ITTO990513A1 - Struttura a sbalzo per la protezione di una via di comunicazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Struttura a sbalzo per la protezione di una via di comunicazione"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce alle strutture di protezione di vie di comunicazione quali strade, ferrovie o canali realizzati a mezza costa, nei confronti della caduta di massi, di frane o valanghe.

A questo scopo vengono attualmente impiegate gallerie artificiali con sezione ad arco o a portale, la cui volta costituisce la struttura di protezione della via di comunicazione.

Le gallerie artificiali di questo tipo presentano tuttavia diversi inconvenienti. In primo luogo, la loro struttura è generalmente poco deformabile, quindi fragile e perciò poco adatta a sopportare senza danni gli urti dovuti alla caduta da altezze rilevanti di corpi con massa elevata come massi. Esse risultano anche poco adatte a sopportare forze orizzontali e carichi asimmetrici importanti, come ad esempio quelli originati dalle frane di dimensioni rilevanti.

Per realizzare le gallerie artificiali tradizionali sulle vie di comunicazione preesistenti è sempre necessario interrompere il traffico per l'intera durata dei lavori di costruzione.

In molti casi, le gallerie artificiali sono munite di finestre sulla parete a valle, costituite da una serie d'aperture che permettono l'illuminazione diurna della via di comunicazione. Tuttavia, a causa dell'alternarsi di aperture e pareti o pilastri si determina all'interno della galleria un'alternanza di luce ed ombre che risulta dannosa per la sicurezza del traffico.

Nel tentativo di superare gli inconvenienti delle gallerie artificiali tradizionali è stato proposto da tempo l'impiego di strutture a sbalzo o a mensola con finalità analoghe alle gallerie artificiali, ma per impieghi in genere assai meno gravosi.

Le strutture di copertura a sbalzo, se sufficientemente robuste, sono preferite alle gallerie artificiali anche con finestre sia perché determinano un minore impatto ambientale sia perché eliminano il problema dell'alternanza di luci ed ombre sulla via di comunicazione. Inoltre esse non richiedono opere di fondazione di pilastri dalla parte a valle dell'opera, opere che risultano solitamente complesse in quanto devono essere fondate su un ciglio che spesso si rivela inadatto a portare carichi inclinati verso valle. Inoltre esse, sebbene siano strutturalmente meno resistenti nei confronti dei carichi verticali statici, risultano molto più elastiche delle strutture a galleria e quindi più adatte a sopportare senza danni frecce elevate in conseguenza di impatti localizzati conseguenti alla caduta di massi.

Tuttavia, le strutture a sbalzo note presentano il grave inconveniente di richiedere strutture di ancoraggio a tiranti molto consistenti la cui realizzazione è molto costosa per consentire d'ottenere una resistenza della struttura non troppo inferiore rispetto a quella di una galleria artificiale, e quindi per poter soddisfare i requisiti di sicurezza dell'opera nelle varie condizioni ambientali. E' inoltre noto che le strutture a sbalzo ancorate tramite tiranti, se soggette a forze elevate, sono poco affidabili e quindi generalmente pericolose.

Allo scopo di superare questi inconvenienti, forma oggetto dell'invenzione una struttura a sbalzo per la protezione di una via di comunicazione, del tipo indicato nell'annessa rivendicazione 1.

Grazie a tale idea di soluzione è possibile ottenere una struttura avente la funzione di una galleria artificiale paramassi molto elastica, atta a sopportare frecce elevate in modo da disporre di un'ampia riserva di deformazione prima di cedere, a tutto vantaggio della resistenza nei confronti degli urti localizzati. La struttura proposta è in particolare adatta a sopportare deformazioni molto maggiori di quelle sopportabili dalle strutture a sbalzo tradizionali grazie al fatto che anche il suo piedritto e la sua parte di raccordo partecipano alla deformazione dell'intera struttura diminuendo la quota di deformazione dovuta alla sola copertura. Infatti, a seguito di un impatto dovuto alla caduta di un masso, il momento flettente che sollecita l'incastro della copertura a sbalzo si trasmette anche alla parte di raccordo ed al piedritto che, a loro volta, si deformano ed incrementano la freccia del punto d'impatto. Pertanto, a parità di lavoro della forza d'impatto, le deformazioni che si originano sulla copertura risultano molto ridotte rispetto a quelle che si originano su di una struttura a sbalzo di tipo tradizionale.

