Opere paravalanghe

OPERE DI DIFESA DALLE
VALANGHE
dott. ing. Mauro Gaddo
Interventi di tipo strutturale nella
zona di distacco
• Gli interventi di difesa di tipo strutturale nella zona
di distacco hanno lo scopo di impedire l’innesco
del meccanismo di distacco delle valanghe. Si
distinguono tre gruppi principali:
• a) provvedimenti contro lo scivolamento del
manto nevoso;
• b) barriere fermaneve;
• c) opere frangivento
Provvedimenti contro lo
scivolamento del manto nevoso
I provvedimenti contro lo scivolamento del manto
nevoso servono ad evitare la rottura del manto nevoso
e consistono nel modellare il profilo del pendio o
nell’aumentare la rugosità del terreno. Il loro impiego è
generalmente associato ad una adeguata operazione
di rimboschimento. Si distinguono tre gruppi principali:
• a) terrazzamenti e gradoni;
• b) soglie con ancoraggio a fune, pali infissi e cavalletti
treppiede;
• c) rimboschimento
Terrazzamenti e gradoni
• I terrazzamenti ed i gradoni si usano su
versanti moderatamente acclivi, in genere con
pendenza inferiore a 35°, dove il fenomeno di
trasporto della neve da parte del vento è
trascurabile e gli spessori massimi del manto
nevoso sono inferiori al metro e mezzo
Gradoni
Terrazzamenti
• Sono analoghi ai gradoni, da cui si
differenziano per il fatto che il materiale di
riporto è sorretto a valle da un manufatto (muro,
gabbioni); ciò consente la costruzione anche su
pendenze elevate ed una minore distanza tra
gli allineamenti
Terrazzamenti
Terrazzamenti
Soglie, pali e cavalletti treppiede
• Soglie, pali infissi e cavalletti treppiede si
utilizzano per aumentare la rugosità del terreno
e per ancorare gli strati di neve vicini al suolo,
su versanti di pendenza contenuta, in genere
inferiore ai 35°, e spessori del manto nevoso
inferiori al metro e mezzo
Soglie
Infissione di pali
Pendenza [°]
30
35
40
45
Distanza [cm]
200
150
120
90
Cavalletti
treppiede
Cavalletti
treppiede
Cavalletti
treppiede
Rimboschimento
• L’opera di rimboschimento è spesso associata
agli interventi precedenti, in quanto le giovani
piantine messe a dimora devono essere
protette dalle valanghe e dal movimento della
neve in generale. Il bosco svolge una preziosa
funzione di controllo delle valanghe,
prevenendone la formazione e ostacolandone il
movimento
Barriere fermaneve
• Le barriere fermaneve si utilizzano per ostacolare il
moto di scivolamento del manto nevoso per tutta la sua
altezza. Per tale motivo, in funzione anche della
tipologia, le loro dimensioni possono essere
estremamente diversificate. Le barriere si distinguono a
loro volta in strutture rigide ed elastiche. Si distinguono
tre gruppi principali:
• a) rastrelliere e ponti da neve;
• b) reti da neve
• c) strutture “ad ombrello”
Barriere da neve
le file situate a valle hanno i bordi coperti da quelle sovrastanti
Barriere da neve
per ostacolare lo sconfinamento di vicine valanghe a lastroni si possono
disporre, lungo il bordo della zona sistemata, al centro del normale
distanziamento L, delle opere supplementari
Barriere da neve
Barriere da neve
Barriere da neve
la caduta di cornici di neve può provocare danni alle barriere
Barriere da neve
nei tratti concavi le barriere possono essere completamente
sommerse dalla neve
Barriere da neve
le opere collocate nelle depressioni rischiano di essere
completamente ricoperte dal manto nevoso e danneggiate
Barriere da neve
L = fl Hk
Distanziamento
opere lungo il pendio
K⋅N
fl =
2 ⋅ cosψ ⋅ (sen ψ − cosψtgϕ )
Fattore di
distanziamento
Barriere da neve
Distanziamento
opere lungo il
pendio
Barriere da neve
H k ≥ H estr
le opere di stabilizzazione influenzano sensibilmente il
deposito della neve
Barriere da neve
H k ≥ H estr
fattore di
scivolamento
N
Barriere da neve
270 kg/m3, corrispondente
ad un altitudine di 1500m e ad una
esposizione ONO-ENE
densità della
neve di calcolo
 z

f c = 1 + 0.02 ⋅ 
− 15 
H k ≥ Hestr
100

coefficiente
d’altitudine fc
