Terre armate: cosa sono e come si fanno #adessonews

Tutto sulle terre armate: cosa sono, i materiali utilizzati, come avviene la costruzione. Differenza con le terre rinforzate

La terra armata è una tecnica ingegneristica che consente di costruire strutture di sostegno a gravità mediante l’impiego di materiali granulari, stabilizzati attraverso l’inserimento di elementi di rinforzo. Questo sistema è ampiamente utilizzato per la realizzazione di muri di contenimento, argini, rampe stradali e ferroviarie, oltre che per opere di stabilizzazione di versanti.

Terre armate: cosa sono

La terra armata è una tecnica di costruzione utilizzata principalmente per realizzare opere di contenimento, come muri di sostegno, scarpate rinforzate e rampe stradali o ferroviarie. Consiste nel combinare terreno naturale con elementi di rinforzo, come strisce di metallo, geogriglie o geotessili, che migliorano la capacità del terreno di resistere a sollecitazioni, in particolare quelle legate alla trazione, che il solo terreno non potrebbe supportare adeguatamente.

Una terra rinforzata può essere costruita utilizzando la maggior parte dei terreni naturali; tuttavia, le caratteristiche del riempimento influenzano la scelta dei rinforzi, sia in termini di resistenza che di configurazione geometrica. Per questo motivo, si preferiscono solitamente terreni granulari, ben graduati per garantire una compattazione ottimale e dotati di buone proprietà di attrito e permeabilità. Nella parte frontale, per facilitare la crescita della vegetazione, viene spesso applicato uno strato di terreno ricco di sostanza organica, come il terreno vegetale.

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Terra armata: i materiali

I materiali utilizzati nella terra armata hanno un ruolo fondamentale per garantire la stabilità, la durabilità e la prestazione complessiva della struttura. Il sistema di terra armata si basa sulla combinazione tra materiale di riempimento (solitamente un terreno granulare) e rinforzi strutturali (come bande metalliche o geosintetici), che insieme conferiscono resistenza e stabilità alla costruzione.

Materiale di riempimento

Il materiale di riempimento costituisce la massa principale della struttura in terra armata. Si tratta di un terreno granulare, generalmente ghiaia, sabbia, o miscele di sabbia e ghiaia, scelto per le sue proprietà meccaniche e di drenaggio. La scelta del riempimento è fondamentale per garantire una corretta interazione con i rinforzi e assicurare la stabilità complessiva dell’opera. Le caratteristiche del materiale da riempimento sono molteplici:

• alta resistenza al taglio: il terreno deve possedere una buona resistenza al taglio per garantire stabilità e prevenire scorrimenti o cedimenti;
• granulometria controllata: si preferiscono terreni con una granulometria relativamente uniforme, con una bassa percentuale di particelle fini (come argille o limi), per evitare problemi di drenaggio e compattazione;
• buona capacità drenante: la capacità di drenare l’acqua è fondamentale per prevenire accumuli di pressione idraulica che potrebbero compromettere la stabilità del sistema;
• compatibilità con i rinforzi: il terreno deve garantire un adeguato attrito con i rinforzi, consentendo la trasmissione degli sforzi tra terreno e rinforzi.

Esistono varie tipologie di riempimento, tra le quali:

• sabbie e ghiaie naturali: materiali granulati naturali che offrono buone prestazioni in termini di drenaggio e resistenza meccanica;
• materiali riciclati: in alcuni contesti, vengono utilizzati materiali riciclati (come aggregati da demolizione), a patto che siano conformi alle specifiche di drenaggio e resistenza.

Elementi di rinforzo

Gli elementi di rinforzo sono il componente chiave nella tecnologia della terra armata, poiché forniscono resistenza a trazione, migliorando la capacità del terreno di sopportare sollecitazioni meccaniche. Questi rinforzi assorbono le tensioni generate dal peso del terreno e dai carichi applicati, trasferendole in profondità e stabilizzando la struttura. I materiali utilizzati per i rinforzi possono essere metallici o polimerici (geosintetici).

I rinforzi metallici sono stati i primi a essere utilizzati nella tecnologia della terra armata, in particolare bande di acciaio, e sono ancora impiegati in alcune applicazioni specifiche:

• acciaio galvanizzato: le bande di acciaio galvanizzato sono il tipo di rinforzo metallico più comune. L’acciaio offre una elevata resistenza a trazione e garantisce una lunga durabilità grazie alla galvanizzazione, che protegge il metallo dalla corrosione. Tuttavia, l’uso dell’acciaio richiede una protezione aggiuntiva in ambienti aggressivi, come quelli caratterizzati da alti livelli di umidità o salinità;
• acciaio inossidabile: in situazioni in cui l’acciaio galvanizzato non offre una sufficiente protezione contro la corrosione, si può optare per l’acciaio inossidabile. Questo materiale è più resistente agli agenti atmosferici e chimici, ma ha un costo superiore rispetto all’acciaio galvanizzato;
• durabilità: i rinforzi metallici, sebbene molto efficaci, richiedono un’attenta progettazione per evitare problemi di corrosione nel lungo termine. La scelta del tipo di acciaio e del rivestimento protettivo dipende dall’ambiente in cui viene costruita l’opera e dalle condizioni del suolo.