Inoltre, la struttura secondo l'invenzione richiede la realizzazione di un sistema di tiranti assai più modesto di quello necessario per le strutture a sbalzo note in quanto, a differenza di queste, dispone di un braccio per resistere al momento flettente della parte a sbalzo, costituito dall'intera altezza della struttura, mentre nelle strutture a sbalzo tradizionali la resistenza al momento flettente è pari o non molto superiore al braccio della coppia interna della sezione d'incastro dello sbalzo. In questo modo, la forza di utilizzazione dei tiranti necessaria alla stabilità dell'opera può essere drasticamente ridotta, per cui o il sistema di tiranti è più economico da realizzare, o a parità di tiranti l'opera risulta notevolmente più sicura, essendo i tiranti relativamente poco caricati.

La struttura si rivela particolarmente resistente nei confronti dei carichi asimmetrici generati dagli accumuli successivi di materiale terroso-roccioso dal lato a monte della struttura a seguito di frane caratterizzate da movimenti non istantanei di volumi rilevanti di materiale.

La struttura presenta poi il vantaggio di non richiedere pilastri sul lato a valle così da risultare esteticamente gradevole e da determinare un ridotto impatto ambientale, permettendo inoltre di assicurare un'illuminazione uniforme della via di comunicazione e quindi una visibilità ottimale.

Per realizzare la struttura secondo l'invenzione sono necessari tempi molto più brevi rispetto a quelli richiesti dalle gallerie artificiali note, il che costituisce un vantaggio considerevole. Infatti, i lavori di costruzione consistono essenzialmente nel montaggio in successione di elementi prefabbricati di cemento armato costituenti successivi brevi tratti della struttura e nel loro ancoraggio ad una struttura di sostegno fissata al pendio. In questo modo non è necessaria la formazione di un cantiere permanente ma i lavori di costruzione possono essere eseguiti ad intervalli giornalieri cadenzati, ad esempio solo di notte, con un minimo disturbo per il traffico.

Quando la struttura prefabbricata è stata eretta i restanti lavori vengono eseguiti al di sopra della struttura che è già nella sua configurazione stabile, in modo tale che la via di comunicazione rimane libera, per cui almeno una sua parte risulta percorribile .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, fornita a puro titolo d'esempio non limitativo e riferita ai disegni allegati in cui:

la figura l è una vista in elevazione laterale di una struttura secondo l'invenzione in una prima fase della sua realizzazione,

la figura 2 è una vista ampliata di un particolare indicato con la freccia II nella figura 1, e

la figura 3 è una vista simile alla figura 1 in una successiva fase della realizzazione della struttura dell'invenzione.

Con riferimento alle figure, con 1 è indicata nel suo insieme una struttura a sbalzo destinata a proteggere una via di comunicazione 3 nei confronti di frane, valanghe o dalla caduta di massi.

La struttura 1 comprende una parte di copertura a sbalzo rettilinea 5 ed una parte d'appoggio sostanzialmente verticale o piedritto 7, anch'essa rettilinea, che costituisce una porzione di parete laterale. In particolare, la struttura 1 è realizzata secondo una pluralità di elementi prefabbricati contigui affiancati fra loro, ciascuno dei quali si estende per una porzione assiale del-1 'opera.

Fra la parte di copertura 5 ed il piedritto 7 è interposta una parte di raccordo 6 che è connessa rigidamente alle estremità corrispondenti delle parti 5 e 7 ed è strutturalmente dimensionata per sopportare pressoché tutto il momento flettente d'incastro della parte di copertura 5. La parte 6 può presentare una forma arcuata, diritta o spezzata, ma la sua corda, ovvero la linea ideale che congiunge i suoi estremi di connessione alle parti 5 e 7, è in ogni caso inclinata in modo da formare un angolo ottuso sia con la parte 5 sia con la parte 7.

I vari tratti della struttura 1 poggiano su di un getto di fondazione 9 continuo realizzato precedentemente in opera in modo per sé noto, e sono ancorati al pendio P a monte della via di comunicazione 3 per mezzo di una struttura di sostegno 10, come verrà chiarito nel seguito della descrizione.

Ciascun tratto della struttura 1 include preferibilmente un elemento prefabbricato articolato 11 di cemento armato, ad esempio del tipo descritto nella domanda di brevetto europeo EP-A-219501.

Ognuno degli elementi prefabbricati 11 comprende in particolare tre corpi reciprocamente collegati per mezzo di ferri d'armatura in corrispondenza di due zone d'articolazione, ovvero un corpo a mensola 5a di forma rettilinea leggermente rastremata verso la sua estremità libera, destinato a costituire un tratto assiale della parte di copertura 5 della struttura 1, un ritto o corpo a montante 7a definente un tratto assiale del piedritto 7 ed un corpo intermedio 6a atto a costituire un tratto assiale della parte di raccordo 6 della struttura 1.

