Hevelius

Le barriere paramassi sono strutture perlopiù metalliche installate lungo un versante allo scopo di intercettare la caduta di blocchi di roccia e di arrestarli dissipandone, all'impatto, l'elevata energia cinetica. Esse rientrano tra i sistemi di protezione passiva per la messa in sicurezza di insediamenti e infrastrutture e sono sempre più impiegate nelle procedure di analisi e mitigazione del rischio da frane di crollo, anche grazie al loro relativamente basso impatto ambientale e alle loro semplici modalità di installazione e manutenzione. Un primo importante passo verso l'utilizzo di barriere paramassi opportunamente dimensionate e certificate è stato effettuato con la recente approvazione della Linea Guida europea, che ha consentito di standardizzare le relative procedure di prova in vera grandezza. L'ingegneria geotecnica può e deve svolgere un ruolo di primo piano in molti aspetti che riguardano il loro progetto, in linea con gli indirizzi della più recente normativa tecnica. I modelli fisici e numerici illustrati nel volume consentono di affrontare, tra l'altro, il corretto e ottimale dimensionamento dei relativi elementi di fondazione e degli ancoraggi, in virtù di una stima il più possibile affidabile delle sollecitazioni cui sono soggetti in condizioni dinamiche e sotto diversi scenari di impatto. Un approccio metodologico consistente può inoltre consentire di affrontare in maniera più accurata la valutazione dell'efficacia delle strutture esistenti, in caso di informazioni disponibili limitate e in relazione al loro stato di conservazione, ai fini della stima di pericolosità del versante in presenza di opere di difesa.

Il congelamento dei terreni è stato utilizzato per la prima volta in ingegneria civile nel Galles del Sud nel 1862; il procedimento fu poi brevettato in Germania da Poetsch sempre nel 1862. La prima applicazione in Italia risale al 1937, per il recupero dell'Ara Pacis Augustae a Roma. Dopo di allora, in Italia e nel mondo intero ci sono state innumerevoli applicazioni del procedimento; fra le più recenti, gli interventi per lo scavo di alcune stazioni della Linea 1 della Metropolitana di Napoli. Si tratta, quindi, di una tecnica ormai ben nota e largamente impiegata. Malgrado la sua diffusione, tuttavia, non si può certo dire che il congelamento sia altrettanto largamente conosciuto nei suoi principi fisici e nelle sue tecnologie applicative.

La Meccanica delle Terre, in quanto disciplina ormai consolidata negli studi di ingegneria civile, è impostata secondo un approccio incentrato prevalentemente, se non totalmente, sul comportamento dei terreni secchi e di quelli completamente saturi. Di conseguenza non fanno parte del comune bagaglio culturale degli ingegneri civili le nozioni sui terreni parzialmente saturi, la cui presenza in molti contesti geologici del Pianeta è rilevante, con implicazioni notevoli nei problemi applicativi. A questo proposito basti pensare ai fenomeni di instabilità dei pendii costituiti da terreni parzialmente saturi (in particolare alle frane meteo-indotte), alle costruzioni di terra (rilevati stradali, ferroviari, aeroportuali, argini fluviali, dighe), soprattutto se realizzate con terre a grana fine costipate, agli scavi, alle opere di sostegno, alle fondazioni che interagiscono con terreni il cui grado di saturazione può variare sensibilmente in dipendenza degli apporti di acqua meteorici o di natura antropica (perdite di acquedotti, fognature,...). I principi alla base del comportamento dei terreni parzialmente saturi non sono immediatamente riconducibili a quelli ben noti che regolano il comportamento dei terreni saturi e questa è senz’altro la causa principale del ritardo accumulato nel trasferimento dei cospicui risultati della ricerca scientifica alla pratica professionale. A una sintesi organica dei principi del comportamento idraulico e meccanico è dedicato questo volume che pone le basi per la trattazione dei problemi al contorno di ingegneria; a questi ultimi gli Autori si propongono di dedicare una successiva trattazione.

