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La progettazione per la messa in sicurezza della S.S. 34 “del Lago Maggiore”

Un esempio di approccio multidisciplinare tra Professionisti e di concertazione tra gli Enti che ha raggiunto l‘obiettivo di definire gli interventi per la sicurezza stradale e permettere il completo finanziamento della progettazione e delle opere

sfondo cng

  For English version: https://www.stradeeautostrade.it/en/environment-prevention-conservation/design-of-safety-projects-of-the-s-s-34-del-lago-maggiore/

La S.S. 34 “del Lago Maggiore” rappresenta un’arteria di primaria importanza della viabilità dell’alto Piemonte e della provincia del Verbano Cusio Ossola: inizia nel comune di Gravellona Toce come derivazione della S.S. 33 “del Sempione”, attraversa l’abitato di Verbania e torna a costeggiare la sponda del lago Maggiore tagliando i centri costieri di Ghiffa, Oggebbio, Cannero Riviera e Cannobio.

Poco più di 4 km a Nord dell’abitato di Cannobio, la strada giunge al confine con la Confederazione Elvetica (Canton Ticino), al valico internazionale di Piaggio Valmara e prosegue come Strada Cantonale 13, che procede verso Locarno e Bellinzona, dove incontra l’asse viario di collegamento ai passi del San Gottardo e del San Bernardino.

Di fatto, la S.S. 34 determina un interesse di rilevanza internazionale per l’elevato volume di traffico commerciale, turistico e legato ai lavoratori frontalieri; essa rappresenta l’unica infrastruttura che serve la sponda occidentale dell’alto lago Maggiore non essendo affiancata da alcun’altra viabilità percorribile dagli attuali volumi di traffico.

Dalla sua interruzione derivano disagi e problematiche di non facile soluzione che se protratte nel tempo possono determinare importanti danni economici alle Imprese e alle attività del territorio, oltre che incidere negativamente sul traffico internazionale e isolare potenzialmente ampi ambiti territoriali dell’alta provincia.

Nel secolo scorso si sono verificati dissesti importanti, fra cui quello di maggiore rilevanza nel 1977 poco a Nord di Cannero Riviera, costituito da una frana di terra e roccia con invasione della sede viaria.

Negli ultimi 17 anni la S.S. 34, a causa di franamenti, smottamenti e caduta massi, nonché per sovralluvionamenti degli attraversamenti è stata chiusa al traffico almeno una decina di volte con le conseguenze citate. Gli eventi di maggior rilievo, riportati cronologicamente, sono riportati in Figura 2.

Consiglio Nazionale dei Geologi
1. La ripresa dell’accumulo detritico dalla sede viaria per la frana del 2014, alla p.k. 28+300 nel comune di Cannero Riviera (VB)

Gli Enti territoriali, avendo la necessità di aumentare il livello di sicurezza e volendo assicurare la piena fruibilità della struttura, hanno siglato un Accordo di Programma (D.P.G.R. n° 52 del 09/07/2018), sottoscritto tra Regione Piemonte, Unione del Lago Maggiore (comuni di Cannobio, Cannero Riviera, Oggebbio e Ghiffa) con il coordinamento del Comune di Verbania, avente come obiettivo generale la redazione dei rilievi, degli studi e delle indagini sull’assetto geomorfologico propedeutici alla progettazione e alla realizzazione degli interventi per la messa in sicurezza dei versanti e del transito, con esclusione degli interventi riconducibili direttamente ad ANAS tra cui la realizzazione di quattro gallerie paramassi.

Sulla base di tali obiettivi, è stato conferito un primo incarico al Politecnico di Torino (Dipartimento di Ingegneria dell’Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture Laboratorio di fotogrammetria, Geomatica e GIS, Resp. Ing. Andrea Maria Lingua) per l’acquisizione di dati territoriali, ad alta risoluzione in ambiente complesso, mediante l’integrazione di tecniche/strumenti metodi innovativi con un approccio multirisoluzione e multiscala.