Il corpo a montante 7a presenta convenientemente uno spessore pari, o poco inferiore, a quello del corpo a mensola 5a. Esso è fortemente armato dalla parte del pendio P per mezzo di barre d'armatura costituite dal prolungamento dell'armatura del relativo corpo 5a, per cui il momento flettente che sollecita il corpo 5a nella sezione d'incastro può essere sopportato facilmente sia dal corpo intermedio 6a sia dal corpo a montante 7a dell'elemento 11. Il corpo 6a presenta in particolare un'estensione non trascurabile rispetto a quella del corpo a mensola 5a, ad esempio pari ad almeno 1/20 della lunghezza del corpo 5a.

Gli elementi prefabbricati articolati del tipo indicato sopra presentano il vantaggio di poter essere prodotti in una configurazione piana in modo da poter essere facilmente trasportati nella condizione distesa dallo stabilimento di produzione fino al cantiere. Durante la posa in opera essi vengono sollevati per mezzo di particolari attrezzature in modo tale che, per effetto del loro peso, i ferri d'armatura si piegano durante il sollevamento in corrispondenza delle zone d'articolazione fra i vari corpi, per cui l'intero elemento 11 assume automaticamente la sua configurazione definitiva a L rovesciata, smussata in corrispondenza del corpo intermedio 6a.

Questi prefabbricati articolati garantiscono la totale continuità delle armature in tutte le parti tese del manufatto finito, l'esatta collocazione in opera delle armature ed operazioni di posa in opera del manufatto semplici e rapide.

A posa in opera avvenuta, le zone d'articolazione fra i corpi dell'elemento 11 vengono bloccate con getti di calcestruzzo di sigillatura e con l'incorporazione di armature aggiuntive.

L'elemento 11 poggia con l'estremità del corpo a montante 7a opposta al corpo 6a sul getto di fondazione 9 tramite una rispettiva cerniera statica 9a del tipo descritto nella domanda di brevetto europeo EP-A-861 358, realizzata in corrispondenza dello spigolo inferiore del corpo 7a destinato ad essere rivolto verso la via di comunicazione 3. La cerniera 9a, in sintesi, comprende una parte costituita da un'appendice cilindrica concava integrale con il corpo 7a e da un'altra parte di forma cava corrispondente all'appendice cilindrica del corpo 9a e connessa alla fondazione 9, realizzata in opera gettando calcestruzzo fra la fondazione 9 e l'elemento 11 quando l'elemento 11 è in appoggio sulla fondazione. Preferibilmente, fra l'appendice cilindrica e la corrispondente sede cava della cerniera statica 9a è interposto uno strato di materiale anti-attrito, ad esempio costituito da un foglio di polietilene ad alta densità o altro materiale plastico deformabile e con basso coefficiente d'attrito rispetto al calcestruzzo, per favorire la rotazione relativa fra il corpo 7a e la fondazione 9.

Dopo che ciascun elemento il è stato portato nella sua posizione eretta, ovvero dopo che ha assunto la sua configurazione definitiva a L capovolta, esso viene stabilizzato collegandolo ad una struttura d'ancoraggio comune 12 fissata al pendio P.

La struttura d'ancoraggio 12 viene predisposta prima del montaggio degli elementi 11 formando sul pendio P un cordolo 13 con funzione di getto di regolarizzazione ed una trave di<' >testata 15 al di sopra del cordolo 13. La trave 15 viene poi perforata ad intervalli prestabiliti per inserire in essa e nella parete del pendio P una pluralità di tiranti 17. All'estremità libera dei tiranti 17 viene collegata mediante dadi 17a una trave di amarro o di fissaggio costituita da una coppia di profilati a U 18 contrapposti e leggermente distanziati fra loro in modo da definire fra essi uno spazio intermedio, essendo i profilati 18 connessi fra loro in corrispondenza delle ali mediante piastre forate 18a.

Quando ciascuno degli elementi 11 ha assunto la posizione eretta illustrata nella figura 1, esso viene connesso alla struttura d'ancoraggio 12 per mezzo di organi di ritegno 19 lavoranti a trazione, costituiti ad esempio da una coppia di barre filettate per ciascun elemento 11, che si estendono dal relativo corpo a mensola 5a in prossimità della zona d'articolazione al corpo intermedio 6a. Gli organi di ritegno 19 vengono inseriti fra la coppia di profilati 18 in modo da impegnare lo spazio fra di essi e bloccati rispetto alla trave di amarro per mezzo di dadi 19a di serraggio.

