito ad altri 5/6 anelli, e lo scorrimento reciproco tra essi riesce a garantire alla rete un grado di deformabilità elevato;

• rete a pannelli di funi longitudinali: la struttura di intercettazione primaria è costituite da funi spiroidali disposte longitudinalmente collegate rigidamente alla struttura dei montanti. Tale tecnologia è impiegata nelle barriere travi e funi;

• rete a maglia quadrangolare: sono reti principali costituite da funi spiroidali giuntate tramite borchie o fili d’acciaio;

• rete a singolo filo: utilizzata principalmente come rete secondaria, è costituita da un singolo filo in acciaio a singola torsione (maglia romboidale) o a doppia torsione (maglia esagonale).

Tabella 3-1 – Esempi di strutture di intercettazione principali e secondarie rilevati durante il caso studio

Rete principale ad anelli con funi spiroidali Rete principale ad anelli con filo metallico

Rete principale con funi longitudinali Rete principale a maglia quadrangolare

Rete secondaria a singolo filo a singola

torsione (maglia romboidale) Rete secondaria a singolo filo a doppia torsione (maglia esagonale)

La struttura di supporto ha invece il compito di mantenere dispiegata la struttura di intercettazione. È costituita da profilati metallici o montanti disposti a distanza prefissata e ancorati al terreno tramite fondazioni e provviste di incastri o cerniere che consentono il libero movimento del montante garantendo così la deformabilità dell’opera a seguito di impatti. Le cerniere si possono classificare in base al grado di libertà che si vuole dare alla struttura e si possono trovare in commercio cerniere monodirezionali, bidirezionali e sferiche o omnidirezionali. L’incastro invece, è tipico delle barriere travi e funi e non fornisce al montante alcun grado di libertà andando a costituire un elemento rigido.

Infatti, per questo tipo di barriere deve essere garantita sempre la funzione statica. Il montante e la cerniera a cui è collegato, sono vincolati al terreno tramite fondazioni costituite nella maggior parte dei casi da plinti in calcestruzzo con dei tirafondi che vanno ad ancorarsi alla roccia intatta, in alternativa si possono utilizzare dei micropali in acciaio, specialmente in terreni sciolti o comunque con caratteristiche geomeccaniche scadenti.

In Tabella 3-2 è possibile vedere alcune strutture di supporto riscontrate durante il caso studio. L’iterasse tra due montanti, in cui si trova la struttura di intercettazione, è definito campata, la sua lunghezza non è fissa ma può essere scelta dal progettista. È sempre buona norma però collocare tutti i montanti sullo stesso livello, altrimenti si potrebbe alterare la distribuzione delle forze sulle varie componenti e quindi ridurre la resistenza dell’intero sistema.

Tabella 3-2 – Esempi di strutture di supporto e collegamenti alla base

Montante Tubolare

(caso studio) Montante del tipo HE

(caso studio) Montante del tipo HE con profilo a C saldato

(passacavo)

Cerniera monodirezionale

(caso studio) Cerniera bidirezionale

(caso studio) Cerniera ad incastro

Plinto di fondazione in calcestruzzo tipo Geobrugg

(Peila) Cerniera bidimensionale su plinto in calcestruzzo (Peila)

La struttura di collegamento è composta da funi, morsetti e grilli. La struttura ha il compito di sostenere la struttura di intercettazione, tramite delle funi metalliche longitudinali collocate in sommità e al piede della rete. Inoltre, attraverso altre funi metalliche, denominate controventi, ha il compito di trasmettere le sollecitazioni indotte da un eventuale impatto sulla struttura di intercettazione alle fondazioni. Tali controventi, non sempre presenti, possono essere posizionati a monte, a valle oppure lateralmente.

Tutte le funi metalliche sono costituite da fili elementari avvolti in maniera spiroidale e adeguatamente protetti contro la corrosione, generalmente in acciaio zincato. I collegamenti tra le funi, la rete di intercettazione gli ancoraggi sono realizzate mediante morsetti, grilli o redance. I fornitori delle barriere paramassi, in accordo con le norme UNI EN 13411-5:2009 (Estremità per funi di acciaio, parte 5: Morsetti per funi), devono dichiarare, per quanto riguarda le giunzioni morsettate, le caratteristiche delle giunzioni, nella fattispecie, numero minimo di morsetti, tipologia di morsetti, distanza tra di essi, distanza tra la giunzione morsettata ed il capo libero della fune, coppia di serraggio e modalità di montaggio. In Figura 3.5 si può osservare una corretta installazione dei morsetti sulla fune di controvento di monte.

