IT201600127800A1

IT201600127800A1 - Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo.

Info

Publication number: IT201600127800A1
Application number: IT102016000127800A
Authority: IT
Inventors: Donatella Palma
Original assignee: Geoflum Eng Srl
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-07-31
Also published as: US20200248426A1; WO2018142433A1; EP3577280A1; CN110234813A

Description

Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

“Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo” a nome di GE OFLUM E NGINE E R ING S .R .L . - POTE NZA, a mezzo mandatario Dott. Ing. S averio Russo c/o Ing. S . R usso & C . S .r.l. con sede in Bari, alla Via Ottavio S erena 37.

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Inventore Designato: Donatella Palma

La presente invenzione trova applicazione nel settore delle opere di sostegno, note con il termine di “terra rinforzata” e, nello specifico, l’invenzione concerne una struttura per il rinforzo dei terreni, rilevati e fronti di scavo costituita da un paramento per strutture di rinforzo per 10 terreni e fronti di scavo, realizzato in un materiale di origine naturale biodegradabile, ed un elemento di rinforzo planare costituito da rete metallica del tipo a doppia torsione e/o da geogriglia sintetica, eventualmente abbinati a elemento antierosivo.

Con il termine “terra rinforzata” si definisce una soluzione ingegneristica che consente di combinare le proprietà e le caratteristiche del terreno con quelle dei rinforzi ottenendo una 15 struttura composita in grado di resistere anche agli sforzi di trazione, espandendo quindi i campi di applicazione delle opere in sola terra. Attualmente le opere in terra rinforzata e le loro applicazioni costituiscono una grande risorsa nell’ambito della progettazione geotecnica perché consentono di coniugare le esigenze di rinforzo strutturale con le esigenze naturalistiche e ambientali dei siti oggetto di intervento.

20Gli ambiti di possibile applicazione delle terre rinforzate sono numerosi, dalle infrastrutture stradali e ferroviarie, alla difesa del suolo, alla mitigazione del dissesto idrogeologico, alla costruzione di opere idrauliche, opere fluviali o opere paramassi, ai muri di sostegno e di mascheramento delle spalle di ponti, a elementi verdi di arredo urbano, elementi verdi in complessi industriali ed a barriere antirumore.

25 I muri o i rilevati in terra rinforzata presentano molteplici vantaggi rispetto ai muri di sostegno tradizionali a gravità o in calcestruzzo armato, soprattutto perché si tratta di una tecnica semplice che non richiede attrezzature e macchine particolari o personale specializzato. Infatti per la realizzazione di tali opere è generalmente necessario l’impiego di un escavatore ed un compattatore e sono sufficienti alcuni operai qualificati (più manodopera comune). Inoltre è 5 possibile realizzare, senza particolari difficoltà , opere di sostegno di grande altezza in grado di sopportare significative deformazioni prima di raggiugere lo stato limite di servizio, quindi possono non richiedere fondazioni profonde e sono quindi particolarmente indicate per la stabilizzazione di frane. R ispetto alle strutture rigide in calcestruzzo, sopportano meglio sia le azioni sismiche sia i carichi dinamici di traffico e impatto sull’opera stessa. L’impiego della 10 terra rinforzata in sostituzione ad un tradizionale muro in calcestruzzo consente di ottenere un minore impatto ambientale, soprattutto con la finitura a verde ottenuta dalla crescita del manto erboso sul fronte e consente di impiegare materiali di riempimento reperiti in loco durante le fasi di scavo, riducendo di molto i costi di realizzazione dell’opera stessa. Le opere in terra rinforzata sono notoriamente costituite da 3 elementi:

15 - Un elemento di rinforzo (generalmente in geogriglia sintetica o rete metallica del tipo a doppia torsione con maglia esagonale, con differenti livelli di protezione dalla corrosione) - Un paramento (generalmente realizzato in rete del tipo elettrosaldata in acciaio a maglia variabile e con diametro tondino variabile generalmente tra 7 e 8 mm, nella maggior parte dei casi senza alcuna protezione dalla corrosione, abbinata a elemento antierosivo20naturale o sintetico)

- Un rilevato strutturale (costituito dal terreno di riempimento dell’opera)

Per quanto la suddetta tipologia di struttura di rinforzo sia largamente diffusa ed impiegata, la stessa presenta alcuni inconvenienti. In particolare un primo inconveniente è rappresentato dal possibile inquinamento del suolo a seguito della degradazione e corrosione del materiale 25 metallico, con il quale è realizzato il paramento esterno. Tale fenomeno interessa anche i paramenti zincati, i quali, seppur dopo un tempo maggiore rispetto ai paramenti standard neri (senza zincatura), rilasciano comunque particelle di ruggine nel terreno.

