The Structural Engineer's Corner

Eng. Onorio Francesco Salvatore

Tubazioni interrate IV: errori comuni nello scavo della trincea e nel calcolo del carico agente

Written By: Francesco Salvatore Onorio - Oct• 16•11

Questo articolo è incentrato su un errore diffuso durante la posa in opera di tubazioni interrate. In questa fase, infatti, vi sono due esigenze contrastanti:

  1. avere pareti quanto più orizzontali possibili in modo da ridurre i rischi di crolli e lavorare in sicurezza;
  2. avere pareti quanto più verticali possibili in modo da ridurre il carico da trincea larga.

Gli errori comuni riguardano proprio l’esagerare nell’una o nell’altra scelta. Infatti:

  1. pareti eccessivamente verticali, senza adeguati puntallamenti, mettono a rischio l’incolumità degli operai durante la posa;
  2. pareti eccessivamente orizzontali incrementano in maniera eccessiva la larghezza Bd della trincea dando luogo a carichi molto elevati.

Molto spesso l’errore 2 è accompagnato anche da una misura non corretta della larghezza Bd. Se ci riferiamo alla trincea (fosso) di Marston, ovvero quella molto stretta scavata in terreno naturale indisturbato, vediamo che la larghezza Bd è univoca e facilmente individuabile:

La scelta è dunque ovvia, in quanto le pareti sono perfettamente verticali.

Ma nel caso di pareti inclinate, qual è la larghezza della trincea? Abbiamo 3 opzioni:

  1. larghezza misurata alla base della tubazione (minima);
  2. larghezza misurata alla sommità della trincea (massima);
  3. larghezza misurata ad una quota intermedia alle precedenti.

Un errore comune, assolutamente a svantaggio di sicurezza, consiste nell’assumere la base della trincea come larghezza di calcolo Bd. Di contro, assumere la larghezza misurata in sommità della trincea non solo comporta un calcolo molto restrittivo (carichi elevatissimi) ma non rappresenta nemmeno la fisica reale del problema.

La prima opzione è molto diffusa quanto errata – talvolta adottata anche con cognizione di causa per fare in modo che le verifiche tornino più facilmente.

La larghezza Bd reale è invece posta ad una quota intermedia e, in particolare, in sommità della tubazione (nel caso di ricoprimento uniforme, altrimenti il discorso deve tener conto di altre variabili).

Riferiamoci allo schema che segue:

Quello mostrato è l’esempio di una trincea ben proporzionata. Nel realizzarla è stata posta attenzione sia alla sicurezza da eventuali crolli, sia alla statica della condotta sotto carico. La larghezza Bd viene misurata sulla sommità della tubazione e prende il nome di Critical plane, ovvero Piano critico.

Quella proposta è la situazione migliore possibile? No, in realtà tutto è perfettibile. Nello schema che segue, indicato con (b), vi è una ancora maggiore cura per il dettaglio:

Lo schema (b) è stato adottato per la trincea mostrata nella foto di apertura dell’articolo.

Laddove il terreno lo consenta, è possibile anche avere pareti verticali o sub-verticali, lasciando comunque l’idoneo spazio per gli operatori, come mostrato nello schema (c):

Lo schema (c), nonostante l’allargamento, è comunque rischioso per la sicurezza degli operai. Un crollo può risultare fatale, anche se l’operatore viene solo parzialmente seppellito. Il colpo subito, la mancanza di ossigeno, la circolazione impedita dal carico, possono causare morte o danni permanenti. Qualora si voglia ricorrere a scavi del genere sono da prevedersi appositi accorgimenti di messa in sicurezza, anche con terreni aventi angolo di attrito molto elevato.

Vediamo ora uno schema errato:

Notiamo come il terreno (indisturbato) sia stato scavato con una pendenza 1:1 (45°). L’eccessiva attenzione nell’avere pareti sicure comporta il caricare in maniera eccessiva la tubazione. Possiamo notare, infatti, quanto sia grande ora la larghezza Bd, misurata, come da procedura corretta, in sommità della tubazione (si assume ricoprimento uniforme, altrimenti, come già detto, il discorso è leggermente diverso).

Come detto, spesso all’errore di avere trincee come quelle mostrate sopra si associa l’errore di misurare Bd alla base della trincea. In questo caso, quindi, anziché avere Bd = 2.7 m avremmo Bd = 1.37 m, ottenendo così un calcolo sballato ed assolutamente non sicuro.

In realtà, vi sono molti altri errori che possiamo commettere durante la posa ed una mancanza di attenzione per il singolo dettaglio può comportare problemi a progetti di centinaia di milioni di dollari. Ne cito brevemente alcuni, con la promessa di dedicare quanto prima articoli specifici per ognuno di essi. Ad esempio, guardando lo schema che segue notiamo un errore grossolano:

In pratica, la tubazione anziché essere poggiata sul fondo dello scavo risulta poggiata sui supporti discreti creati dal ringrosso dei tubi nelle connessioni. Non serve un ingegnere strutturista per notare lo schema di funzionamento simile ad una trave appoggiata-appoggiata.

Vediamo un altro schema:

Improper bedding” recita lo schema; infatti, il letto di posa non è idoneo. In genere si cerca di alloggiare il fondo su una superficie concava che segue perfettamente la curvatura della tubazione. L’angolo di supporto risulta infatti una grandezza molto importante nella statica delle tubazioni. In questo caso, invece, l’opera risulta caricata sull’arco superiore e reagisce mediante un singolo punto (linea) in cui si concentra tutta la reazione.

Vediamo un altro ancora:

In questo caso, la deformazione della tubazione è eccessiva in quanto il terreno ai lati non offre alcun supporto. La possibilità di avere leggere inflessioni è gradita, in quanto si consente l’instaurarsi dell’arching effect (vedi articoli precedenti), ma in questo schema tale deformazione diventa talmente marcata da far inflettere verso l’interno la sommità della tubazione.

Attenzione dunque alle dimensioni che inserite quando effettuate la verifica di una tubazione interrata e prestate attenzione anche a come le trincee vengono realizzate in cantiere.

Tornando a Bd, quelli di voi che usano il modulo Tubazioni interrate del PROCOID, realizzato dallo scrivente, devono inserire come larghezza di trincea la misura appena discussa.

PROCOID – PROgetto COstruzioni IDrauliche v. 1.3 (dimensionamento serbatoio, blocchi di ancoraggio, verifica statica tubazioni interrate, verifica alla massima pressione, verifica alla massima depressione)

 

 

Per chiarimenti, segnalazioni ed altro è possibile contattare l’autore a:

onorio@strutturista.com

Ing. Onorio Francesco Salvatore

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2 Comments

  1. Vittorio says:

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