Progetto di un sistema di monitoraggio geotecnico e

PROGETTAZIONE ED ESECUZIONE DEL MONITORAGGIO
TOPOGRAFICO E GEOTECNICO DEL COSTRUENDO NUOVO CENTRO
CONGRESSI ITALIA - LA NUVOLA DI FUKSAS –
NEL QUARTIERE EUR DI ROMA
I parte
Ing. RICCI Paolo *
Geom. BRILLANTE Claudio **
Premessa:
Nell’ambito dei lavori di realizzazione del Nuovo Centro Congressi Italia (NCCI), nel quartiere EUR di
Roma, è stato necessario predisporre un sistema di monitoraggio finalizzato al controllo e verifica,
rispetto alle attese progettuali, dell’efficacia del mantenimento delle condizioni di sicurezza per la
pubblica incolumità, di persone e cose, poste e/o interferenti all’intorno del cantiere. Per questa
finalità, già in fase di progetto esecutivo, era indicata la necessità di un sistema di monitoraggio, sia di
superficie (topografico) che di profondità (geotecnico), di cui è stata necessaria una revisione per
renderlo congruente alle necessità del progetto costruttivo. Infatti, a titolo di esempio, mentre per la
porzione di monitoraggio geotecnico si prescrivevano specifiche attrezzature da utilizzare
(inclinometri, assestimetri, ecc.) e precise tolleranze di misura (alcuni decimi di millimetro), per la
porzione di monitoraggio topografico non si davano indicazioni altrettanto esaurienti e tutto era
sintetizzato e definito nelle sole due righe appresso riportate:
“…L’appaltatore dovrà anche installare delle mire fisse sui prospetti degli edifici prospicienti lo scavo e
sul cordolo di collegamento dei diaframmi (una mira ogni dieci metri)…”
Il presente articolo descrive la fase progettuale esecutiva del monitoraggio effettivamente
realizzato; la descrizione dettagliata delle tecniche, delle metodologie e dei risultati ottenuti sarà
oggetto di altre specifiche note.
Progetto di un sistema di monitoraggio geotecnico e topografico.
ELEMENTI VALUTATI PRIMA DELLA REDAZIONE DEL PROGETTO
Contesto
Il Nuovo Centro Congressi Italia (NCCI) è una realizzazione dell’Ente EUR S.p.A. progettata dell’Arch.
Massimiliano Fuksas; tra gli edifici più rappresentativi della Roma moderna, è costruito dalla Società
Italiana per Condotte d’Acqua S.p.A. di Roma. Il progetto è comunemente noto come “la Nuvola di
Fuksas”.
*
Ing. RICCI Paolo – Coordinatore delle attiv ità di monitoraggio - Ufficio Progettazione Gallerie de lla Società
Italiana Per Condotte d’Acqua S.p.A. – ROMA – www.condottespa.it – [email protected]
** Geo m. BRILLANT E Claudio - Amm. Unico e Direttore Tecnico de lla GT C Geodesia Topografia Co llaudi srl – Isernia
www.gtcsrl.co m – [email protected]
Il sito di realizzazione è nel contesto urbano del quartiere EUR ed è il terreno posto tra la Via C.
Colombo, Viale Europa, Viale Shakespeare e Viale Asia; l’estensione complessiva del lotto di circa
31200 mq (238x131 m circa).
Insistono lungo il fronte di Viale Europa gli edifici dismessi del Ministero delle Finanze e porzione di
quelli in uso dal Ministero del Lavoro, lungo Viale Shakespeare due condomini e l’Hotel Dei
Congressi, lungo Viale Asia l’edificio del Ministero del Commercio con L’Estero, del Ministero dei
trasporti e quello che ospita il Commissariato di Pubblica Sicurezza; lungo la Via C. Colombo gli edifici
del Ministero delle Poste. Completano l’intorno la viabilità cittadina aperta al pubblico transito con
tutta la rete dei servizi e sottoservizi normalmente presenti in un contesto molto urbanizzato.
