ITMI941800A1 - Palo trivellato espanso, ad elevata capacita' portante e procedimento di posa del palo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione concerne un nuovo tipo di palo ad eie vata capacità portante,applicabile ad elementi cilindrici scavati con le tecniche tradizionalmente utilizzate per i pali tri vellati. La sua originalità discende, secondo i principi indica ti nelle rivendicazioni del presente brevetto,dall'allargamento per plasticizzazione a_freddo di un tubo in lamierino metallico inserito all'interno della perforazione allo scopo di otte nere sia significative variazioni (14-20%) della sezione del pa lo alla base e lungo il fusto sia di sollecitare su tutto il tra to espanso pressioni orizzontali permanenti di gran lunga più eie vate di quelle preesistenti e dalla predisposizione di una cella di precarica alla base, solidale al tubo,attraverso la messa in pressione della quale (a getto del palo completato) sia possibile applicare al terreno posto nell'intorno della stessa, rilevanti pressioni verticali.

Il palo oggetto dell'invenzione risulta costituito da (vedere figura 1):

- un tubo P1 in lamierino di acciaio di modesto spessore (3-10 mm.) chiuso alla base da un fondello L1 che costi tuisce a sua volta la parte superiore di una cella di precarica C; il suo diametro sarà di 10-14 cm. inferiore a quello della perforazione.A seconda della lunghezza esso potrà essere costi tuito da uno o più spezzoni da collegarsi in opera con saldatu ra o simili;

- un secondo lamierino di protezione L2, che costi tuisce la parte inferiore della cella di precarica C. Le superfici S delle parti superiore ed inferiore della cella di preca-rrica C sono protette da uno strato in gomma o in geotessuto impermeabile di elevata resistenza;

- due tubi di iniezione A e B solidarizzati al tubo PI con qualche punto di saldatura e collegati con la cella di precarica C;

- uno sperone SF di fissaggio al terreno di fondo scavo.

- strato di cemento a riempimento dell'intercapedi ne tra le pareti della perforazione ed il tubo PI e calcestruzzo a riempimento dell 'interno del tubo PI.

La messa in opera del palo oggetto dell'invenzione risulta più facilmente comprensibile dopo un'analisi di dettaglio delle fasi costruttive che, con riferimento alla figura 2, saranno:

Fase 1: scavo del palo fino alla quota di progetto. Si prevede l'impiego delle tradizionali tecniche di perforazione tipiche dei pali trivellati,di massima con impiego di flui^ do stabilizzante all'interno del perforo (acqua, fango bentonitico, fango a base di polimeri,ecc.) Il diametro della perfora zione sarà normalmente almeno pari a 60 cm.Tpur se, in linea di. principiOj la metodologia proposta è applicabile a^diametri anche inferiori.

Fase 2:posa in opera all'interno della perforazio ne del tubo PI, chiuso alla base da un fondello L1 che costituì sce a sua volta la parte superiore della cella di precarica C;; il suo diametro sarà di 10-14 cm. inferiore a quello della perforazione.A seconda della lunghezza esso potrà essere costituì to da uno o più spezzoni da collegarsi in opera con saldature o simili; sarà opportuno scegliere le dimensioni di ciascun spezzone in modo tale per cui possibilmente nessuna giunzione ricada in corrispondenza delle zonedi futuro allargamento di cuial la fase 4.

Per evitare problemi di gallegiamento, il tubo ver rà man mano riempito di acqua.Qualche centratore fissato allo : esterno dello stesso tubo permetterà di ottimizzarne il posizio namento rispetto alle pareti del foro.Una volta raggiunto il fondo, esso vi sarà solidamente ancorato a mezzo dello sperone SF (vedere figura 1),conficcandovelo dopo averlo lasciato cade re dall'altezza di qualche decimetro oppure applicando un peso aggiuntivo in sommità.

Essendo importante evitare la formazione di deposi ti coesivi al di sotto della cella di precarica, si preferirà, se possibile, la perforazione ad acqua o si impiegherà il fango bentonitico adottando tutte le precauzioni che impediscono l'ac cumulo del flocculato.sul fondo; in quest'ultimo caso sarà buo-. na norma procedere all'intera sostituzione del fango di perfora zione con altro fresco, subito prima della cosa in opera della mierino metallico.

La cella di precarica C verrà mantenuta,sempre pie na di acqua; man mano che si cala il lamierino,principale sul fondo, si allungheranno anche i due robusti tubi di iniezione A e B di cui alla figura 1, solidarizzandoli al primo con qualche punto di saldatura.Una volta raggiunta la quota vicina a quella di fondo foro, i due tubi A e B dovranno essere chiusi, in_ modo da evitare lo schiacciamento della cella al contatto con il fondo foro.

