Utility¶
Due strumenti di supporto inclusi in Rock Mechanics NX: la stima della forza d'impatto di un masso su una struttura e la valutazione della suscettibilità al crollo per evento sismico.
Forza d'impatto di un masso¶
La forza d'impatto di un masso su una struttura muraria o in calcestruzzo si valuta a partire dalle esperienze di McCarty & Carden (1962), Kar (1978) e Knight (1980), riprese da Paronuzzi (1989).
Grandezze in gioco¶
| Simbolo | Grandezza |
|---|---|
| \(F\) | forza d'impatto (t) |
| \(P\) | peso del masso (kg) |
| \(m = P/g\) | massa del masso impattante |
| \(g\) | accelerazione di gravità |
| \(V\) | velocità d'impatto del masso (m/s) |
| \(T\) | durata d'impatto (ms) |
| \(z\) | penetrazione del masso nella struttura (cm) |
| \(\sigma\) | resistenza a compressione della struttura (kPa) |
| \(E_m\) | modulo d'elasticità del masso (kPa) |
| \(E_s\) | modulo d'elasticità della struttura (kPa) |
| \(d\) | diametro massimo del masso (cm) |
| \(N\) | fattore di forma: 1 per masso appuntito, 0,72 per masso piatto |
Procedimento¶
La massa impattante deriva dal peso del masso:
La forza d'impatto \(F\) è funzione della quantità di moto del masso (\(m\,V\)) dissipata nella durata d'impatto \(T\). A sua volta \(T\) dipende dalla penetrazione \(z\) del masso nella struttura, e \(z\) si ricava da una variabile \(Z\) funzione della resistenza \(\sigma\) della struttura, dei moduli elastici \(E_m\) ed \(E_s\), del diametro \(d\) e del fattore di forma \(N\).
Sul rapporto penetrazione/diametro si applica la regola:
- se \(z/d > 2\) si assume \(z = z\);
- se \(z/d \leq 2\) si corregge \(z\) secondo la relazione di Paronuzzi.
Si ricava infine la sollecitazione massima trasmessa alla struttura. La formulazione completa segue Paronuzzi (1989) — vedi Bibliografia.
Dimensionamento delle difese
Per il progetto vero e proprio delle opere di difesa dalla caduta massi (barriere paramassi rigide ed elastiche) puoi usare le applicazioni dedicate di Geoapp.
Previsione del crollo per evento sismico¶
Gli eventi sismici, anche di magnitudo bassa, sono riconosciuti tra le cause scatenanti dei fenomeni di crollo. La suscettibilità alle azioni sismiche è stata studiata da Harp & Noble (1993), che propongono di classificare l'ammasso roccioso con una metodologia derivata dalla Q di Barton.
A partire dai rilievi geostrutturali si calcola un valore di Q modificato:
dove l'RQD è ricavato dal numero di giunti per metro cubo \(J_v\) (vedi RQD), \(J_n\), \(J_r\), \(J_a\) sono i parametri di giunto della classificazione di Barton (\(J_n\) · \(J_r\) · \(J_a\)) e \(A_F\) è il fattore di apertura delle discontinuità.
Fattore di apertura A~F~¶
| Apertura delle discontinuità | \(A_F\) |
|---|---|
| Tutti i giunti sono chiusi | 1,0 |
| Maggioranza chiusi, alcuni aperti fino a 2 cm | 2,5 |
| Maggioranza chiusi, alcuni aperti fino a 5 cm | 5,0 |
| Più del 20% dei giunti con aperture fino a 20 cm | 7,5 |
| Più del 60% dei giunti con aperture fino a 20 cm | 10,0 |
| Giunti aperti più di 20 cm | 15,0 |
Se l'ammasso presenta blocchi liberi, \(A_F\) va aumentato di 1; lo stesso se un giunto persistente è disposto a franapoggio.
Classificazione della suscettibilità¶
Dal valore di Q così calcolato gli autori propongono la classificazione di suscettibilità al crollo per un evento sismico di magnitudo > 5:
| Q | Suscettibilità al crollo |
|---|---|
| < 0,1 | Molto alta |
| 0,1 – 1 | Alta |
| 1 – 9,99 | Media |
| > 10 | Bassa |
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