Il progetto del Nuovo Centro Congressi
Il progetto del Nuovo Centro Congressi Italia (NCCI) prevede la realizzazione di:
-
al piano -2 un garage
al piano -1 una sala congressi con 7000 posti a sedere
al piano 0 una teca in acciaio e vetro di 230 per 65 alta 39 metri circa.
la teca al suo interno contiene “la nuvola”, una sala congressi con 1800 posti a sedere
un albergo di 17 piani, “la lama”, completa l’infrastruttura.
La struttura di contenimento per permettere lo scavo delle fondazioni, si sviluppa lungo tutto il
perimetro del lotto ed è costituita da 267 diaframmi di 2,50 m per 1. Le fondazioni, in calcestruzzo
armato, sono a quota meno sedici metri circa dal piano stradale e sono costituite da pali di un metro di
diametro con soprastante platea alta 130 centimetri; ugualmente in calcestruzzo armato sono le
strutture fino a quota del piano stradale mentre, quelle in elevazione sono in acciaio.
A titolo indicativo seguono le foto del progetto reperibili sui siti dell’Ente EUR.
Relativamente al monitoraggio, nel progetto esecutivo è prescritto:
-
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Eseguire operazioni di monitoraggio per tutta la durata dell’appalto previsto in tre anni;
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-
-
Sezioni da monitorare ubicate in Viale Asia, in Viale Europa, Viale Shakespeare e Viale
Colombo. Esternamente al perimetro della paratia le sezioni saranno materializzate e
attrezzate con la seguente strumentazione: inclinometri, estensimetri, piezometri;
internamente al diaframma con inclinometri, celle di carico sui tiranti e celle estensimetriche
sulle armature dei diaframmi;
La sensibilità degli estensimetri e degli inclinometri non dovrà essere inferiore a un decimo
di millimetro per poter valutare con precisione i cedimenti delle paratie che dovrebbero
essere compresi tra i 25 e i 40 mm.
PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI MONITORAGGIO
Lo scopo del monitoraggio è quello di verificare l’evoluzione delle deformazioni delle strutture esistenti
e quelle da realizzare, rispetto ad una soglia di attenzione e una di allarme, superate le quali, devono
essere avviate le attività progettuali atte a limitare e contenere le deformazioni nelle stesse strutture
con cadenza da valutare via via il procedere dei lavori.
Le soglie sono state così suddivise:
-
soglia di attenzione compresa tra nessun movimento ed il raggiungimento del limite di
tolleranza;
soglia di allarme al superamento del limite di tolleranza.
L’attenta analisi del progetto del NCCI in generale e delle opere di contenimento dello scavo di
fondazione in particolare, lo studio geologico dell’area e il contesto del sito di realizzazione hanno
definito le grandezze da monitorare; grandezze propedeutiche alle scelte delle tecniche, della
metodologia e delle strumentazioni utili per impostare, programmare ed eseguire il monitoraggio.
Le grandezze individuate sono:
-
Grandezze da monitorare durante la realizzazione dei diaframmi e dello scavo per
raggiungere la quota delle fondazioni:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Deformazione della superficie topografica
Deformazioni degli strati di terreno profondi
Rotazioni, distorsioni e cedimenti o innalzamento delle strutture degli edifici interferenti
Deformazione dei servizi e sottoservizi
Deformazione della struttura di contenimento degli scavi
Variazione del livello idrico e della superficie della falda
-
Grandezze da monitorare a scavo eseguito e durante la realizzazione delle fondazioni:
g) monitoraggio del fondo scavo finalizzato a verificare eventuali innalzamento dello stesso
h) monitoraggio delle temperature dei getti massivi dei solettoni costituenti la platea di
fondazione
i) monitoraggio dei movimenti dei solettoni di fondazione una volta realizzati.
*
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per la cui definizione sono stati individuati metodi topografici (punti a), c), d) ed e)) e geotecnici (punti
b), d), e) ed f)).