Lo spessore del lamierino principale dovrà essere Verificato per le pressioni orizzontali attese dopo la fase 4, nell'ipotesi che il suo interno sia totalmente vuoto (cosa che . si verificherà almeno immediatamente prima del getto);esso potrà anche essere variàbile lungo il fusto, in relazione alle di) verse pressioni attese in corrispondenza dei vari tratti ('àllar gati" o meno) o delle eventuali necessità di predisporre sezio ni particolarmente rinforzate nei riguardi delle sollecitazioni flessionali esterne.

Fase 3:solidarizzazione del tubo PI alle pareti ", della perforazione.Essa avverrà per riempimento dell'intercape dine (il cui spessore minimo sarà garantito dai distanziatori ; esterni di cui al punto b) con boiacca di cemento piuttosto fluì da, immessa dal basso a mezzo di 3-4 tubi flessibili calati sul fondo durante la fase precedente insieme al tubo PI.

La cella di precarica C dovrà anche in questa fase essere mantenuta piena di acqua e con i due tubi A e B dico municazione con l'esterno chiusi (in modo da risultare pratica mente incompressibile anche nel caso di "aggiramento" dello sperone di fondo SF del tubo PI da parte della boiacca di sigil_ latura).

Man mano che il riempimento procede (con pompaggio uniforme su tutte le bocche di alimentazione) i flessibili ver ranno sollevati,mantenendo una inflessione minima all'interno della boiacca di circa 1,5 m.

Fase 4: introduzione all'interno del tubo PI di ap posito attrezzo allargatore, in grado di esercitare su tratte di altezza prestabilita elevate pressioni radiali (dell'ordine anche di 100-500 atm.), capaci di plasticizzare a freddo l'acciaio del lamierino (deformando nel contempo i materiali ad es so circostanti) fino a far assumere al tubo metallico un diame tro del 10-20% superiore a quello originario.Sarà opportunoche tale operazione venga effettuata con la malta di sigillatura esterna al lamierino ancora relativamente fresca, in modo tale per cui essa possa meglio adattarsi alla variazione di forma ini posta, senza eccessiva frantumazione.

Le valvole di testa dei due tubi A e B dovranno ri manere aperte (con aggiunta di liquido)per seguire senza pròblemi l'allargamento delle sezioni del lamierino prossime alla base.

Si noti che:

- per diametri del lamierino superiori a 70-80 cm., la posizione finale di quest'ultimo nelle zone di allargamento sarà al di là del perimetro iniziale di scavo.

- l'allargamento indotto comporta nel terreno circostante al palo non solo il totale recupero delle pressioni orizzontali preesistenti allo scavo,bensì il raggiungimento di valori molto elevati delle stesse,prossimi a quelli limite di "espansione della cavità cilindrica" (come facilmente dimostrabile esaminando ad esempio l'andamento delle prove eseguite con pressiometro Menard o simili).

- la diminuzione di volume del tubo PI dopo 1'alien tanamento dall'attrezzo allargatore non supera valori dell'ordine di 1-2%, talmente limitati cioè da non poter influì re in maniera troppo penalizzante sulle pressioni orizzontali esterne sviluppatesi nel corso della precedente espansione.

Se ne può concludere pertanto che le tensioni oriz zontali residue (agenti cioè sul sistema malta di sigillatura/ tubo PI) al termine della fase 4 saranno ancora molto elevate e comunque di gran lunga superiori a quelle normalmente misurabili attorno al fusto di pali trivellati dello stesso diametro.

Fase 5:posa in opera dell'eventuale armatura aggiun tiva e riempimento del tubo PI per getto dall'alto del calcestruz zo (si potrà)lmpiegare un tubo convogliatore della.lunghezza di 2-3 m.,munito di imbuto alla testa).Si raccomanda di aggiunge re all'impasto un additivo leggermente espansivo (in grado di produrre nel_tempo_una variazione di volume inferiore a 1%), in modo tale da recuperare la modesta diminuzione di diametro conseguente all'allontanamento dell'allargatore

La resistenza caratteristica del calcastruzzo verrà scelta in funzione delle necessità globali di resistenza del la sezione del palo, tenuto conto della sua possibile collabora zione con l'acciaio del tubo PI.

Durante tutta questa fase le valvole di testa dei due tubi A e B di cui alla figura 1 dovranno essere mantenute ; chiuse.

