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Evaluation of rapid landslide impact forces against sheltering structures

Gioffrè Domenico Mandaglio Maria Clorinda Di Prisco Claudio Moraci Nicola
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2017
Numero:
3
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 3/2017
DOI:
10.19199/2017.3.0557-1405.064

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Valutazione delle forze di impatto da frane rapide contro strutture di protezione. 

Un ruolo fondamentale nelle strategie di mitigazione del rischio da frana è svolto dalla progettazione delle opere di mitigazione volte a ridurre il rischio a livelli accettabili. In caso di frane estremamente rapide, come le colate detritiche, interventi molto comuni di mitigazione del rischio sono i rilevati artificiali, che sono progettati sia per arrestare che per deviare le masse in frana. Nella progettazione di questi tipi di strutture, fondamentale è la valutazione delle forze d’impatto esercitate dalla massa in frana sulla struttura. Quello dell’impatto è un fenomeno complesso e il valore della forza di impatto è funzione di numerose variabili quali, ad esempio, la posizione della struttura, la sua geometria, il profilo topografico locale del pendio, l’altezza media della massa che scorre, la sua velocità, ecc. Le strutture di protezione dissipano parzialmente o totalmente l’energia della massa in movimento e, a questo scopo, sono collocate lungo il potenziale percorso ove i detriti sono trasportati e si depositano. L’articolo presenta una procedura per valutare in modo semplificato le forze d’urto trasmesse nel tempo a strutture di protezione quasi-rigide. L’approccio si basa sull’ipotesi di (i) avere a disposizione un codice di calcolo numerico in grado di descrivere la propagazione della frana rapida lungo il suo percorso e (ii) sommare, nella valutazione della forza di impatto, le componenti idrodinamica e quasi-statica. La procedura proposta tiene conto della maggior parte dei fattori ingegneristici che governano il problema, valutati dagli autori mediante rapporti geometrici adimensionali. Infine, per chiarire la procedura suggerita, sono discussi i risultati di differenti analisi numeriche al fine di analizzare criticamente l’influenza dei fattori precedentemente menzionati. Parole chiave: colate detritiche, analisi numerica, forza d’impatto, fattori ingegneristici.

A crucial role in the conception of landslide risk mitigation strategies is played by the design of mitigation measures aimed at reducing risk to acceptable values. In the case of extremely rapid landslides, such as debris flows, artificial obstacles are very common mitigation measures, designed either to stop or to deviate the flowing mass. In the design of these types of sheltering structures, crucial is the evaluation of the impact forces exerted by the flowing mass on the structure, commonly accepted, this latter, to be a function of many variables, such as structure location, geometry, local topographic profile, flowing mass height, velocity and so on. Protection structures dissipate the flowing mass energy either partially or totally and, for this purpose, they are set along the potential flowing path where the debris is transported and, more prevalently, deposited. This paper focuses on a procedure for simply evaluating the impact forces transmitted with time to quasi-rigid protection structures. The approach is based on the hypotheses of (i) employing a numerical code capable of describing the propagation of the rapid landslide in its downhill path and (ii) adding, in the evaluation of the impact force, the hydrodynamic and the quasi-static terms. Despite of its simplicity, the proposed procedure takes into account most of the engineering factors governing the problem, synthetized by the authors by using geometrical non-dimensional ratios. To clarify the proposed procedure, the results of numerical analyses are discussed and the influence of the above mentioned factors critically analysed. Keywords: debris flow, numerical analyses, impact force, engineering factors.