S i fa presente che in numerose nazioni esistono già normative che vietano (o linee guida che suggeriscono di evitare) l’uso del ferro in particolari ambiti, quali ad esempio alcuni parchi 5 naturali, fiumi e mari, ambiti in cui pian piano non sarà più possibile usare la tecnica della terra rinforzata, per come è oggi nota, nonostante i su citati vantaggi.

Considerando quindi che sempre di più in tutto il mondo ci si sta dirigendo verso la massimizzazione del rispetto ambientale e della mitigazione delle varie forme di inquinamento, scopo principale della presente invenzione è quello di fornire una struttura di 10 rinforzo per terreni e fronti di scavo provvista di un paramento di rinforzo realizzato in materiale di origine naturale e biodegradabile, al fine di eliminare il possibile inquinamento del suolo, e di eventuali falde acquifere, per effetto della degradazione e corrosione del ferro (con cui sono realizzati i paramenti e/o gli elementi di connessione e di irrigidimento) degli attuali sistemi simili in uso.

15 Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di rinforzo per terreni e fronti di scavo provvista di un paramento realizzato in materiale naturale e biodegradabile, il quale sia in grado di mantenere la forma iniziale dell’opera anche a seguito del processo di biodegradazione del paramento.

Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di rinforzo per20terreni e fronti di scavo che presenti dei tempi di posa ridotti e che sia realizzabile anche da personale non specializzato.

Questi ed ulteriori scopi sono raggiunti dalla presente invenzione, che vengono descritti nel seguito in un’esecuzione preferita non limitativa di ulteriori sviluppi nell’ambito dell’invenzione, con l’aiuto delle tavole di disegni allegate che illustrano le seguenti figure:

25 Fig. 1, una vista in assonometria del paramento di cui alla presente invenzione;

Fig. 2, una vista in assonometria di una prima forma di realizzazione di un’opera di sostegno comprendente un paramento di cui alla presente invenzione;

In figura uno è illustrato il paramento di cui alla presente invenzione in una prima forma di realizzazione. Il paramento, indicato nel suo complesso con il rifermento numerico 1, è 5 realizzato in materiale di origine naturale, biodegradabile. Nello specifico il materiale costituente il paramento 1 può essere un materiale composito di origine naturale, un materiale di tipo biologico o, in alternativa, un materiale di sintesi, ovvero un biopolimero. Il paramento 1 risulta pertanto biodegradabile ed il materiale con cui è realizzato è al contempo in grado di conferire idonea rigidezza al paramento 1 stesso, in modo da garantire 10 il mantenimento della giusta forma alla parete esterna dell’opera da realizzare. Nel caso in cui il materiale di origine naturale con il quale viene realizzato il paramento 1, sia di tipo biologico, esso è costituito da unico elemento di origine naturale esistente in natura nella forma utilizzata, ad esempio legno.

In alternativa, nel caso in cui il materiale di origine naturale sia costituito da un materiale di 15 sintesi, derivante da elementi naturali, esso è costituito da un biopolimero. Per biopolimero si intende un materiale di sintesi ottenuto da sorgenti naturali rinnovabili, spesso biodegradabili e non tossici da produrre, siano essi prodotti da sistemi biologici (piante, animali, microorganismi) o sintetizzati chimicamente da molecole di origine biologica (da zuccheri, amido, oli, grassi). In una prima forma di realizzazione, il biopolimero costituente il paramento 1 è20acido polilattico (PLA) al 100% o, in alternativa, acido polilattico legato ad altri elementi naturali.