In dettaglio:
La misura delle grandezze di cui al punto a) sono di tipo topografico 1D attraverso la misura
cadenzata nel tempo di sezioni trasversali alla paratia opportunamente materializzate.
Le misure delle grandezze di cui al punto b) sono di tipo geotecnico attraverso l’uso di assestimetri ed
inclinometri.
assestimetro a 4 basi
tub o inclinom etrico
Le misure delle grandezze di cui al punto c) sono di tipo topografico 3D. La rotazione e l’inclinazione
degli edifici definita attraverso l’utilizzo di inclinometri biassiali, da GPS opportunamente
ingegnerizzati, mire fisse e capisaldi di livellazione su ogni edificio monitorato.
m ira fissa su edificio
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GPS su edificio
Le misure delle grandezze di cui al punto d) sono di tipo topografico 3D e geotecnico, direttamente
correlate e dipendenti dalle risultanze delle deformazioni di cui al punto a) e b).
Le misure delle grandezze di cui al punto e) sono di tipo topografico 3D e geotecnica 1D e 2D; quelle
topografiche con mire fisse poste sul cordolo di testa e lungo la faccia della paratia di contenimento
dello scavo,
m ira su cordolo della paratia
m ira sul cordolo della paratia
quelle geotecniche con:
-
*
Inclinometri posti direttamente nei diaframmi e immediatamente a tergo degli stessi;
barrette estensimetriche per verificare le tensioni/deformazioni in corrispondenza delle
massime sollecitazioni delle armature dei diaframmi;
celle di carico predisposte sulle teste di ancoraggio dei tiranti per la verifica dello sforzo
assiale.
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tubo inclin om etrico nel diaframm a della paratia
cab laggio cavi lettura b arretta estensiem trica
Le misure delle grandezze di cui al punto f) sono di tipo geotecnico 1D per valutare gli effetti degli
scavi a breve e lungo termine sul regime della falda attraverso l’utilizzo di freatimetro.
Le misure delle grandezze di cui al punto g) di tipo geotecniche e topografiche 1D.
Le misure delle grandezze di cui al punto h) di tipo geotecnico.
centralina di registrazione e controllo dei term ometri
configurazione termom etri
Le misure delle grandezze di cui al punto i) di tipo topografico 1D
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caposaldo m onitoraggio solettone di fondazione
In aggiunta, sulla base dei testimoniali di stato, è stata valutata la necessità di introdurre il controllo
dell’evoluzione dei quadri fessurativi di lesioni preesistenti e/o che si dovessero aprire negli edifici
interferenti e/o nella struttura di contenimento degli scavi, via via lo svilupparsi dell’avanzamento dei
lavori.
sensore estensimetrico
Individuate le grandezze da monitorare è stato necessario definire la tipologia del monitoraggio,
manuale e/o automatica, direttamente correlate e dipendenti dalla tempistica di fruizione dei risultati
derivati dalle singole misurazioni.
Monitoraggio manuale per la definizione delle grandezze di cui ai punti a), b), c), e), f), g), ed i).
Monitoraggio automatico per la definizione delle grandezze di cui ai punti c), e) ed h).
Considerato il contesto dell’area di realizzazione, acquisita e valutata la complessità del progetto,
definite le grandezze e la tipologia di monitoraggio, è stato possibile stilare il piano di monitoraggio.
PIANO DI MONITORAGGIO
Il piano di monitoraggio comprende:
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a) Rete d’inquadramento topografico estesa a tutta l’area all’intorno della zona in cui dovrà
sorgere il NCCI.
GPS ed inclinometro biassiale di alta precisione
b) Reticolo di controllo topografico esteso alle aree prospicienti gli edifici potenzialmente
interferenti su via Shakespeare e viale Asia e collegato con il monitoraggio topografico dei
fabbricati stessi.
c) Sezioni strumentate per il controllo geotecnico comprendenti:
- esternamente al perimetro della paratia: inclinometri ed assestimetri multibase;
- internamente al diaframma: inclinometri, barrette estensimetriche sulle armature e celle di
carico sui tiranti.
d) Verticali di misura del livello di falda superficiale e profonda comprendenti: celle di Casagrande
con misura elettrica della pressione.
