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Opere d’arte in leggerezza

Una geologia complessa mette alla prova le proprietà tecnologiche dell'argilla espansa Leca nella costruzione di un rilevato stradale alleggerito della variante di Nova Siri: semplicità esecutiva, costi contenuti e durabilità per una soluzione in grado di offrire le massime garanzie funzionali

La progettazione di nuovi rilevati o l’allargamento di rilevati esistenti, posti su terreni caratterizzati da scadenti proprietà meccaniche, è generalmente assai problematica.

Immagini

  • L’alleggerimento del rilevato è stato ottenuto utilizzando argilla espansa Leca. La stratigrafia ha previsto più strati di misto granulare stabilizzato e di geosintetico tessuto-non-tessuto. Nella foto, la posa del primo strato
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    L’alleggerimento del rilevato è stato ottenuto utilizzando argilla espansa Leca. La stratigrafia ha previsto più strati di misto granulare stabilizzato e di geosintetico tessuto-non-tessuto. Nella foto, la posa del primo strato
  • L’interposizione del geosintetico tessuto-non-tessuto nella stratigrafia del rilevato
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    L’interposizione del geosintetico tessuto-non-tessuto nella stratigrafia del rilevato
  • La posa dello strato del geosintetico tessuto-non-tessuto quale elemento separatore tra gli strati
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    La posa dello strato del geosintetico tessuto-non-tessuto quale elemento separatore tra gli strati
  • La stratigrafia prevede una successione regolare di argilla espansa, per circa il 70% in volume, e inerte di cava per il restante 30%
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    La stratigrafia prevede una successione regolare di argilla espansa, per circa il 70% in volume, e inerte di cava per il restante 30%
  • La posa del primo strato di argilla espansa
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    La posa del primo strato di argilla espansa
  • La posa dello strato di misto granulare di interposizione
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    La posa dello strato di misto granulare di interposizione
  • La compattazione con rullo del rilevato
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    La compattazione con rullo del rilevato
  • La posa degli strati successivi del rilevato continua fino al raggiungimento dell’altezza di progetto prevista per la sezione interessata
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    La posa degli strati successivi del rilevato continua fino al raggiungimento dell’altezza di progetto prevista per la sezione interessata
  • La notevole riduzione del peso del rilevato ottenibile grazie alla caratteristica di leggerezza dell’argilla espansa, permette di realizzare molteplici interventi con la tecnica della compensazione del carico
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    La notevole riduzione del peso del rilevato ottenibile grazie alla caratteristica di leggerezza dell’argilla espansa, permette di realizzare molteplici interventi con la tecnica della compensazione del carico
  • Con oltre 30 anni di esperienza nella realizzazione di rilevati stradali leggeri, Laterlite interviene per la fornitura in cantiere dell’argilla espansa con mezzi propri
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    Con oltre 30 anni di esperienza nella realizzazione di rilevati stradali leggeri, Laterlite interviene per la fornitura in cantiere dell’argilla espansa con mezzi propri
  • L’intervento di Nova Siri richiederà complessivamente ad opera finita l’impiego di circa 25.000 m3 di materiale
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    L’intervento di Nova Siri richiederà complessivamente ad opera finita l’impiego di circa 25.000 m3 di materiale

Numerosi sono i casi di dissesto che interessano tali opere ed onerosi sono in genere gli interventi finalizzati a prevenirli. 

L’argilla espansa Leca nella costruzione dei rilevati della variante

L’utilizzo di Leca può permettere di evitare totalmente o in parte gli oneri di stabilizzazione del terreno di fondazione; sfruttando infatti la notevole riduzione del peso del rilevato è possibile realizzare molteplici interventi con la tecnica della compensazione del carico. Tale tecnica permette di costruire il rilevato senza aumentare (o aumentando assai poco) i carichi sul terreno, mantenendo così invariato lo stato di equilibrio tensionale originale.

È proprio questa la soluzione utilizzata per la realizzazione di un rilevato stradale della lunghezza di circa 900 m nei pressi di Nova Siri, primo comune della Basilicata al confine con la Calabria, nell’ambito dei lavori di potenziamento della S.S. 106 “Jonica”.

Il progetto

L’intervento si inserisce nell’ambito della costruzione della variante di Nova Siri della S.S. 106, e riguarda in particolare il tratto dalla pk 414+080 alla pk 419+300 (tronco 9°).

Le indagini geognostiche, eseguite in supporto alla stesura del progetto esecutivo, hanno evidenziato la presenza di un terreno di fondazione stratificato, che presentava un’alternanza di materiali di natura sia granulare che coesiva. I cedimenti stimati, associati alla realizzazione delle opere, nel caso in cui il rilevato fosse stato costruito in modo tradizionale e senza adottare alcun accorgimento volto ad accelerare il processo di consolidazione dei materiali più fini posti in profondità, sarebbero risultati senza dubbio di entità inaccettabile; si rendeva quindi necessario uno studio volto alla riduzione dei cedimenti previsti così da mantenerli entro valori accettabili assicurando una  durabilità soddisfacente al manufatto stesso.

Le problematiche geotecniche

Dal punto di vista geologico, l’area interessata dai lavori si caratterizzava per una successione di strati composti alternativamente da materiali di natura sia granulare che coesiva, questi ultimi, in particolare, in condizioni normalmente consolidate e con caratteristiche meccaniche particolarmente scadenti. 