Ancora, nel caso in cui il materiale di origine naturale sia del tipo composito, con tale definizione si intendono comprendere i materiali ottenuti mediante vari procedimenti, combinando in varie percentuali elementi di origine naturale (di sintesi o non) ad altri elementi 25 che migliorano le proprietà dei materiali stessi. In una differente forma di realizzazione, il materiale costituente il paramento 1 può essere un composito con fibra a base di cellulosa, ad esempio legno composito tipo WPC, oppure un PLA composito, costituito da PLA legato ad altri elementi in differenti percentuali.

Per quanto concerne la geometria del paramento 1, in una prima forma di realizzazione 5 dell’invenzione il paramento 1 è costituito da una griglia 2 avente una forma rettangolare, ad esempio con una larghezza sul fronte pari a 2 metri, al fine di agevolare la formazione di strutture curvilinee rispetto ai paramenti di tipo noto, i quali presentano una lunghezza generalmente pari a 3 o 4 metri. Alternativamente la griglia 2 può presentare una forma quadrata, infittita od ovale a sasso di fiume.

10 In una differente forma di realizzazione del trovato, il paramento 1 comprende una griglia secondaria 3, di estensione generalmente minore, incernierata alla griglia 2 in corrispondenza di un lato 21 della stessa griglia 2. Le griglie 2 e 3 vengono tra loro incernierate mediante legature 4 con filo o corda in fibra naturale di idonea resistenza, o equivalenti mezzi, ad esempio una pluralità di anelli, atti a vincolare la griglia 2 con la griglia 15 secondaria 3 in corrispondenza di un lato 21 e a consentire ad entrambe di poter ruotare liberamente attorno all’asse definito dal lato 21. Una differente forma di realizzazione prevede l’utilizzo di elementi di incastro tra le griglie 2 e 3. Ancora un’altra forma di realizzazione prevede l’impiego di staffe di irrigidimento 5, le quali vengono interposte tra la coppia di griglie 2 e 3. Pertanto le staffe 5 consentono di impostare rapidamente e mantenere20l’inclinazione di progetto dell’opera prevista per il paramento. In una prima forma di realizzazione, le staffe 5 presentano una sezione triangolare e sono realizzate nello stesso materiale di origine naturale composito o biologico con il quale è realizzato il paramento 1, ovvero le griglie 2 e 3. Le staffe 5 vengono legate alla griglia 2 attraverso mezzi 6 idonei, ad esempio anelli, legature o clip, e vengono fissate al terreno e/o alla griglia secondaria 3 25 mediante picchetti 7.

Una differente forma di realizzazione prevede, alternativamente alle staffe di irrigidimento 5, dei distanziatori (o puntoni) di lunghezza idonea a garantire rapidamente e a mantenere l’angolo di inclinazione del paramento previsto in progetto.

Da quanto sopra descritto, si deduce che nel paramento 1 non sono presenti elementi in 5 ferro, generalmente adottati nei paramenti di tipo noto, in quanto il paramento 1, le eventuali staffe di irrigidimento 5 (o gli eventuali puntoni), le legature 4, i mezzi di connessione 6 ed i picchetti 7, sono realizzati in materiale biodegradabile. Inoltre, considerando che il paramento è un cassero che serve solo a dare la forma, e che lo stesso non svolge una funzione strutturale, di fatto non è necessaria la maggiore resistenza fornita da un materiale metallico 10 ed è quindi giustificato l’impiego di materiali di minore resistenza purché caratterizzati da idonea rigidezza al fine di contenere il terreno durante le fasi di stesa e compattazione e a contribuire a contenere l’elemento di protezione antierosiva della facciata dell’opera fino al momento in cui è cresciuta la vegetazione. Da questo momento in poi di fatto al paramento non è richiesto di assolvere più ad alcun’altra funzione.