Ciascun elemento prefabbricato 11, dopo la sua posa in opera e la sua connessione alla struttura d'ancoraggio 12, risulta completamente stabilizzato. E' quindi possibile sia realizzare i getti in opera di solidarizzazione dell'elemento 11 in corrispondenza delle zone d'articolazione fra i corpi 5a, 6a e 7a, sia gettare calcestruzzo alla base dell'elemento 11, al di sopra della fondazione 9, per formare la relativa parte della cerniera statica 9a.

Quando tutti gli elementi 11 della struttura 1 sono stati predisposti e connessi alla struttura d'ancoraggio 12, l'intercapedine fra gli elementi 11 ed il pendio P viene riempita con materiale granulare compattato 20 (vedere figura 3).

A questo punto la struttura 1 può essere fissata definitivamente,al pendio P realizzando in opera una soletta sostanzialmente orizzontale 21 di cemento armato eventualmente precompresso avente funzione di tirante, in corrispondenza della superficie d'estradosso del corpo a mensola 5a, in modo tale da incorporare nella soletta 21 anche la struttura d'ancoraggio 12.

La soletta 21 ha anche la funzione d'intercollegare i vari elementi prefabbricati 11 in modo da renderli solidali tra loro e di fissare definitivamente gli elementi 11 ai tiranti 17 e, tramite essi, di ancorare l'intera struttura 1 alla parete del pendio P.

Per assicurare ulteriormente la soletta 21 al pendio P vengono inoltre predisposti una serie di tiranti supplementari 23 in modo da attraversare una parte della soletta 21 in prossimità del pendio P e la trave di testata 15.

Al di sopra della struttura 1 così ottenuta viene poi realizzato un terrapieno di ricopertura 25 disposto secondo una configurazione inclinata verso valle.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura a sbalzo per la protezione di una via di comunicazione, includente una parte di copertura (5) che si estende al di sopra di una via di comunicazione (3) ed è collegata al pendio (P) a monte della via di comunicazione (3) per mezzo di una struttura di sostegno (10), in cui la parte di copertura {5} è associata ad un piedritto (7) disposto in prossimità di detto pendio (P), caratterizzata dal fatto che fra la parte di copertura (5) ed il piedritto (7) è interposta una parte di raccordo (6) connessa rigidamente alla parte di copertura (5) ed al piedritto (7) in modo da trasmettere al piedritto (7) il momento flettente agente sulla parte di copertura (5), la corda della parte di raccordo essendo inclinata sia rispetto alla parte di copertura (5) sia rispetto al piedritto (7) in modo da formare con ciascuno di essi un angolo ottuso, la parte di copertura (5) essendo ancorata a tiranti infissi a detto pendio (P) per mezzo di una soletta di cemento armato (21).
2. 2. Struttura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende una pluralità di elementi prefabbricati (11) di cemento armato disposti affiancati in successione sopra ad un getto di fondazione (9) realizzato alla base dell'opera, ognuno dei quali definisce una relativa porzione di detta parte di copertura (5), di detta parte di raccordo e di detto piedritto (7).
3. 3. Struttura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che ciascun elemento prefabbricato è un elemento prefabbricato articolato (11) che comprende un corpo a montante (7a), un corpo intermedio (6a) ed un corpo a mensola (5a) collegati fra loro tramite almeno una parte dei ferri d'armatura principali, ogni elemento prefabbricato articolato (11) essendo posato in opera in modo da assumere una configurazione sostanzialmente a L capovolta smussata, il corpo a montante (7a) poggiando sulla fondazione (9) per mezzo di un getto di calcestruzzo (9a).
4. 4. Struttura secondo la rivendicazione 2 oppure 3, caratterizzata dal fatto che il corpo a mensola (5a) di ciascun elemento prefabbricato (11) è connesso tramite mezzi di ritegno ausiliari (19) ad una struttura d'ancoraggio comune (12) fissata a detto pendio (P) mediante tiranti d'ancoraggio (17).
5. 5. Struttura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che la struttura d'ancoraggio comune (12) comprende una trave di amarro (18 , 18a) .
6. 6. Struttura secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzata dal fatto che i corpi a mensola (Sa) degli elementi prefabbricati (11) sono connessi fra loro mediante detta soletta di cemento armato (21) la quale incorpora detti mezzi,di ritegno (19) e detta struttura d'ancoraggio (12).
7. 7. Struttura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che la soletta (21) è ancorata a detto pendio (P) per mezzo di tiranti supplementari (23).
8. 8. Struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 7, caratterizzata dal fatto che al di sopra della soletta è disposto un terrapieno di ricopertura (25) disposto secondo una configurazione inclinata verso valle.