per altitudine superiore
a 1500 m
ad altitudini inferiori ai 1500 m si dovrà assumere fc = 1,
mentre oltre i 3000 m, fc = 1.3
Barriere da neve
2
H
S =γ ⋅
⋅K ⋅N
2
'
n
H k ≥ H estr
a
S =S ⋅
N ⋅ tgψ
'
q
'
n
2
Dk
G =γ ⋅
⋅ tgδ
2
Barriere da neve
In funzione della densità e
dell’angolo di attrito del terreno
2
H
'
Sn = γ ⋅
⋅K ⋅N
2
ρ (t/m³)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
K/sen2ψ 0.7
H k ≥ H0.76
estr
0.83
0.92
1.05
Barriere da neve
Distribuzione delle
pressioni della neve,
effettive e di calcolo
H k ≥ H estr
In pratica si sostituiscono le
pressioni marginali con un
sovraccarico costante equivalente
SR’, parallelo al pendio e ripartito
sul tratto ∆l a partire dall’estremità
Barriere da neve
S = f ⋅S
A
f r = (0.92 + 0.65 ⋅ N ) ⋅ ≤ (1 + 1.25 ⋅ N )
r
n
2
Il limite superiore vale per
H k ≥ H estr
fr : fattore marginale
un’opera isolata (A>>2m)
'
R
A DK
∆l = 0.60 ⋅ ≤
2
3
∆l è la lunghezza d’applicazione
del sovraccarico marginale SR’
Barriere da neve
R = S +G
'
N
'
N
'
N
RQ' = S Q' + GQ'
R = R
'
H k ≥ H estr
Si ammette che il punto di
applicazione della risultante R’ si
trovi a metà altezza dell’opera
' 2
N
' 2
Q
+R
R =S +G +S
'
N
'
N
'
N
'
R
Barriere da neve
h = 0.77 ⋅ H K
H k ≥ H estr
La seconda ipotesi di carico, considera
l’innevamento parziale della struttura
per un’altezza della neve h [m]
Barriere da neve
La risultante R’ [t/m] si assume invece uguale per modulo
e direzione a quella calcolata con la prima ipotesi di
carico, così come il fattore marginale fr e la lunghezza
d’applicazione ∆l.
h
•il punto di applicazione della risultante
= 0.385 ⋅ H K
2
R’ è più basso, ossia ad un’altezza
•la pressione specifica della neve [t/m2] è
maggiore, essendo aumentata del fattore
1/0.77=1.3
Rastrelliere e ponti da neve
• Le rastrelliere ed i ponti da neve sono strutture di tipo
rigido, costituite generalmente da un telaio portante in
legno o acciaio ancorato al terreno, sul quale viene
posizionata una griglia di elementi metallici o legname.
Questi ultimi possono essere collocati parallelamente
(ponti da neve) o normalmente (rastrelliere) alle curve
di livello. Nella pratica corrente queste opere possono
essere realizzate anche con altri materiali e altri schemi
statici, ma le tipologie sopradescritte si sono rivelate
più consone all’uso prescritto
Rastrelliere e
ponti da neve
Rastrelliere e ponti da neve
• Pur nell’impossibilità attuale di formulare un giudizio
definitivo sull’efficacia di ponti e rastrelliere, sia con
riferimento alla capacità di trattenuta che all’entità dei
danni a cui ciascun tipo di struttura è maggiormente
soggetta, osservazioni pluriennali sul campo hanno
dimostrato che:
• - la differente pressione che ciascun strato di neve
all’interno del manto trasmette alla griglia nelle
rastrelliere viene ripartita su tutti i travetti verticali,
mentre nei ponti è trasmessa in modo disomogeneo a
ciascuna barra (figura a);
Rastrelliere e ponti da neve
• - il fenomeno sopra evidenziato nelle rastrelliere si
verifica per qualsiasi altezza del manto nevoso. Nel
caso dei ponti, specie a primavera, alcune barre
risultano molto sollecitate, altre addirittura possono
essere scariche (figura b);
• - le differenti modalità di assestamento della neve sulle
strutture fanno si che la rastrelliera sia meno facilmente
sommersa nel caso di precipitazioni nevose fuori
dell’ordinario (figure c, d);
• - fra due barre di un ponte può verificarsi con più
frequenza uno scivolamento di neve (figura g);
Rastrelliere e ponti da neve
• - le precipitazioni nevose si accumulano più facilmente
sulle barre orizzontali (figura h);
• - dal punto di vista costruttivo, nelle rastrelliere è più
facile rinforzare le strutture di margine per tener conto
dell’eventuale sovraccarico.
• Ponti da neve e rastrelliere sono in ogni caso
comunemente ed indifferentemente utilizzati nel campo
ingegneristico. I primi sono realizzati prevalentemente
in acciaio, le seconde in legno.
