Capitolo 1. POSIZIONE DEL PROBLEMA

I

INDICE

PARTE A

INQUADRAMENTO DEL PROBLEMA

SOMMARIO

Capitolo 1. POSIZIONE DEL PROBLEMA

1.1 – Oggetto

1.2 – Articolazione della ricerca

1.3 – Cavità nel sottosuolo di Roma

1.3.1 – Le cave di prestito 6

1.3.2 – Principali meccanismi di collasso di camere e pilastri 8

1.4 – Caratteristiche fisico-meccaniche delle piroclastiti romane

1.4.1 – Pozzolane 10

1.4.2 – Tufi 12

Capitolo 2. MODELLI COSTITUTIVI DEL COMPORTAMENTO

MECCANICO DELLE ROCCE TENERE

2.1 – Comportamento meccanico delle rocce tenere

2.1.1 – Compressibilità 15

2.1.2 – Resistenza a taglio e deformabilità 16

2.1.3 – Dilatanza e inviluppo a rottura 17

2.1.4 – Effetto della cementazione 18

2.1.5 – Legge di incrudimento 25

2.2 – Modelli elasto-plastici con incrudimento per la descrizione del comportamento

delle terre

2.3 – Modelli costitutivi per il comportamento delle rocce tenere

2.4 – Un modello costitutivo del tufo napoletano a grana fine (Aversa et al., 1991)

2.5 – Un modello costitutivo della pozzolana romana (Cecconi et al., 2002)

II

2.6 – Simulazione del comportamento meccanico della pozzolana romana con un

modello elasto-plastico con incrudimento

2.7 – Modelli costitutivi per la simulazione del comportamento meccanico del tufo

laziale

PARTE B

ANALISI NUMERICHE

Capitolo 3. ANALISI AGLI ELEMENTI FINITI DEL SISTEMA CAMERE -

PILASTRI

3.1 – Definizione del problema

3.2 – Definizione della geometria, delle caratteristiche fisico meccaniche dei modelli

costitutivi adottati nelle analisi

3.2.1 – Schemi della geometria e delle caratteristiche fisiche e meccaniche 50

3.3 – Modellazione numerica di pilastri isolati

3.3.1 – Modello 1: Analisi assialsimmetrica di pilastri circolari 54 3.3.2 – Modello 2: Analisi tridimensionale di pilastri quadrati e rettangolari con area

tributaria quadrata 57

3.3.3 – Modello 3: Analisi tridimensionale di pilastri rettangolari con area tributaria

rettangolare 61

3.4 - Analisi bidimensionali in deformazioni piane di singole camere

3.5 - Analisi tridimensionali di gruppi di camere e pilastri

3.5.1 – Modello G1: gruppi con volta piana 68

3.5.2 – Modello G2: gruppi con volta ad arco 70

Capitolo 4. STATI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE INDOTTI DALLO

SCAVO DELLE CAVITA’

4.1 – Stati di tensione e deformazione in situ di singoli pilastri

4.2 – Ulteriori considerazioni sullo stato di tensione in pilastri caricati assialmente

4.3 – Stati di tensione e deformazione in situ di singole camere

4.3.1 – Analisi dell’interazione camera - pilastro 85

4.3.2 – Stato tensionale agente nella volta 90

4.3.3 – Influenza dello strato di ricoprimento 94

III

4.4 – Stati di tensione e deformazione in situ di gruppi di camere e pilastri

4.4.1 – Modello con volta piana 96

4.4.2 – Modello con volta ad arco 111

Capitolo 5. ANALISI NUMERICA PARAMETRICA DELLA RESISTENZA

DEI PILASTRI

5.1 – Simulazione di prove di carico su pilastri

5.2 – Piano dei calcoli

5.3 – Analisi della risposta globale di pilastri: generalità

5.4– Pilastri a sezione trasversale quadrata

5.4.1 – Evoluzione dello stato di tensione e deformazione 124

5.4.2 – Analisi della risposta globale 132

5.5 – Pilastri a sezione trasversale rettangolare

5.5.1 – Pilastri ottenuti per riduzione delle dimensioni di pilastri quadrati 148 5.5.2 – Pilastri con lati in rapporto costante ed area pari a quella dei pilastri quadrati 156

5.6 – Confronto fra simulazioni su pilastri a simmetria assiale e pilastri a sezione

trasversale quadrata

5.7 – Analisi di pilastri quadrati con altezza variabile (influenza della forma)

5.8 – Analisi dell’influenza dei parametri meccanici della pozzolana

Capitolo 6. ANALISI NUMERICA PARAMETRICA DELLA RESISTENZA

DELLE VOLTE

6.1 – Simulazione di prove di carico su camere

6.2 – Piano dei calcoli

6.3 – Definizione delle condizioni di collasso locale e globale nelle simulazioni

numeriche

6.4 – Prove di carico

6.4.1 – Modelli bidimensionali ridotti 182

6.4.2 – Modelli bidimensionali estesi 189

6.4.3 – Modelli tridimensionali con volta piana 193

6.4.4 – Modelli tridimensionali con volta ad arco 194

6.5 – Simulazione di un allargamento della camera

IV

PARTE C

SICUREZZA DI PILASTRI E VOLTE

ELABORAZIONE DI FORMULAZIONI ANALITICHE ORIGINALI

Capitolo 7. UNA RELAZIONE ANALITICA ORIGINALE PER LA STIMA

DELLA RESISTENZA DEI PILASTRI

7.1 – Revisione dei criteri empirici convenzionali

7.1.1 – Stima della tensione verticale media agente 201

7.1.2 – Stima della resistenza 203

7.2 – Una relazione analitica originale

7.2.1 – Dipendenza funzionale dai parametri geometrici e fisico-meccanici 207

7.2.2 – Struttura della relazione analitica 209

7.2.3 – Confronto con le formule empiriche convenzionali 211

Capitolo 8. UNA RELAZIONE ANALITICA ORIGINALE PER LA STIMA

DELLA RESISTENZA DELLE CAMERE

8.1 – Revisione di criteri analitici per la valutazione della sicurezza delle camere

8.2 – Una formulazione originale basata sulla teoria della trave elastica

8.3 – Una formulazione originale basata sul metodo dell’equilibrio limite

8.4 – Confronto fra le previsioni analitiche

Capitolo 9. APPLICAZIONE AD UN CASO

9.1 – Caratteristiche di un sistema di cavità recentemente rinvenuto a Roma

9.1.1 – Risultati delle indagini geognostiche 227

9.1.2 – Caratterizzazione geotecnica dei materiali 232

9.1.3 – Rilievi speleologici e topografici 233

9.2 – Sicurezza dei pilastri

9.3 – Sicurezza delle volte

Capitolo 10. CONCLUSIONI

10.1 – Posizione del problema

10.2 – Proprietà fisico-meccaniche e modelli costitutivi delle piroclastiti

V

10.3 – Analisi numeriche

10.4 – Stati di tensione e deformazione indotti dalla presenza di cavità

10.5 – Analisi numerica parametrica della resistenza dei pilastri

10.6 – Analisi numerica parametrica della resistenza delle camere

10.7 – Una formulazione originale per la stima della resistenza dei pilastri

10.8 – Una formulazione originale per la stima della resistenza delle volte

10.9 – Applicazione ad un caso

Riferimenti bibliografici