Fase 6: apertura delle due valvole di testa deide tubi A e B e irrmissione di miscela (di acqua e cemento)molto fluida dalla valvola A, fino alla sua fuoriuscita da B.Una voi ta sicuri che l'intero sistema è pieno di boiacca,si chiuderà: la valvola B, aumentando contemporaneamente la pressione in A; si manterrà nel contempo sotto controllo il livello della testa del palo,che tenderà ad innalzarsi al crescere della pressione nella cella di precarica alla base.Quest'ultima,essendo conte nuta tra il tubo PI ed il terreno del fondo foro, tenderà a com primere quest'ultimo fino a conferirgli caratteristiche di aden samento e rigidezza decisamente superiori a quelle originarie. E' da notare che il sollevamento del palo è contrastato dalle elevate tensioni di connessione orizzontale lungo il fusto impo ste.durante le precedenti fasi costruttive;è presumibile per-' tanto che si possano raggiungere elevate pressioni all'interno della cella, con marcato miglioramento delle caratteristiche di deformabilità globali del palo sotto l'effetto dei carichi as-' siali di esercizio.Tale caratteristica è tra l'altro essenziale per il buon sfruttamento della elevata capacità portante finale conferita all'elemento;è evidente infatti che la messa ' in pressione della base comporta uno spostamento verso l'alto del palo relativamente al terreno e pertanto un incremento del la sua capacità portante per attrito laterale. In altre parole: la mobilitazione di alte pressioni all'interno della cella di precarica alla base,pur lasciando invariata la capacità portari te finale disponibile, comporta un trasferimento della resisten za del terreno circostante alla punta del palo (mobilitabile con rilevanti spostamenti) al fusto del palo stesso,con una conseguente significativa diminuzione di cedimento, a parità di cari co assiale esterno applicato.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Palo ad elevata capacità portante, applicabile ad elementi cilindrici scavati con le tecniche tradizionalmente utilizzate per i pali trivellati,caratterizzato dal fatto di essere costituito da: - un tubo cilindrico PI in lamierino di acciaio di modesto spessore (3-10 rrm.) chiuso alla base da un fondello LI, che costituisce a sua volta la parte superiore di una cella di precarica C; il suo diametro sarà di(10- 14 cm.)inferiore a, quello della perforazione.A seconda della lunghezza esso potrà essere costituito da uno o più spezzoni da collegarsi in opera con saldatura o simili; - un secondo lamierino di protezione L2 che costi tuisce la parte inferiore della cella di precarica C.Le superfici S delle parti superiore ed inferiore della cella di precarica C sono protette da uno strato in gonna o in tessuto geotes sile di elevata resistenza; ' - due tubi di iniezione A e B solidarizzati al tu· bo PI con qualche punto di saldatura e collegati con la cella di precarica C; - uno sperone SF di fissaggio al terreno di fondo scavo. - strato di cemento a riempimento dell'intercapedi ne tra le pareti della perforazione ed il tubo PI e calcestruzzo a riempimento dell'interno del tubo PI. _ 2.- Procedimento di posa del palo secondo la riven dicazione 1, caratterizzato dal fatto, che viene effettuato l'allargamento per plasticizzazione a freddo del tubo PI inserito all'interno della perfora zione, allo scopo di ottenere sia significative variazioni (14-20%) della sezione del palo alla base e lungo il fusto sia di sollecitare su tutto il tratto espanso pressioni orizzontaliper manenti di gran lunga più elevate di quelle preesistenti. _ 3.- Procedimento di posa del palo secondo la riven dicazione 1± caratterizzato dal fatto, che l'allargamento per plasticizzazione a freddo del tubo PI viene effettuato mediante introduzione all'interno del tuno PI di apposito attrezzo aliar gatore, in grado di esercitare su tratte di altezza prestabilita elevate pressioni radiali (dell'ordine anche di 100-200 atm.), capaci di plasticizzare a freddo l'acciaio del tubo PI (deforman do nel contempo i materiali ad esso circostanti),fino a far as sumere al tubo PI un diametro del 10-20% superiore a quello ori ginario. 4.- Procedimento di posa del palo secondo la riven dicazione 1,caratterizzato dal fatto, che attraverso la messa in pressione della cella di precarica C (a getto del palo completato)è possibile applicare al terreno posto all1intorno della stessa rilevanti pressioni verticali. 5.- Procedimento di posa del palo secondo la riven dicazione 1, caratterizzato dal fatto, che il controllo della pressione della celia,di precarica C.durante la posa del palo e la messa in pressione della cella di precarica.C (a getto delpalo completato)viene effettuata me- ' diante i due tubi A e B, solidarizzati al tubo PI con qualche punto di saldatura e collegati.con la cella di precarica C. Procedimento di posa del palo secondo la riven dicazione 1 caratterizzato dal fatto che,una volta,raggiunto il fondo, il tubo PI vi sarà solidamen te ancorato a mezzo dello sperone SF,conficcandovelo dopo aver lo lasciato cadere dall'altezza di qualche decimetro oppure applicando un peso aggiuntivo in sommità.