Rastrelliere e
ponti da neve
Rastrelliere in legno
Ponti in acciaio
Rastrelliere in legno
Ponti in acciaio
Reti da neve
• Le reti da neve sono strutture di tipo elastico, nelle
quali la griglia è sostituita da una rete di acciaio zincato
tesa su montanti ancorati al terreno. Rispetto alle
strutture di tipo rigido, hanno il vantaggio di essere
leggere, poco impattanti e capaci di assorbire gli urti di
massi e blocchi di ghiaccio senza subire notevoli danni.
Per contro, molto più delicato è il dimensionamento
delle fondazioni, stante le forti sollecitazioni in gioco, e
scarsa è la capacità di trattenuta di scivolamenti di
neve molto soffice, a meno di non ridurre la dimensione
delle maglie
Reti da neve
Reti da neve
Reti da neve
Pannello secondario
Pannello principale
Reti da neve
Spine passanti
Fune di bordo
Reti da neve
Strutture “ad ombrello”
ERDOX
Betonform, mod. ERDOX
dim. Cm 360x310 ca. per
altezza neve con Dk=3,10 mt.
oppure Dk=3,60 mt. a
monoancoraggio
Strutture “ad ombrello”
Vela
Ridotti tempi di cantiere
Versatilità d'impiego
Perforazioni ridotte ad un solo
ancoraggio
Montaggio facile e veloce
Indipendenza dei singoli
elementi
Peso contenuto - circa 300 kg
Opere frangivento
• Le opere frangivento si utilizzano per modificare il
fenomeno dell’accumulo della neve trasportata dal
vento.
• Il deposito della neve sui versanti sottovento può
essere ridotto sensibilmente posizionando barriere
fermaneve nei ripiani sovrastanti.
• Le opere creano una perturbazione nel flusso del
vento che, ridotta la velocità, provoca il deposito della
neve trasportata nei pressi della barriera.
Opere frangivento
Opere frangivento
Per evitare la formazione di cornici si utilizzano:
• deflettori da vento: agiscono sul flusso del vento,
creando in tal modo una discontinuità di suddivisione
e di struttura nel manto nevoso circostante
• tettoie acceleratrici: in questo caso, sulla base del
principio di Venturi, le correnti subiscono
un’accelerazione e non depositano la neve dietro le
opere
Opere frangivento
Deflettore da vento
Opere frangivento
Principio di
funzionamento della
tettoia acceleratrice
Opere
frangivento
Deflettori e barriere
da neve per
stabilizzare il pendio
Problematiche da considerare
in sede di progetto
Ponti in acciaio
Ponti in acciaio
Ponti in acciaio
ZONA Canale monte - Opera D56
D56
Zona Canale monte - Opera D56
Localizzazione
Lunghezza filare :
14,00 m
Quota m s.l.m. :
1788 m s.l.m.
Caratteristiche struttura
Tipo struttura :
ponte da neve in cavallotti d’acciaio e griglia
in tronchi di legno
Tipo Fondazione:
plinto in calcestruzzo realizzato in opera contro terra
Altezza struttura:
2,0 m
Numero montanti:
5
Stato di conservazione fondazioni :
buono
Stato di conservazione struttura :
legname marcio
Caratteristiche pendio
Pendenza media lato monte :
40°
Copertura vegetazionale :
molto rada
Zona Canale monte - Opera D56
La vegetazione è praticamente assente
Osservazioni:
il legname è da sostituire ma l’opera potrebbe essere impiegata
ancora, tenuto conto che la zona è quasi priva di vegetazione e le
pendenze a monte sono molto elevate
Giudizio complessivo:
da mantenere
ZONA Canale monte - Opera D53
D53
Zona Canale monte - Opera D53
Localizzazione
Lunghezza filare :
48,00 m
Quota m s.l.m. :
1762 m s.l.m.
Caratteristiche struttura
Tipo struttura :
rete da neve con montanti in tubi d’acciaio, paramento in pannelli in rete triangolare
elastica
Tipo Fondazione:
micropalo con piastra a scodella per appoggio puntone
Altezza struttura Dk:
3,0 m
Numero montanti:
13
Stato di conservazione fondazioni :
discreto
Stato di conservazione struttura :
le funi sono da tesare
Caratteristiche pendio
Pendenza media lato monte :
45°
Copertura vegetazionale :
buona
Zona Canale monte - Opera D53
L’opera si inserisce fra la vegetazione
Osservazioni:
l’opera è in discrete condizioni, c’è da eliminare del legname
minuto. Appena a monte c’è una fila di ponti in acciaio e legno in
buone condizioni
Giudizio complessivo:
da mantenere
ZONA Canale monte - Opera D52
D52
Zona Canale monte - Opera D52
Localizzazione
Lunghezza filare :
64,00 m
Quota m s.l.m. :
1740 m s.l.m.
