TICISI - TrattamentI Colonnari per l’Isolamento Sismico e Idraulico

TICISI

TrattamentI Colonnari per l’Isolamento Sismico e Idraulico

POR Campania FERS 2007-2013

Il progetto TICISI - TrattamentI Colonnari per l’Isolamento Sismico e Idraulico - ha lo scopo di rendere disponibile a livello industriale una tecnica innovativa di trattamento dei terreni che consenta di affrontare e risolvere alcuni problemi centrali di sicurezza del territorio e di gestione delle risorse idriche. In particolare, si propone di realizzare trattamenti colonnari del terreno che, opportunamente assemblati dal punto di vista geometrico e progettati dal punto di vista delle proprietà fisico meccaniche, siano in grado di:

mitigare le azioni sismiche su costruzioni esistenti, preservandone il livello di sicurezza nei confronti di azioni gravitazionali ed in condizioni di esercizio, senza intaccarne alcun tipo di integrità – iconica o formale;
mitigare gli effetti di azioni vibranti prodotti da attività antropiche (macchine vibranti, treni, ecc.);
realizzare barriere idrauliche di grande efficienza e affidabilità, anche in presenza di agenti inquinanti.

La tecnologia che si vuole immettere nel mercato è assolutamente innovativa sia nel campo della difesa dalle vibrazioni (sismiche o antropiche) sia in quello della difesa ambientale (barriere idrauliche duttili). Per la prima applicazione, in particolare, si ricorda che al momento - di fatto - l’isolamento sismico degli edifici esistenti è un problema irrisolto. Per essi infatti solitamente si intervieneriducendo la vulnerabilità, con interventi sulle strutture che possono assumere carattere di invasività ed essere anche particolarmente costosi. Con particolare riferimento poi alle strutture di pregio, che caratterizzano gran parte del patrimonio edilizio italiano, le tecnologie tradizionali per la riduzione della vulnerabilità sismica devono essere tali da non compromettere l’integrità storica e materiale della struttura da proteggere e devono garantire la reversibilità dell’applicazione. Ciò può rendere l’intervento su strutture di pregio particolarmente complesso.
Gli interventi di protezione che si propongono con i trattamenti colonnari sono assolutamente innovativi, perché si concentrano nel terreno ben lontano dall’opera da proteggere, e sono senza concorrenza nel mercato perché al momento non esistono tecnologie o società che eseguano interventi del genere. Il mercato, quindi, è vastissimo.
Stessa cosa si può dire per l’isolamento dalle vibrazioni antropiche, per la qual cosa attualmente – nei pochissimi casi in cui si è intervenuti – si procede di fatto senza utilizzare procedure o tecnologie standard.
Per quanto riguarda la difesa ambientale, la possibilità di creare barriere impermeabili estremamente duttili a costi contenuti rappresenta una soluzione di grandissima utilità sia nella costruzione di nuove opere sia nel ripristino della funzionalità di barriere danneggiate.

L’obiettivo principale del progetto è stato la messa a punto di una nuova tecnologia per la realizzazione di interventi colonnari nel terreno da impiegare per l'isolamento sismico o idraulico. Le sperimentazioni hanno riguardato le modifiche negli elementi che costituiscono la miscela con conseguenti variazioni delle proprietà reologiche e del tempo di gelificazione.
Pertanto, il naturale sviluppo di tale studio è stato la definizione di miscele che non subiscano processi di indurimento ma perdurino nella fase di gel in modo da trovare applicazione negli ambiti del progetto.
L’idea ha riguardato l’introduzione all’interno del terreno di uno strato sottile "soffice" che consentisse di abbattere la velocità di propagazione delle vibrazioni nel terreno (sia di origine naturale che antropica). Il problema dell’isolamento delle vibrazioni indotte nel sottosuolo da sorgenti di natura antropica è stato studiato a partire dalla metà del secolo scorso, con riferimento alle vibrazioni trasmesse da macchinari di uso industriale. I sistemi di isolamento tipici sono trincee e barriere, ossia discontinuità fisiche posizionate nel sottosuolo tra la sorgente di vibrazioni ed eventuali ricevitori da proteggere. Le trincee sono scavi aperti; le barriere sono discontinuità costituite da materiale con rigidezza molto diversa rispetto a quella del terreno in cui vengono realizzate. Ci si riferisce a barriere rigide se la loro rigidezza è superiore a quella del terreno, a barriere soffici in caso contrario.

Il principio di funzionamento di un sistema di isolamento dalle vibrazioni va ricercato nei fenomeni di meccanica ondulatoria all’interfaccia terreno-schermo, interfaccia che può essere del tipo solido-solido (barriere rigide), solido-fluido (trincee riempite di fango bentonitico) oppure solido-aria (trincee propriamente dette). I materiali oggetto della sperimentazione di laboratorio, da utilizzare per il trattamento dei terreni, sono stati in prima analisi polimeri super-assorbenti (SAP), individuati nel “Polyacrylic acid partial sodium salt”. A questo proposito sono state eseguite alcune prove di laboratorio su polimeri super-assorbenti commerciali, in grado di trattenere e assorbire una grande quantità di acqua, tali polimeri sono presenti in forma di polvere facilmente miscelabile con il terreno.
Le sperimentazioni di seguito descritte hanno riguardato la fase di implementazione di un campo prove attraverso l’esecuzione preliminare di n. 5 sondaggi a carotaggio continuo disposti nei vertici e al centro di un quadrato avente lato pari a 3.25 m e l’esecuzione di n.2 prove CPTE poste lungo n.2 del quadrato. A seguito dell’esecuzione delle indagini, sono state eseguite n. 4 prove cross-hole nei fori (centro e vertice), opportunamente condizionati, prima e dopo la realizzazione di un palo riempito di miscela Acqua-SAP posto tra uno spigolo e il centro del quadrato.
In seguito, il progetto ha previsto la realizzazione di due barriere aventi le seguenti caratteristiche:

Scavo. Scavo tronco-conico profondo 2 m, con inclinazione delle sponde laterali di 45° e con area di impronta al piano campagna pari a 5 m x 5 m;
Trincea. Scavo parallelepipedo con profondità di 3 m e pianta rettangolare avente dimensioni pari a 0,6 m x 5 m.

Le barriere sismiche sono state realizzate riempendo gli scavi con i suddetti polimeri, messi in opera con due differenti modalità:

Scavo. Il materiale è stato posato all’interno di appositi sacchi disposti secondo il perimetro dello scavo lungo file sovrapposte. Al termine della posa, lo scavo è stato riempito con il terreno precedentemente asportato.
Trincea. Il materiale è stato posato all’interno della trincea senza alcun involucro di contenimento. Al termine della posa, sulla sommità del materiale è stato posto un letto di terreno vegetale per uno spessore di 10 cm.