A partire dai risultati dello studio generale, sono stati poi affidati gli incarichi per gli studi di fattibilità tecnico ed economico suddivisi in due lotti:

  • lotto 1: manutenzione opere di protezione esistenti con interventi sulle reti appoggiate alle scarpate rocciose aggettanti direttamente sulla strada, con la loro sostituzione e rinforzo, anche mediante sovrapposizioni, integrate con chiodature e legature diffuse affidato allo Studio associato Cargnel – Geologia & Ingegneria di Belluno;
  • lotto 2A: nuovi interventi opere di protezione dei versanti soprastanti la piattaforma stradale S.S. 34 del Lago Maggiore affidato all’Ing. Stefano Pagani e al Geol. Massimiliano Coretta dello Studio Associato CMC di Geol. G. Capulli e Geol. M. Coretta, svolto in collaborazione con i Geol. Sabrina Casucci e lo scrivente Giovanni Capulli.
pendio
2. Gli eventi di maggior rilievo in ordine cronologico

Lo studio geologico è stato sviluppato allo scopo di individuare le tipologie di dissesto e quindi di valutare la tipologia di opere necessarie alla messa in sicurezza con una prima valutazione dei costi, a partire dai risultati dello studio del Politecnico di Torino, che ha definito la pericolosità delle aree individuando quelle maggiormente critiche, giungendo alla definizione degli interventi necessari alla messa in sicurezza e dello studio dell’Ing. Cargnel che, valutando l’efficienza delle opere esistenti e proponendone il mantenimento ovvero la sostituzione/integrazione, è stato considerato come stato di fatto dal quale derivare la progettazione delle nuove opere.

È stato inoltre fatto riferimento agli studi esistenti, riconducibili ad altri Professionisti che negli anni hanno redatto e seguito interventi di messa in sicurezza lungo la S.S. 34, in particolare agli studi dei Geol. Italo Isoli, Francesco D’Elia e Paolo Millemaci.

Nello studio del Politecnico sono state individuate 14 aree ritenute maggiormente critiche e oggetto di approfondimento cartografico e morfostrutturale di dettaglio: quattro sono state definite di competenza ANAS (individuate con le lettere H-K-P), per cui gli approfondimenti hanno riguardato le restanti dieci, cioè le aree A-B-C (Ghiffa), D (Oggebbio), E-F-G (Cannero Riviera) e J-L-M-N (Cannobio).

Per ciascuna area è stato fornito un inquadramento generale e geologico basato sui dati esistenti e quelli ex novo. A seguito di sopralluoghi, è stata effettuata una valutazione dei possibili scenari di dissesto del tratto di versante a monte dell’asse stradale.

Sulla base dei possibili scenari ipotizzati, sono state indicate le tipologie di opere necessarie alla messa in sicurezza dei diversi tratti di strada suddivisi all’interno di ogni singola area.

Laddove l’individuazione delle tipologie di dissesto ha evidenziato la possibilità che si verificassero crolli, sono stati individuati i possibili meccanismi di distacco, i possibili volumi rocciosi unitari, verificando le possibili traiettorie lungo le sezioni di progetto ritenute maggiormente significative e finalizzate all’individuazione delle energie potenziali del dimensionamento di massima delle opere di protezione.

Per la classificazione degli ammassi rocciosi, sono stati utilizzati i dati forniti dal Politecnico di Torino, integrati con rilevamenti in sito per la definizione dei parametri secondo l’indice di qualità RMR.

Cannobio
3. Una ripresa aerea dall’elicottero della frana del 2017, alla p.k. 29+850, in località Puncetta, nel comune di Cannobio (VB)

Le simulazioni del fenomeno di caduta massi sono state effettuate con il codice di calcolo Colorado Rockfall Simulation Program (CRSP 2D), versione 4.0, sviluppato da C.L. Jones, J.D. Higgins, R.D. Andrew nel 2000, a partire dalla versione originale implementata da Pfeiffer (1989) e Pfeiffer et al. (1991, 1995), col supporto del Colorado Departement of Transportation, Colorado School of Mines e Colorado Geological Survey.

Si tratta di un codice di calcolo bidimensionale che permette di considerare forma e dimensioni dei blocchi, modellizzati riproducendo dei risultati più aderenti alle evidenze di terreno, una volta effettuata un adeguata calibrazione dei modelli.

