Riassunto analitico
La vibro-sostituzione prevede l’installazione di un sistema di colonne in ghiaia nel terreno di fondazione di edifici di nuova costruzione, prima della loro realizzazione. Il principale obiettivo di questa tecnologia è quello di addensare il deposito ed aumentarne le capacità drenanti, contrastando la generazione delle sovrappressioni interstiziali nel terreno in caso di sisma, responsabili dell’attivazione della liquefazione. A questi effetti primari, la tecnica unisce anche un notevole rinforzo del deposito trattato, grazie all’apporto di un materiale (la ghiaia) con caratteristiche meccaniche molto superiori rispetto a quelle del terreno naturale. Questo effetto secondario, aumenta la capacità portante e la resistenza a taglio del deposito e riduce i cedimenti indotti.
Sebbene la vibro-sostituzione sia ampiamente utilizzata nel campo delle costruzioni di tutto il mondo, il suo progetto rigoroso, la sua installazione e la verifica della sua efficacia post-intervento devono far fronte ad una serie di problematiche, non ancora risolte in maniera univoca ed universalmente riconosciuta. Obiettivo di questo lavoro di tesi è capire appieno queste problematiche – principalmente legate all’impossibilità di considerare contemporaneamente tutti gli effetti positivi precedentemente elencati in fase progettuale – descrivendo le possibili soluzioni semplificate impiegate nella pratica ingegneristica.
A questo scopo, verranno dapprima presentati i meccanismi di base del fenomeno fisico della liquefazione, di cui saranno descritti le condizioni d’innesco e gli effetti sulle strutture; verranno successivamente presentati i principali criteri di valutazione del rischio di liquefazione in un sito, per poter individuare dove e con quale entità il fenomeno può verificarsi. In seguito, saranno descritti i metodi più utilizzati per la riduzione della probabilità di attivazione dell’evento: essi saranno presentati in base ai loro meccanismi di funzionamento e in base ai vantaggi/svantaggi apportati. A partire da questa descrizione generale del problema, la trattazione si concentrerà, poi, in modo più specifico, sull’analisi della tecnica della vibro-sostituzione; di essa si studieranno le fasi di realizzazione, gli effetti apportati sul sito e il progetto teorico e semplificato dell’intervento secondo i principali studi effettuati nel recente passato. Questo approccio alla tecnologia, verrà poi confrontato con quello ancor più semplificato utilizzato nella pratica, in cui si devono conciliare l’efficacia dell’intervento con il contenimento di costi e tempi di progettazione/realizzazione.
A supporto di quanto detto, verrà poi presentato un caso studio reale, di cui si sono potuti analizzare il progetto e le fasi esecutive durante il periodo di tirocinio presso la ditta di costruzioni Storci Perforazioni s.r.l.; grazie al sostegno dell’azienda, è stato possibile studiare la realizzazione di un sistema di colonne in ghiaia vibro-sostitute al di sotto delle fondazioni di un capannone industriale, sito in provincia di Modena. Di questo intervento, verranno descritte le problematiche progettuali e le relative soluzioni semplificate adottate per la mitigazione del rischio di liquefazione presente nel sito. Questa procedura pratica e semplificata, verrà confrontata con trattazioni più complesse da applicare – di fatti utilizzate solo in casi eccezionali; verrà così dimostrata l’effettiva validità della metodologia usata nel caso studio, nonostante le sue forti semplificazioni. Infine, verranno elencati tutti i risultati raggiunti con l’intervento eseguito, riportando un approfondimento sugli effetti positivi secondari della tecnica, trascurati con il progetto semplificato. In particolare verranno descritti l’aumento di resistenza a taglio e di capacità portante nel terreno di fondazione del capannone e la diminuzione dei cedimenti attesi nell’area trattata.
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