Negli ultimi decenni, i geosintetici sono diventati sempre più popolari come rinforzi nella terra armata, grazie alla loro resistenza, versatilità e resistenza alla corrosione. I due principali tipi di geosintetici utilizzati come rinforzi sono:

• geogriglie: sono strutture a rete con maglie regolari e aperte, realizzate in polimeri come polipropilene, polietilene o poliestere. Le geogriglie offrono un’ottima resistenza a trazione e si integrano bene con il terreno, garantendo una distribuzione uniforme delle forze. Sono leggere, facili da maneggiare e installare, e hanno un’elevata resistenza agli agenti chimici e biologici, rendendole ideali per ambienti aggressivi;
• geotessili: sono materiali tessili (tessuti o non tessuti) realizzati in fibre polimeriche. I geotessili non tessuti, in particolare, sono stati tra i primi materiali polimerici utilizzati per rinforzare il terreno. Offrono una buona resistenza a trazione e sono utilizzati soprattutto in applicazioni in cui è richiesta anche una funzione di filtrazione o separazione oltre al rinforzo;
• polimeri ad alta resistenza: i polimeri utilizzati per le geogriglie e i geotessili sono progettati per resistere a fenomeni di degrado come l’idrolisi, l’ossidazione e l’esposizione ai raggi UV, garantendo così una durabilità a lungo termine delle opere in terra armata.

Rivestimenti esterni

Il rivestimento esterno della struttura in terra armata è un altro elemento importante per garantire sia la stabilità che l’estetica dell’opera. Esso può variare a seconda dell’applicazione e delle esigenze progettuali. Nello specifico:

• pannelli prefabbricati in calcestruzzo: utilizzati principalmente per le applicazioni in terra armata tradizionale. Questi pannelli vengono ancorati agli elementi di rinforzo e formano il paramento esterno visibile, conferendo un aspetto solido e architettonicamente definito alla struttura. Sono particolarmente utilizzati in contesti urbani, dove è necessario un aspetto esteticamente ordinato e dove lo spazio disponibile è limitato;
• gabbioni metallici: in alcune applicazioni, soprattutto in contesti dove si desidera un aspetto più naturale, vengono utilizzati gabbioni metallici riempiti di pietre come rivestimento esterno. Questa soluzione è esteticamente versatile e contribuisce a migliorare il drenaggio superficiale;
• rinverdimento del paramento: in molte applicazioni di terra armata moderna, il paramento esterno può essere progettato per consentire il rinverdimento, ovvero l’integrazione di piante e vegetazione che crescono sulla superficie. Questa soluzione, oltre a migliorare l’integrazione ambientale e ridurre l’impatto visivo della struttura, contribuisce anche alla stabilità superficiale del terreno.

Altri materiali ausiliari

Oltre al terreno di riempimento e agli elementi di rinforzo, la tecnologia della terra armata richiede l’uso di materiali ausiliari per garantire la piena efficienza della struttura e migliorarne la durabilità. Questi materiali supplementari, sebbene non sempre visibili, svolgono funzioni fondamentali per la gestione delle acque, la separazione dei vari strati e la prevenzione di problematiche legate alla pressione idraulica e all’erosione. Vengono impiegati, ad esempio:

• barriere drenanti: per prevenire l’accumulo di acqua all’interno della massa di terra armata, vengono spesso installati sistemi drenanti, come tubi di drenaggio o geocompositi drenanti, che facilitano la fuoriuscita dell’acqua e riducono le pressioni idrauliche interne;
• strati separatori: geotessili di separazione possono essere posizionati tra il terreno di riempimento e il rinforzo per evitare la contaminazione del materiale granulare con frazioni fini provenienti dal terreno di fondazione.

Come si fanno le terre armate: come avviene la costruzione?

La costruzione delle terre armate è un processo ingegneristico che richiede precisione nella progettazione e nell’esecuzione per garantire stabilità e durabilità dell’opera. Questa tecnica prevede la combinazione di terreno naturale e rinforzi strutturali, generalmente geosintetici o bande metalliche, inseriti all’interno del corpo del terreno per aumentare la sua capacità di resistere a forze di trazione e compressione. Ecco l’iter.

Progettazione preliminare

Prima di procedere alla realizzazione, è fondamentale un’accurata fase di progettazione per valutare le condizioni del sito, il tipo di carico che la struttura dovrà sostenere e le caratteristiche del terreno disponibile. Durante la progettazione, si tengono in considerazione diversi parametri:

• proprietà meccaniche del terreno di fondazione e di riempimento (resistenza al taglio, permeabilità, compattazione);
• tipo di rinforzo da utilizzare (geogriglie, bande di acciaio, geotessili);
• geometria della struttura: altezza, pendenza e profondità della fondazione;
• drenaggio: per evitare l’accumulo di acqua e la pressione idrostatica che potrebbe destabilizzare la struttura.