15 Infine, una volta che il paramento 1 inizia a biodegradarsi nel suolo, non c’è pericolo che la struttura di sostegno perda la forma iniziale, la quale viene garantita dai rinforzi strutturali che sono perfettamente in grado di assicurare questo nel tempo. Comparando il paramento di cui alla presente invenzione con le tecniche di realizzazione di terre rinforzate “con cassero estraibile”, queste ultime prevedono che il cassero sia utilizzato solo durante la fase di20cantiere per dare la forma alla struttura ed in seguito viene subito estratto prima di realizzare lo strato di rinforzo superiore. C iò perché viene riutilizzato lo stesso elemento come cassero e si evita di utilizzare ferro. Ovviamente questa tecnica del cassero estraibile è molto più lenta da realizzarsi in cantiere rispetto alla tecnica del cassero a perdere (con cassero in rete elettrosaldata di acciaio su descritta) in termini di superficie di opera realizzati al giorno e 25 richiede almeno due ti pologie di manodopera altamente specializzata: dal posatore del materiale all’escavatorista che con estrema delicatezza deve riuscire ad estrarre il cassero senza deformare o danneggiare la struttura. Questa tecnica è quindi stata quasi del tutto abbandonata negli ultimi tempi perché troppo costosa in termini di manodopera, in favore della tecnica del cassero a perdere in rete elettrosaldata di acciaio, che pur prevedendo il 5 costo aggiuntivo dell’acciaio, consente una drastica diminuzione della manodopera, e che presenta tuttavia le problematiche di inquinamento ambientale sopracitate. Pertanto l’impiego di un paramento 1 realizzato in materiale di origine naturale, di tipo composito, di sintesi o biologico, in primo luogo non causa l’inquinamento del suolo, presenta dei tempi di realizzazione ridotti e non richiede manodopera altamente specializzata. La griglia 2 e la 10 griglia secondaria 3, illustrate nella figura 1, presentano delle maglie quadrate di dimensione standard. Tuttavia, in una differente forma di realizzazione, è possibile adottare un paramento 1 comprendente delle griglie 2, 3 aventi una maglia infittita al fine di non impiegare una biorete antierosiva o stuoia antierosiva, associata al paramento 1. In tale configurazione si ottiene una riduzione dei costi e, riducendo la necessità di usare clip metalliche per la 15 giunzione dei vari sub-elementi, si ottiene un’ulteriore riduzione dei fenomeni di corrosione con rilascio di inquinanti nel terreno.

Come visibile in figura due, il paramento 1 viene impiegato nella realizzazione di strutture 100 per il rinforzo di terreni e fronti di scavo. In una prima forma di realizzazione una struttura 100 per il rinforzo di terreni e fronti di scavo comprende un paramento 101, una rete antierosiva20102 ed un elemento di rinforzo 103, quest’ultimo costituito alternativamente da una rete metallica a doppia torsione o da una geogriglia sintetica.

La posizione del paramento 101 e dell’eventuale antierosivo 102 rispetto alla posizione della rete di rinforzo potrà essere in tale sequenza ovvero paramento-antierosivo-rete di rinforzo, oppure rete di rinforzo-paramento-antierosivo o una qualsiasi altra combinazione. C iò sarà 25 solo legato alle esigenze visive paesaggistiche preferite dal progettista, ma è da ritenersi ininfluente ai fini della mitigazione dell’inquinamento ambientale del suolo.

La struttura per il rinforzo di terreni 100, così realizzata, può essere fornita in stato preassemblato per agevolare le operazioni di posa in opera con manodopera non necessariamente specializzata e le piegature sono determinate in modo da agevolare sia le 5 operazioni di trasporto sia l’apertura dell’elemento in cantiere. Con il trovato oggetto del presente brevetto, viene superato il limite degli attuali elementi pre-assemblati caratterizzati da paramento di unica altezza che comporta la variazione dell’altezza dello strato di terra rinforzata al variare dell’inclinazione del paramento esterno, dato che il paramento degli elementi simili è in rete elettrosaldata di acciaio con dimensioni standard. La versione di 10 paramento proposta in materiale naturale biodegradabile, può essere realizzata in varie misure.

