La terra rinforzata

Cenni relativi agli aspetti meccanici, matematici, normativi e un esempio applicativo

Il presente intervento riguarda la tecnologia delle terre rinforzate che consiste nel realizzare strutture di sostegno introducendo nel terreno, resistente a compressione, elementi piani sintetici stesi in orizzontale in grado di resistere a trazione. Dopo una descrizione dei possibili meccanismi di rottura che possono portare al collasso le strutture si passerà ad esaminare i metodi di calcolo ritenuti più idonei per dimensionare queste opere di sostegno. Tuttavia ci possono essere casi di geometria e stratigrafia complessi nei quali, oltre alle analisi all’equilibrio limite (con superficie di rottura di forma imposta) conviene condurre analisi numeriche nelle quali la superficie di rottura si sviluppa in modo naturale. Tutto questo deve essere condotto tenendo conto delle indicazioni date dagli attuali testi normativi di riferimento (NTC 2008, Eurocodici 7 e 8). La scelta dei parametri meccanici del terreno da utilizzare nelle analisi richiede notevole giudizio tecnico in modo da garantire la buona riuscita dell’opera di sostegno.

Introduzione
Le opere di sostegno dei terreni rappresentano un settore di notevole interesse per l’ingegneria geotecnica tanto da costituire un insegnamento unico negli attuali ordinamenti accademici. Nel corso degli ultimi 50 anni, grazie da un lato ad esigenze di tipo economico e dall’altro da una sempre più presente e diffusa attenzione all’impatto che le strutture realizzate hanno con l’ambiente circostante, si è diffusa l’idea di sostituire i tradizionali muri in conglomerato cementizio con opere nelle quali l’elemento che contrasta la spinta delle terre è inserito nel terreno a tergo del paramento a vista, terreno che viene “rinforzato” in quanto si introducono in un mezzo che resiste prevalentemente a compressione elementi con resistono a trazione. I primi esempi di utilizzo di questa tecnica risalgono, in epoca recente, a Henri Vidal (1966;1969) architetto e ingegnere francese il quale ha sviluppato questa tecnologia sia per la stabilizzazione dei pendii sia per realizzare veri e propri muri di sostegno, spalle di ponte, argini, rilevati stradali e altre strutture.
Con l’avvento dei prodotti geosintetici si sono ottenuti rinforzi con elevata resistenza alla corrosione e stabilità a lungo termine, buona interazione con il terreno in termini di attrito, limitati danneggiamenti durante la posa in opera. Inoltre scegliendo in modo adeguato il polimero si possono contenere le deformazioni entro valori ammissibili.
Come ogni opera di ingegneria le terre rinforzate, siano esse classificabili come muri rinforzati (convenzionalmente con inclinazione rispetto all’orizzontale β≥70°) oppure come pendii rinforzati (βUn notevole contributo ad un ordinamento sistematico dei passi progettuali è stato realizzato dal U.S. Department of Transportation – Federal Highway Administration (FHWA) che nelle pubblicazioni FHWA-NHI-10-024 e FHWA-NHI-10-025 “Design and Construction of Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes – Volume I and II” riporta la più recente e consolidata prassi per il dimensionamento e inoltre, sempre tale agenzia, ha sviluppato softwares per rendere agevoli le calcolazioni. Le verifiche agli stati limite ultimi, condotte secondo il metodo dell’equilibrio limite, riguardano la stabilità interna della struttura, esterna e globale. Particolare attenzione va posta al meccanismo di rottura “composta” nel quale la superficie di rottura taglia sia i rinforzi che il terreno a tergo. Si riportano di seguito degli schemi dei meccanismi di rottura elencati (Figura 1).

a)

b)                                                                                          c)

Figura 1. Meccanismi di rottura: a) Stabilità esterna, b) Stabilità interna, c) Stabilità globale.

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Memoria tratta dagli Atti del 2° IAGIG (2012)

Per maggiori informazioni consulta www.iagig.unisa.it