Le ipotesi semplificative su cui si fonda il codice di calcolo CRSP sono:

  • la caduta massi avviene lungo il percorso più probabile determinato sulla base dei rilievi;
  • lo scenario peggiore è quello del masso di maggiori dimensioni che rimane intatto lungo il tragitto; dimensione e forma del masso sono ritenute costanti per le simulazioni di caduta massi da una data area sorgente;
  • dal momento che il masso in caduta non cambia durante il tragitto e che la variabilità delle proprietà fisiche del pendio sono maggiori rispetto a quelle delle proprietà fisiche del materiale roccia, i coefficienti assegnati alle proprietà del pendio (Rn, Rt) sono comprensivi sia delle caratteristiche del pendio che del materiale roccia.

Il codice di calcolo CRSP richiede, come parametri d’ingresso:

  • la geometria del pendio e le dimensioni dei massi;
  • rugosità del pendio per ogni cella (valore che è funzione del raggio del masso e delle irregolarità del pendio), la quale altera l’angolo di impatto tra il masso in caduta e la superficie del pendio determinando le caratteristiche dei rimbalzi dei massi (Wu, 1984);
  • coefficienti di restituzione normale Rn e tangenziale Rt per ogni cella, i quali definiscono quantitativamente la perdita di energia cinetica che si verifica a seguito di ogni impatto a causa dell’attrito e delle componenti anelastiche degli urti. Rn rappresenta la misura del grado di elasticità delle collisioni perpendicolari al pendio, Rt; invece, è una misura della resistenza attrattiva degli spostamenti paralleli al pendio che riducono l’energia di impatto.
Puncetta
4. La ripresa dell’accumulo detritico dalla sede viaria della frana del 2017, in località Puncetta, alla p.k. 29+850, nel comune di Cannobio (VB)

Il codice di calcolo effettua la simulazione di caduta massi con inizio da una predeterminata area sorgente con assegnata una velocità iniziale; le componenti della velocità sono soggette all’azione dell’accelerazione di gravità finché la traiettoria di caduta non interseca il profilo del pendio con velocità Vi.

Ad ogni impatto velocità iniziale, angolo di impatto e velocità rotazionale sono utilizzati per calcolare le componenti di velocità e rotazione post-impatto; ad ogni punto di impatto, l’inclinazione del pendio (ϕ) viene fatta variare casualmente fino al limite massimo stabilito dal valore della massima variazione probabile dell’angolo locale di inclinazione del pendio (ϑmax); tale limite viene determinato in base ai risultati dell’analisi di terreno della superficie del pendio.

La rugosità del pendio (S) è definita come variazione della superficie topografica perpendicolare al pendio su di una distanza uguale al raggio del masso di progetto. Tale valore è basilare nel determinare l’effettivo angolo locale di impatto del masso sul pendio.

La rugosità del pendio (S) e il raggio del masso (R) sono utilizzati per calcolare la massima variazione possibile dell’angolo locale di inclinazione del pendio (ϑmax). 

Conclusioni

Per ciascuna area, in relazione ai risultati ottenuti, sono state formulate le proposte d’intervento dalle quali è stato possibile redigere lo studio di fattibilità tecnico economica.

Dallo studio è stato sviluppato un quaderno tipo delle opere con il dettaglio del manufatto, la descrizione del livello prestazionale, la metodologia di installazione e infine il costo per unità di misura di sviluppo mediante analisi prezzi con riferimento al prezziario della Regione Piemonte ed. 2018.

corpo di frana
5. La ripresa del corpo di frana nel 2017, in località Puncetta, alla p.k. 29+850, nel comune di Cannobio (VB)

Complessivamente, sono stati valutati 70 interventi; di questi, 25 sono barriere paramassi, uno è costituito da una galleria paramassi e i restanti sono rivestimenti corticali e in generale consolidamenti di versante.

L’insieme di interventi previsti a completamento di quelli di ripristino delle protezioni esistenti individuati nello studio del Dott. Cargnel e alle previsioni di Intervento proposte da ANAS consentiranno di raggiungere un soddisfacente grado di protezione dell’importante arteria stradale.

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