Preparazione del sito

La preparazione del sito è una fase cruciale per garantire una corretta posa dei materiali e una struttura stabile. Si inizia con la creazione di un piano di lavoro e la disposizione di elementi in rete elettrosaldata, inclinati e con un’altezza definita, che delimitano il paramento esterno dell’opera. Nello specifico viene realizzato uno scavo per creare la base della struttura. Il terreno di fondazione deve essere ben livellato e, se necessario, migliorato attraverso tecniche di consolidamento, come la compattazione o l’uso di materiali inerti. È importante che il terreno di fondazione sia stabile e non soggetto a movimenti o cedimenti.

Viene predisposta una rete di drenaggio, costituita da tubi drenanti o geocompositi, viene generalmente installata alla base e lungo le facce laterali della terra armata per evitare accumuli d’acqua. Il drenaggio è fondamentale per ridurre le pressioni idrostatiche che possono compromettere la stabilità della struttura nel tempo.

Posizionamento del rinforzo

Gli elementi di rinforzo vengono stesi secondo le geometrie progettate, assicurandosi di sovrapporre adeguatamente i rotoli di geogriglia e mantenere un’eccedenza in corrispondenza del cassero, necessaria per il successivo risvolto. Si procede anche al fissaggio della parte inferiore della geogriglia, garantendo che rimanga in posizione e in tensione durante le fasi successive.

Le bande metalliche, spesso in acciaio galvanizzato, sono posizionate orizzontalmente all’interno del terreno, partendo dal paramento e prolungandosi verso l’interno. La loro funzione è assorbire le tensioni e distribuire i carichi all’interno del corpo del terreno. Le geogriglie o geotessili, essendo materiali polimerici leggeri e facili da installare, sono stese a strati successivi, inserite nel terreno e ancorate al paramento esterno. La loro struttura a maglia aperta (geogriglie) o tessuta (geotessili) favorisce l’interazione tra terreno e rinforzo, creando attrito e stabilità.

I rinforzi sono posizionati in strati orizzontali a intervalli regolari, definiti dalla progettazione strutturale. La distanza tra i rinforzi varia a seconda dell’altezza della struttura e delle caratteristiche del terreno e del carico da sostenere.

Posa del materiale di riempimento

Il materiale di riempimento ha un ruolo fondamentale nella realizzazione della terra armata. Esso interagisce con i rinforzi, garantendo che le forze siano distribuite correttamente all’interno della struttura.

Generalmente, si utilizza terreno granulare, come ghiaia o sabbia ben graduata, per ottenere un’ottima compattazione e favorire il drenaggio. Il terreno deve avere buone proprietà di attrito per interagire efficacemente con i rinforzi e deve essere scelto in modo da evitare la saturazione d’acqua, che potrebbe indebolire la struttura. Il terreno è posato in strati successivi, di solito di 20-30 cm di spessore e compattato meccanicamente per raggiungere una densità ottimale. La compattazione è essenziale per garantire che non si formino vuoti nel terreno, che potrebbero ridurre l’efficacia della struttura.

Ogni strato di terreno deve essere accuratamente compattato utilizzando rulli o piastre vibranti. Una buona compattazione aumenta la resistenza del terreno e migliora l’adesione tra il terreno e i rinforzi. È fondamentale eseguire la compattazione in modo uniforme per evitare cedimenti futuri.

Quando si raggiunge la quota superiore del cassero, si procede a risvoltare la porzione di geogriglia lasciata esterna e a fissarla con picchetti. Si prosegue ripetendo le fasi precedenti fino a raggiungere la sommità dell’opera.

Differenze tra terre armate e terre rinforzate

La terra rinforzata è spesso confusa con la terra armata, nonostante le differenze tra le due tecniche. Possiamo dire che la differenza evidente risiede nell’aspetto estetico finale, sia nella consistenza della cortina di rinforzo utilizzata.

La terra armata si riferisce ad un sistema in cui il terreno è rinforzato mediante l’inserimento di elementi rigidi, come pannelli di calcestruzzo o metallo, che formano un paramento esterno. Questi elementi forniscono stabilità e supporto strutturale, consentendo di realizzare opere con inclinazioni elevate.

Nella terra rinforzata vengono inseriti materiali di rinforzo, come geogriglie o geotessili più leggeri e flessibili, che si integrano con il terreno stesso. Questa tecnologia è spesso preferita per il suo aspetto estetico e la capacità di adattarsi meglio all’ambiente circostante.

La scelta tra le due dipende da specifiche esigenze progettuali e dalle condizioni ambientali.

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