Figura 3.5 – Esempio di una corretta giunzione morsettata in una fune di controvento di monte vincolata al

I dissipatori o freni si possono trovare su tutti i controventi di monte, valle e laterali. Sono dispositivi che hanno lo scopo di dissipare le energie del blocco impattante, consentendo alla fune di deformarsi in maniera plastica gradualmente e non arrivare subito a rottura.

Anche in questo caso in commercio si possono trovare diverse soluzioni. Infatti, l’azione frenante può svilupparsi per solo attrito, per deformazione plastica, per entrambi, o per rottura parziale (Castanon-Jano et al.,2017). Si riportano in Tabella 3-3 alcune tipologie presenti in commercio e rilevati durante il caso studio.

Tabella 3-3 – Esempi di dissipatori di energia presenti in commercio e rilevati durante il caso studio

Freno a deformazione del materiale ed attrito

Freno a deformazione del

materiale ed attrito Freno ad attrito

Freno ad attrito Freno ad attrito

La struttura di fondazione ha lo scopo di scaricare nel terreno le forze derivanti dall’urto del masso contro la barriera. La progettazione delle fondazioni parte da un’accurata analisi geotecnica del terreno sul quale andrà installata la barriera. Infatti, come si è accennato per i montanti, a seconda delle caratteristiche dell’ammasso si possono eseguire diverse scelte, come la costruzione di plinti in calcestruzzo oppure di micropali in acciaio. Un altro aspetto importante per il loro dimensionamento riguarda le energie che si possono sviluppare dopo l’urto con un blocco di roccia. Per la progettazione delle fondazioni si prenderà come riferimento la forza MEL (Maximum Energy Level) a cui una barriera può

resistere anche se la barriera è stata progettata allo stato limite di servizio (SEL). Nei paragrafi successivi si approfondirà il tema legato a questi due valori di energia.

Le fondazioni degli ancoraggi delle funi di connessione si possono realizzare, o tramite barre cementate nel terreno alla cui estremità sarà presente un golfare che consentirà la connessione delle funi della barriera oppure tramite una doppia fune spiroidale cementata nel terreno e ripiegata in foro alla cui estremità sarà presente una redancia (Figura 3.6). In entrambi i casi la progettazione delle fondazioni si potrà eseguire seguendo le raccomandazioni AICAP 2012, generalmente scegliendo il modello di Bustamante-Doix, che analizza le resistenze all’interfaccia acciaio-malta e malta-terreno (Guasti, 2018). Si precisa che tali raccomandazioni devono essere utilizzate sempre nel rispetto delle NTC 2018, con particolare riferimento ai capitoli 6.4.3 - Fondazioni su pali e al 6.6 - Tiranti di ancoraggio.

Durante le procedure di installazione è importante verificare sempre questo valore di resistenza. Inoltre, il posizionamento corretto degli ancoraggi delle funi di controvento deve risultare tale che l’angolo tra la risultante della forza di trazione e la perforazione dell’ancoraggio sia dell’ordine di 15° (Figura 3.7). Infine, come per tutti gli elementi metallici, si dovrà porre una particolare attenzione agli agenti che concorrono a favorire la corrosione e dovranno essere indicati adeguati interventi di protezione.

Figura 3.6 – Esempio di una barra in acciaio cementata con golfare (sulla destra) e di una doppia fune

spiroidale ripiegata in foro e cementata nel terreno con redancia (sulla sinistra)

Figura 3.7 – L’angolo tra la forza di trazione della fune di controvento e la perforazione dell’ancoraggio deve essere dell’ordine di 15° per un corretto montaggio (Geobrugg)

In commercio esistono diversi “kit” di barriere paramassi che differiscono tra loro per la combinazione dei singoli elementi con i quali sono stati assemblati. Tutte le barriere si possono però raggruppare in tre macrocategorie: quelle appartenenti a classi energetiche elevate, denominate “flessibili”; quelle appartenenti a classi di bassa energia, denominate

“semi-flessibili” o “semi-rigide” (Peila et al., 2009); ed infine “barriere rigide” in cui la capacità di deformarsi è quasi nulla. Si intuisce quindi che il grado di deformabilità influisce molto sulla capacità della barriera a dissipare le energie cinetiche indotte dall’impatto con un blocco. Le barriere ad elevata deformabilità sono in grado di dissipare energie fino a 10000 kJ, grazie al fatto che la rete di intercettazione non è collegata in maniera rigida ai montanti ma è in grado di scorrere e deformarsi. Al contrario nelle barriere semi-rigide la capacità di assorbimento è dell’ordine di poche centinaia di kJ (Oliveto, et al., 2017), poiché la struttura di intercettazione principale è rappresentata da funi collegate ai montati senza possibilità di scorrimento, come accade nelle barriere travi-funi. Le barriere rigide, infine, presentano una deformazione pressoché nulla e di conseguenza la capacità energetica di assorbimento è di molto inferiore alle altre tipologie.