Tali materiali si estendono fino a profondità elevate (oltre i 40 m dal piano campagna) secondo una successione stratigrafica composta da sabbie con limi mediamente addensate, limi con argille continentali, ghiaie e limi con argille marine, che si ripete praticamente inalterata lungo tutto lo sviluppo longitudinale previsto per il rilevato. Nella zona è stata inoltre rilevata una falda superficiale, con una profondità media di circa 4 m dal piano campagna.

La notevole complessità geologica dei terreni interessati dalla costruzione del rilevato poneva di conseguenza notevoli problematiche sia in fase di realizzazione che sotto il profilo della vita utile dell’opera. Le scarse caratteristiche di portanza dei terreni, in particolare, rendevano necessaria l’elaborazione di una soluzione che fosse in grado, da un lato, di ridurre i fisiologici cedimenti degli  strati più superficiali, dall’altro di eliminarne almeno parzialmente alla radice le cause facendo ricorso all’impiego di materiali leggeri per la realizzazione del rilevato al posto dei tradizionali materiali di riempimento.

La Società di ingegneria Girpa di Verona, con la consulenza del Prof. Di Prisco del Politecnico di Milano, l’Impresa esecutrice Oberosler di Bolzano e l’assistenza tecnica di Laterlite hanno quindi sviluppato una variante al progetto originale che ha previsto, da un lato, l’alleggerimento del rilevato stradale mediante l’utilizzo di argilla espansa per la sua costruzione, e dall’altro di accelerare i tempi di consolidazione impiegando dei dreni verticali per gli strati più superficiali, in modo da ridurre i tempi di realizzazione delle opere e i cedimenti destinati ad accumularsi nel corso degli anni.

La soluzione 

La variante al progetto originale di costruzione del rilevato elaborata in questo caso ha scelto di percorrere la soluzione dell’alleggerimento ottenuto utilizzando argilla espansa Leca, in quanto quest’ultima è dotata di un peso per unità di volume molto inferiore rispetto a quello del terreno stesso.

Al fine di garantire un elevato valore di rigidezza dello strato di argilla espansa, misurabile mediante l’esecuzione di prove di carico su piastra, è tuttavia necessario che quest’ultimo venga adeguatamente compattato; per questo motivo si è deciso di adottare una stratigrafia di posa che ha previsto l’interposizione di strati di misto granulare stabilizzato e di geosintetico tessuto-non-tessuto.

Questi ultimi, in particolare, fungono semplicemente da elementi separatori, e prevengono fenomeni di pompaggio del materiale fine che altrimenti andrebbe a mescolarsi con l’argilla espansa che costituisce il rilevato.

L’utilizzo di questa tecnica di posa consente inoltre di effettuare una compattazione mediante semplice rullaggio e corrisponde a quanto viene usualmente definito “pacchetto standard”, ossia una successione regolare di argilla espansa, per circa il 70% in volume e inerte di cava per il restante 30%. 

Gli spessori degli strati qui adottati variano, a seconda delle esigenze legate alla configurazione geometrica del manufatto, tra 70 e 100 cm per l’argilla espansa, e tra 20 e 30 cm per l’inerte di cava. Il peso per unità di volume di questo nuovo materiale misto così ottenuto è pari a circa 9,0 kN/m3 e risulta quindi notevolmente più leggero del terreno naturale.

Nel cantiere di Nova Siri, in particolare, la sequenza costruttiva per la realizzazione del rilevato alleggerito, tuttora in corso, si articola nelle seguenti fasi:

  • sbancamento iniziale;
  • posa tessuto-non tessuto;
  • posa del primo strato di argilla espansa;
  • posa tessuto-non tessuto;
  • posa dello strato di misto granulare di interposizione;
  • compattazione mediante rullaggio;
  • esecuzione di prove di carico su piastra di controllo;
  • posa dei successivi pacchetti standard, fino al raggiungimento dell’altezza di progetto del rilevato.

Al termine della realizzazione di ogni pacchetto standard vengono inoltre eseguite una serie di prove di carico su piastra di controllo prima di procedere alla posa del pacchetto stradale.

I vantaggi

Le proprietà tecnologiche dell’argilla espansa Leca hanno consentito in questa specifica applicazione di ottenere gli obiettivi stabiliti in fase di progetto, garantendo una serie di importanti vantaggi rispetto a soluzioni più tradizionali. 

Una volta messa in opera e terminata la fase di addensamento, infatti, il rilevato alleggerito in Leca si dimostra in grado di ridurre sensibilmente i cedimenti assoluti e differenziali; l’utilizzo dell’argilla espansa, inoltre, incrementa in misura consistente il coefficiente di sicurezza valutato con riferimento allo stato limite ultimo del rilevato.

Il tutto a fronte di notevoli risparmi anche in termini di complessità, tempi e costi esecutivi. In questo specifico intervento, che richiederà complessivamente ad opera finita l’impiego di circa 25.000 m3 di materiale, la costruzione del rilevato alleggerito è stata accompagnata dall’installazione di appositi dreni verticali, che hanno consentito di evitare il ricorso a questa soluzione lungo l’intero tracciato.

Per le sezioni iniziali, in particolare, caratterizzate da una successione stratigrafica più favorevole, i prevedibili cedimenti accumulati nel corso del tempo ad opera finita possono essere considerati accettabili e riparabili con la normale manutenzione ordinaria della sede stradale. 

L’argilla espansa per i rilevati leggeri

La progettazione di nuovi rilevati o l’allargamento di rilevati esistenti, posti su terreni caratterizzati da scadenti proprietà meccaniche, è generalmente assai problematica. 

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