Caratteristiche struttura
Tipo struttura :
rete da neve con montanti in tubi d’acciaio, paramento in pannelli in rete triangolare
elastica
Tipo Fondazione:
micropalo con piastra a scodella per appoggio puntone
Altezza struttura Dk:
3,0 m
Numero montanti:
17
Stato di conservazione fondazioni :
buono
Stato di conservazione struttura :
le funi sono da tesare, schianti da eliminare
Caratteristiche pendio
Pendenza media lato monte :
40-43°
Copertura vegetazionale :
rada
Zona Canale monte - Opera D52
Cè un grosso schianto che ha danneggiato la rete da neve
Osservazioni:
l’opera è in buone condizioni, c’è da eliminare uno schianto di 1
mc circa che ha allentato le funi
Giudizio complessivo:
da mantenere
Interventi di tipo strutturale nelle
zone di scorrimento ed arresto
• Gli interventi di difesa di tipo strutturale nelle
zone di scorrimento ed arresto sono costituiti
perlopiù da opere di deviazione e protezione. Si
distinguono i seguenti gruppi principali:
• a) opere di deviazione;
• b) opere di intercettazione;
• c) gallerie paravalanghe;
• d) cunei;
• e) opere di rallentamento
Opere di deviazione e arresto
• Le opere di deviazione si utilizzano per intercettare le
valanghe e deviarne il moto.
• Sono realizzate generalmente in terra e il loro
posizionamento deve essere attentamente studiato per
far si che l’opera non venga scavalcata dalla massa
nevosa in movimento.
Opere di deviazione e arresto
• Per tal motivo, a meno che l’altezza non sia tale da
garantire l’intercettazione ed il blocco dell’intera
valanga, nel qual caso si possono classificare come
vere e proprie dighe di contenimento, queste opere
devono essere realizzate quasi parallelamente alla
direzione del flusso della valanga, generalmente con
un angolo di incidenza inferiore ai 20°.
Opere di deviazione e arresto
• Opere di questo tipo non sono efficaci nei riguardi di
determinati tipi di valanghe, ad esempio quelle
polverose
• Lo spazio di accumulo nella direzione verso cui la
massa è deviata può aumentare, interessando zone
che prima non erano mai state raggiunte da valanghe
Opere di deviazione
Lavorano in modo
ottimale nelle zone
dove la pendenza è
compresa tra i 12°
e i 20°.
Opere di intercettazione
• Le opere di intercettazione sono costituite da
argini, muri o fossati realizzati
perpendicolarmente al flusso della neve
• Dal momento che il loro compito è di arrestare
la valanga, devono avere altezza sufficiente e,
per mantenere inalterata nel tempo l’efficacia,
richiedono in genere l’asportazione della neve
accumulata immediatamente dopo che si è
verificato l’evento
Opere di intercettazione
• Anche queste opere
sono poco efficaci
nel caso di valanghe
polverose
Gallerie e tettoie
• Naturali o artificiali, se ben posizionate le
gallerie permettono alla neve di scivolare sopra
l’oggetto da proteggere
• Nel caso la struttura sia dotata di aperture verso
valle, è necessario verificare che la neve in moto
non abbia la possibilità di penetrare all’interno
della galleria tramite questi passaggi
Gallerie e tettoie
Calcolo delle pressioni
normali e tangenziali
provocate da una
valanga deviata sul tetto
di una galleria
Cunei di protezione
• I cunei sono strutture collocate direttamente
davanti all’oggetto da proteggere o integrate
nello stesso, con lo scopo di deviare il flusso
della valanga
• Sono realizzati generalmente in terra, cemento
armato o acciaio e possono essere assai utili
per la difesa di piloni di impianti a fune e tralicci
in genere
Opere di rallentamento
• Le opere di rallentamento si utilizzano per diminuire la
distanza di arresto di una valanga, aumentando l’attrito
superficiale e modificando le caratteristiche di
scorrimento della massa nevosa
• Sono in pratica degli ostacoli, frequentemente dei
semplici cumuli di terra disposti a scacchiera, che
dividono la valanga in vari rami e ne aumentano l’area
di espansione, riducendone altresì la velocità
Opere di rallentamento
• L’azione globale di
queste barriere è
limitata e favorevole
solo nel caso di
valanghe di neve
densa
Gallerie e tettoie paravalanghe
Gallerie e tettoie paravalanghe
Gallerie e tettoie paravalanghe
Argine deviatore
Argine deviatore
Diga di contenimento
Cunei di rallentamento
Cunei di rallentamento
Terrapieno