Lo Standard Penetration Test (SPT) viene guardato con una certa sufficienza; in effetti si tratta di una prova relativamente grossolana, sensibile a fattori tecnologici e quindi affetta da una marcata dispersione e non completamente standardizzata. Tuttavia questa prova può essere eseguita nel corso di qualsiasi tipo di sondaggio, e praticamente in qualsiasi terreno, e pertanto costituisce uno degli strumenti più diffusi dell’armamentario dell’ingegnere geotecnico; per essa è stata accumulata una vastissima messe di dati sperimentali. Negli ultimi decenni, poi, sono state condotte ampie e approfondite ricerche sperimentali - quasi sempre facendo uso di camere di calibrazione - che hanno consentito di precisare e approfondire le relazioni fra i risultati della prova e le caratteristiche meccaniche dei terreni. Diego Lo Presti è professore Associato di Geotecnica presso l’Università di Pisa, dopo un’attività ventennale presso il Politecnico di Torino. E' presidente del Corso di Laurea Specialistica (Infrastrutture Civili) e svolge attività di ricerca prevalentemente nel settore della dinamica dei terreni e delle indagini geotecniche. Nunziante Squeglia è Ricercatore presso l'Università di Pisa, dove tiene corsi di Geotecnica (Corso Edile - Architettura) e di Fondazioni Profonde. Svolge attività di ricerca prevalentemente di tipo sperimentale finalizzate all’uso e allo sviluppo di nuove attrezzature.

Costi sociali, pulizia di fogne, perforazioni direzionali, riparazione di condotti deteriorati: sono termini e argomenti un po' insoliti nella nostra collana, in genere più centrata sui familiari problemi di Meccanica dei Terreni e Ingegneria Geotecnica, e appartengono al settore delle cosiddette trenchless technologies o tecnologie senza scavo. Il sottosuolo delle aree urbanizzate è ormai percorso da una fitta rete di cunicoli e condotti di vario tipo: drenaggi, fognature, gallerie di sottoservizi, acquedotti, cavidotti. Nelle città storiche, come le nostre, a questo si accompagna la stratificazione del sottosuolo prodotta da secoli o millenni di insediamenti umani. Ogni intervento di manutenzione, integrazione, riparazione, ampliamento comporta in genere l'apertura in superficie di cantieri di scavo. Questi interferiscono con la nostra vita quotidiana, già caotica e affannosa, e generano alti costi sociali. Ecco perché, negli anni recenti, le tecnologie senza scavo hanno conosciuto un grande sviluppo, tanto da configurarsi come un settore di tutto rilievo dell'industria delle costruzioni. Nel nostro Paese tali tecniche sono abbastanza diffuse, ma assai poco conosciute e pertanto spesso non ne vengono colti e utilizzati i vantaggi. Pensiamo quindi che questo libro, a esse dedicato, possa essere utile e tempestivo.

La ricostruzione del regime di filtrazione e della distribuzione delle pressioni interstiziali è un tema con rilevanti ricadute applicative. Si tratta di un problema complesso anche perché marcatamente influenzato dai dettagli geologici. Molti insuccessi nel campo della progettazione geotecnica sono riconducibili all'impiego di modelli geotecnici di sottosuolo non idonei a descrivere con la necessaria accuratezza il regime di filtrazione e/o eventuali modifiche indotte dalla realizzazione delle opere. Il libro affronta il tema in termini generali fornendo al lettore un inquadramento razionale dell'argomento e gli strumenti concettuali e operativi essenziali. Il livello di approfondimento è adeguato per affrontare la gran parte dei problemi di filtrazione caratteristici delle applicazioni di Ingegneria Geotecnica. Particolare attenzione è riservata ai temuti fenomeni di sifonamento e di sollevamento di fondo scavo che coinvolgono la stabilità delle opere.

In quasi tutti i settori dell'Ingegneria la modellazione fisica costituisce una fase significativa del processo di progettazione. Ad esempio, il progetto di un aeroplano non sarebbe considerato completo se non venisse effettuata un'estesa campagna di prove su un modello in galleria del vento. Nei moderni laboratori di Meccanica dei Terreni attrezzati con una centrifuga si modellano i problemi geotecnici in scala ridotta con raffinate strumentazioni e tecniche sofisticate, ma ormai usuali. Forse proprio per la complessità della tecnica sperimentale, nell'opinione corrente la modellazione in centrifuga resta un fatto per iniziati e raramente viene considerata un mezzo a disposizione dei tecnici per la soluzione di problemi pratici. Al contrario, le prove in centrifuga sono uno strumento di grande efficacia nell'Ingegneria Geotecnica e possono svolgere un ruolo cruciale, anche in fase di progetto, a patto che vengano rispettate regole e condizioni per cui il comportamento del modello può essere messo in relazione con quello del prototipo (leggi di scala). In questo volumetto si segue il percorso della modellazione dai principi teorici agli aspetti pratici e si presentano alcuni esempi di applicazione a problemi di Ingegneria Geotecnica.