Infine, per quanto concerne la giunzione di più strutture 100, al fine di realizzare un’unica struttura di rinforzo, nella presente invenzione vengono eliminate tutte le giunzioni laterali dei rinforzi. In particolare ciascun paramento 100, avente una larghezza standard, viene 15 assemblato all’elemento di rinforzo 103 avente una larghezza maggiore o avente almeno un prolungamento laterale 104, di larghezza pari a minimo 1-2 maglie (se trattasi di rete metallica a doppia torsione) e minimo 10-15 cm (se trattasi di geogriglia sintetica). In tal modo è possibile congiungere più strutture mediante la sola sovrapposizione di due elementi contigui. In tal caso la giunzione viene ottenuta per il trasferimento delle resistenze tra un20elemento e l’altro senza creare interferenza con lo spessore del paramento 1 e senza quindi la necessità di cucire con clip di acciaio o legare con filo di acciaio ogni maglia per tutta la lunghezza dei rinforzi. Di fatto questi dettagli vengono spesso trascurati in cantiere perché richiedono molto tempo all’operaio, che quindi spesso trascura la giunzione. S e non c’è contatto tra due elementi contigui non si verifica la continuità delle resistenze e il 25 trasferimento degli sforzi. Di fatto è come se ogni singolo elemento strutturale lavorasse da solo senza collaborare con gli elementi contigui. C iò è a discapito del risultato finale dell’opera. La soluzione qui proposta agevola moltissimo questa lavorazione e di fatto garantisce senza dubbio la collaborazione delle resistenze e il trasferimento degli sforzi tra i vari elementi di rinforzo. S i fa presente che in cantiere le lavorazioni di riempimento e 5 compattazione del materiale vengono eseguite con mezzi pesanti come escavatori (anche cingolati) e rulli compattatori, quindi è facile che, con il transito di questi mezzi, gli elementi di rinforzo si possano spostare di qualche millimetro se non sono correttamente giuntati, perdendo così rapidamente l’effetto di collaborazione laterale. La sovrapposizione obbligatoria di 1-2 maglie (se trattasi di rete metallica a doppia torsione) e minimo10-15 cm 10 (se trattasi di geogriglia sintetica) consente quindi di garantire il trasferimento degli sforzi tra un elemento e l’altro dato che, seppure gli elementi si spostano di qualche millimetro durante la posa, la sovrapposizione resta di parecchi centimetri.

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Claims

RIVENDICAZIONI EMENDATE 1 ) Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo caratterizzato dal fatto di essere costituito da un materiale di origine naturale biodegradabile, detto materiale di origine naturale e biodegradabile essendo di tipo singolo, composito o di sintesi.
2) Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo di cui a rivendicazione uno in cui il materiale di origine naturale biodegradabile, di tipo singolo, composito o di sintesi è un biopolimero.
3) Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo di cui a rivendicazione due, in cui il biopotimero è acido polilattico (PLA) al 100% o acido polilattico legato ad altri elementi (PLA composito).
4) Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo di cui a rivendicazione uno, in cui il materiale di origine naturale biodegradabile, di tipo singolo, composito o di sintesi è un composito con fibra a base di cellulosa 5) Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo di cui a rivendicazioni precedenti, in cui il paramento (1) è costituito da una griglia (2). 6) Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo di cui a rivendicazioni da uno a quattro, in cui il paramento (1) comprende una griglia (2) ed una griglia secondaria (3), quest’uftima avendo un’estensione minore della griglia (2), detta griglia (2) e detta griglia secondaria (3) essendo reciprocamente incernierate in corrispondenza di un lato (21). 7) Paramento per strutture di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo dì cui a rivendicazione sei, caratterizzato da staffe di irrigidimento (5), dette staffe (5) presentando una forma triangolare ed essendo impegnate alta griglia (2) ed alla griglia secondaria (3) in modo da mantenere P inclinazione di progetto dell’opera prevista per il paramento, dette staffe (5) essendo realizzate nello stesso materiale di origine naturale con il quale è realizzato il paramento (1 ) 8) Struttura per il rinforzo di terreni, rilevati e fronti di scavo (100) caratterizzata da un paramento (101) secondo le rivendicazioni da uno a sette, ed un elemento di rinforzo (103), detti elementi essendo reciprocamente impegnati in modo da costituire un’unica struttura di rinforzo per terreni, rilevati e fronti di scavo 9) Struttura per il rinforzo di terreni, rilevati e fronti di scavo (100) di cui a rivendicazione otto in cui l’elemento di rinforzo (103) è costituito da una rete metallica a doppia torsione 10) Struttura per il rinforzo di terreni, rilevati e fronti di scavo (100) di cui a rivendicazione otto in cui Γ elemento di rinforzo (103) è costituito da un geosintetico.