In particolare, su Viale Shakespeare e su Viale Asia, al fine di ricostruire la deformata del terreno a
tergo delle paratie alla distanza entro la quale sono attese le deformazioni del terreno più significative,
si sono individuati gli allineamenti di maggiore interesse, disposti ortogonalmente alla paratia e sono
stati previsti:
-
allineati in successione un tubo inclinometrico e 3 assestimetri a 4 basi lunghe;
3 CS di controllo topografico.
Nello specifico di Viale Shakespeare gli allineamenti strumentati sono disposti in corrispondenza degli
assi agli edifici più prossimi e completati da allineamenti di punti topografici di superficie. Nello
specifico di Viale Asia gli allineamenti strumentati sono disposti in corrispondenza dell’edificio della
Polizia e dell’edificio del Ministero del Commercio con L’Estero. Su Viale Europa e Viale C. Colombo
gli allineamenti, strumentati con un tubo inclinometrico ed un assestimetro a tre basi, sono
uniformemente disposti ad interasse di circa 100 m.
Strumenti di misura
Per il monitoraggio topografico l’attrezzatura individuata è costituita da:
-
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GPS modello LEICA GMX 901
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-
Inclinometri bi-assiali di elevata precisione modello LEICA NIVEL serie 200
Teodolite informatizzato motorizzato di alta precisione modello LEIC A TC2002 e TC A2003
Livello di precisione elettronico modello LEICA NA3003 e DNA03
Stadie in acciaio INVAR a codici a barre
Mire fisse costituite da appositi microprismi per monitoraggio poste lungo il perimetro della
paratia di contenimento ogni 20m circa e 4 sulla facciata di ogni singolo edificio prospiciente
lo scavo
Accessori vari anch’essi modello LEIC A
inclinom etro biassiale di alta precisione Leica Nivel
staz ione totale di altissim a precisione Leica TCA2003
Capisaldi topografici
Sono previste due tipologie di capisaldi topografici:
-
Caposaldo orizzontale utilizzato per il monitoraggio degli spostamenti verticali del piano
campagna: apposita borchia metallica a testa semisferica infissa nel terreno e ad esso
ancorata tramite resina bicomponente;
m aterializz az ione di caposaldo
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-
caposaldo verticale posto in corrispondenza dello spiccato delle strutture di elevazione degli
edifici (pilastri in c.a. o muri portanti) costituito da un cilindro in acciaio inox tornito su cui
poggiare le stadie in invar.
Per il monitoraggio geotecnico:
Strumenti di misura geotecnici installati all’esterno del perimetro delle paratie:
- per gli allineamenti su Viale Shakespeare e Viale Asia perforazioni a - 43.00 m dal piano campagna
per l’installazione degli apparati di misura e controllo disposti esternamente al perimetro della paratia
- per l’istallazione di quelli su Viale Europa e Viale C. Colombo a - 37.00 m.
Le stazioni fisse di misura ubicate nelle posizioni appresso specificate:
Su viale Shakespeare ogni stazione di misura sarà posta ad una distanza non superiore a 5.00-8.00
m dall’edificio da monitorare.
Le sezioni principali saranno composte da:
- n. 1 tubo inclinometrico posto in prossimità del diaframma ad una distanza non superiore ad un
metro e da n. 1 a 3 assestimetri verticali a 4 basi.
La sensibilità degli assestimetri multibase e degli in clinometri è dell’ordine di alcuni decimi di
millimetro per poter valutare, con precisione, i cedimenti delle paratie che dovrebbero essere compresi
tra i 25 e i 40 mm. Ogni estensimetro a base lunga è dotato di quattro aste di misura ancorate a 5, 15,
25 e 35 m.
