Analisi sperimentale e simulazione numerica dell’efficienza di strutture di ritenuta per il contenimento delle colate detritiche.

Abstract

In questo lavoro è stata indagata e analizzata l’efficienza degli interventi di tipo strutturale con particolare attenzione alle briglie selettive realizzate in funi di acciaio. La progettazione di queste strutture non è soggetta a specifica normativa nel caso di fenomeni di colata e, al momento, sono poche le evidenze scientifiche che garantiscono l’installazione e l’utilizzo di questo tipo di barriere con adeguati fattori di sicurezza. Questa incertezza non è legata alle caratteristiche meccaniche delle barriere ma, piuttosto, ad una difficile previsione e modellazione sia della forza sviluppata al momento dell’impatto della colata con la struttura (funzione del materiale, del grado di saturazione, velocità del fronte etc), sia di come questa forza si distribuisca sugli elementi costituenti l’opera di ritenuta stessa (montanti, freni, rete). Per analizzare al meglio quanto descritto sopra, la ricerca è stata condotta seguendo tre diversi approcci. 1. Attività di laboratorio L’attività di laboratorio ha avuto come scopo, in primo luogo quello di investigare e verificare quale modello potesse essere applicato per la stima della spinta indotta da una colata su una struttura. La realizzazione di una attrezzatura sperimentale, seppur semplice ha permesso di investigare sia l’evoluzione dell’impatto sia di stimare la spinta esercitata da un fronte di colata su una struttura rigida. 2. Test in scala naturale La prova di impatto è stata realizzata all’interno di una cava sita in Pieve d’Alpago (BL) modellando artificialmente un canale, installando a valle dello stesso una barriera di dimensioni 6x20 m e mobilitando il materiale utilizzando i mezzi di cava messi a disposizione. Sono state installate 7 telecamere ad alta definizione 2 delle quali impostate in visione stereoscopica per poter ricostruire la deformazione tridimensionale della rete definendo così un nuovo sistema dinamico di acquisizione immagini per l’analisi della deformazione tridimensionale della rete. 3. Modellazione numerica Tramite il software ad elementi finiti Straus7 sono state eseguite back analysis delle prove di laboratorio che hanno permesso di ricostruire con buona approssimazione l’andamento della spinta dinamica ottenuto nelle prove sperimentali. Lo schema di carico così ottenuto è stato utilizzato per simulare la prova realizzata in sito. In questo caso un modello numerico della rete reale è stato realizzato. L’analisi in Straus7 ha permesso di ricostruire in buona approssimazione le deformazioni della barriera e, soprattutto, l’andamento delle reazione negli ancoraggi. Infine vista la necessità di fornire uno strumento utile per il design di queste strutture è stato sviluppato un metodo di analisi strutturale semplificato per le barriere realizzate in funi d’acciaio, basato sulle equazioni di equilibrio delle funi in condizioni di grandi deformazioni. Tale metodo permette di stimare per ciascun cavo le tensioni sviluppate, le deformazioni, la forza della colata impattante e l’energia dissipata dalla barriera.