La posizione degli strumenti è scelta in maniera tale da non interferire con le attività di cantiere,
evitando che gli spostamenti dei mezzi in transito arrechino danno o disturbo agli strumenti e alle
misure.
tubo inclinometrico
In corrispondenza dei 4 angoli e delle mezzerie dello scavo di Viale Asia e Viale Europa saranno
ubicate verticali attrezzate con celle piezometriche tipo Casagrande per il controllo di eventuali
variazioni del livello piezometrico della falda superficiale al di sopra delle argille (a quota -17 dal piano
campagna su Viale Asia e -14 su Viale Europa). La falda presente nelle ghiaie non è interessata dai
diaframmi per cui non è monitorata.
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Tubi inclinometrici installati all’interno di alcuni diaframmi per la verifica deformativa opportunamente
sigillati alle estremità.
La precisione delle misure inclinometriche sarà dell’ordine di alcuni decimi di millimetro.
Strumentazione per misure tensionali nelle armature dei diaframmi.
Il controllo dello stato tensionale all’interno dei diaframmi nelle varie fasi di scavo sarà condotto
utilizzando barrette estensimetriche.
Le barrette estensimetriche da installare sulle armature dei diaframmi: andranno poste nei punti di
maggiore sollecitazione.
barretta estensim etrica a corda vib rante
Le barrette presentano un trasduttore detto “a corda vibrante” che è costituito da un cilindro che
alloggia: la corda vibrante in acciaio lunga 150mm, la bobina di eccitazione ed un sensore di
temperatura. L’asse del trasduttore è disposto parallelamente alla direzione delle tensioni che si
desidera monitorare. Questa apparecchiatura sarà legata saldamente tramite una staffa alle armature
correnti del diaframma.
Strumenti di misura del tiro sui tiranti.
Il 5% dei tiranti per ogni lato sarà integrato con celle di carico per il monitoraggio di eventuali variazioni
del tiro iniziale applicato.
cella di carico su tirante
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PERIODICITA’ DELLE MISURE
L’installazione della strumentazione in foro, prevista all’esterno del perimetro di scavo (inclinometri,
assestimetri e piezometri), sarà eseguita prima dell’inizio dell’esecuzione dei diaframmi afferenti, ogni
sezione con anticipo di almeno 15gg al fine di permettere la maturazione della malta di ancoraggio e
la lettura di 0.
Le mire topografiche sugli edifici e sul piano campagna saranno collocate almeno una settimana
prima dell’inizio dello scavo dei diaframmi.
Le letture successive saranno eseguite ad ogni fase sensibile allo scopo di seguire costantemente
l’effettiva risposta dell’opera privilegiando le fasi di approfondimento dello scavo che seguiranno la
tesatura dei diversi livelli di tiranti. Altre misure potranno essere necessarie secondo la necessità.
In ogni caso si indica la seguente tempistica di misurazione:
- nel corso dell’esecuzione dei diaframmi;
- nel corso dello scavo fino al primo livello di tiranti;
- nel corso dell’esecuzione dei tiranti del 1° livello ;
- nel corso dello scavo fino al secondo livello di tiranti;
- nel corso dell’esecuzione dei tiranti del 2° livello;
- nel corso dello scavo fino al terzo livello di tiranti e/o fondo scavo;
- nel corso dell’esecuzione dei tiranti del 3° livello;
- nel corso dell’esecuzione del solettone di fondo.
In tutte queste attività si individuerà per ciascun lato del perimetro due fasi di misura corrispondenti
rispettivamente all’esecuzione del 50% e del 100% dell’attività specifica.
Nella fase di realizzazione del solettone di fondo scavo le misure si eseguiranno con cadenza
bimensile fino a completamento della maturazione. Successivamente dovranno essere eseguiti
controlli con cadenza bimestrale fino al completamento delle strutture interrate (18 mesi).
cantiere - struttura portante della nuvola (febbraio 2011)
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