RELAZIONE GEOTECNICA E SULLE FONDAZIONI

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1 Comune di Baranello Provinia di Campobasso RELAZIONE GEOTECNICA E SULLE FONDAZIONI OGGETTO: Relazione geotenia relativa al progetto INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE DELLA RETE IDRICA A SERVIZIO DELLE AZIENDE AGRICOLE Pozzetto tipo Hmax=180 m COMMITTENTE: Amministrazione Comunale di Baranello pag. 1

2 1 - DESCRIZIONE GENERALE DELL'OPERA La presente relazione geotenia riguarda le indagini, la aratterizzazione e modellazione geotenia del volume signifiativo per l'opera in esame e valuta l'interazione opera / terreno ai fini del dimensionamento delle relative fondazioni. Questa relazione è stata redatta sulla base dei dati risultanti dalle prove di ampagna e/o di laboratorio. - NORMATIVA DI RIFERIMENTO Le fasi di analisi e verifia della struttura sono state ondotte in aordo alle seguenti disposizioni normative, per uanto appliabili in relazione al riterio di alolo adottato dal progettista, evidenziato nel prosieguo della presente relazione: Legge 5 novembre 1971 n (G. U. 1 diembre 1971 n. 31) Norme per la disiplina delle opere di onglomerato ementizio armato, normale e preompresso ed a struttura metallia Legge febbraio 1974 n. 64 (G. U. 1 marzo 1974 n. 76) Provvedimenti per le ostruzioni on partiolari presrizioni per le zone sismihe Indiazioni progettuali per le nuove ostruzioni in zone sismihe a ura del Ministero per la Riera sientifia - Roma D. M. Infrastrutture Trasporti 14 gennaio 008 (G.U. 4 febbraio 008 n. 9 - Suppl. Ord.) Norme tenihe per le Costruzioni Inoltre, in mananza di speifihe indiazioni, ad integrazione della norma preedente e per uanto on esse non in ontrasto, sono state utilizzate le indiazioni ontenute nella: Cirolare febbraio 009 n. 617 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (G.U. 6 febbraio 009 n. 7 Suppl. Ord.) Istruzioni per l'appliazione delle 'Norme Tenihe delle Costruzioni' di ui al D.M. 14 gennaio 008 ; Euroodie 7 Progettazione geotenia - ENV per uanto non in ontrasto on le disposizioni del D.M. 008 Norme Tenihe per le Costruzioni 3 - INDAGINI GEOGNOSTICHE E CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA Sulla base di uanto dettagliato nella relazione geologia dell'area di sito, si è proeduto alla progettazione della ampagna di indagini geognostihe finalizzate alla determinazione delle aratteristihe geotenihe dei terreni interessati dal volume signifiativo dell'opera in esame. 3.1 Prove effettuate e Caratterizzazione geotenia Al fine della determinazione delle aratteristihe geotenihe dei terreni oinvolti nel volume signifiativo dell'opera in esame, sono state ondotte delle prove geotenihe, riassunte nella relazione geologia. Le indagini realizzate hanno permesso di riostruire le seguenti stratigrafie per ognuna delle uali sono state definite le proprietà geotenihe dei singoli terreni oinvolti. TERRENI Terreni N TRN T K K X K Y K Z u ' E d E u A S-B [N/m 3 ] [N/m 3 ] [N/m 3 ] [N/m 3 ] [ ] [N/mm ] [N/mm ] [N/mm ] [N/mm ] Unità di opertura A - Massiiata stradale e opertura pedologio-olluviale T ,080 0, ,750 unità litologia B - argille limose T ,100 0, ,750 N TRN T K Numero identifiativo del terreno. Peso speifio del terreno. Valori della ostante di sottofondo del terreno nelle direzioni degli assi del riferimento globale X (K X), Y (K Y), e Z (K Z). Angolo di attrito del terreno. pag.

3 u ' E d E u A S-B N TRN Terreni T K K X K Y K Z u ' E d E u A S-B [N/m 3 ] [N/m 3 ] [N/m 3 ] [N/m 3 ] [ ] [N/mm ] [N/mm ] [N/mm ] [N/mm ] Coesione non drenata. Coesione effiae. Modulo edometrio. Modulo elastio in ondizione non drenate. Parametro A di Skempton-Bjerrum per pressioni interstiziali. STRATIGRAFIE Stratigrafie N TRN Q i Q f Cmp. S. Add Ed [m] [m] [S001]-Stratigrafia argilla T001 0,00-1,70 oerente denso lineare T00-1,70 INF oerente denso lineare N TRN Q i Q f Cmp. S. Add Ed Numero identifiativo della stratigrafia. Quota iniziale dello strato (riferito alla uota iniziale della stratigrafia). Quota finale dello strato (riferito alla uota iniziale della stratigrafia). INF = infinito (profondità dello strato finale. Comportamento dello strato. Addensamento dello strato. Variazione on la profondità del modulo edometrio. NB: Nel aso di fondazioni dirette on stratigrafia, il alolo del ario limite ( lim ) viene fatto su un terreno euivalente on parametri geotenii alolati ome media pesata degli strati ompresi tra la uota del piano di posa e la uota della profondità signifiativa (stabilita ome Multiplo della dimensione Signifiativa della fondazione ). Parametro "J" = n [ Parametro " J" (strato, i) Spessore (strato, i) ] i Profondità signifiativa on i = 1,, n (numero di strati ompresi tra la uota del piano di posa e la uota della profondità signifiativa). 3. Idrogeologia Non è stata risontrata la presenza di falde auifere a profondità di interesse relativamente al volume signifiativo investigato. 3.3 Problematihe risontrate Durante l'eseuzione delle prove e dall'elaborazione dei dati non sono emerse problematihe rilevanti alla realizzazione delle opere di fondazione. 4 - MODELLAZIONE GEOTECNICA E PERICOLOSITA' SISMICA DEL SITO Le indagini effettuate, permettono di lassifiare il profilo stratigrafio, ai fini della determinazione dell'azione sismia, di ategoria: B [B - Roe tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto onsistenti], basandosi sulla valutazione della veloità delle onde di taglio (V S30 ) e/o del numero di olpi dello Standard Penetration Test (N SPT ) e/o della resistenza non drenata euivalente ( u,30 ). Tutti i parametri he aratterizzano i terreni di fondazione sono riportati nei seguenti paragrafi. 4.1 Modellazione geotenia Ai fini del alolo strutturale, il terreno sottostante l'opera viene modellato seondo lo shema di Winkler, ioè un sistema ostituito da un letto di molle elastihe mutuamente indipendenti. Ciò onsente di riavare le pag. 3

4 rigidezze offerte dai manufatti di fondazione, siano ueste profonde o superfiiali, he sono state introdotte direttamente nel modello strutturale per tener onto dell'interazione opera / terreno. 4. Periolosità sismia Ai fini della periolosità sismia sono stati analizzati i dati relativi alla sismiità dell'area di interesse e ad eventuali effetti di amplifiazione stratigrafia e topografia. Si sono tenute in onsiderazione anhe la lasse dell'edifiio e la vita nominale. Per tale aratterizzazione si riportano di seguito i dati di periolosità ome da normativa: DATI GENERALI ANALISI SISMICA Dati generali analisi sismia Ang NV CD MP Dir TS EA Ir Tmp C.S.T. RP RH ξ [ ] X [P] 0 15 A a N N B SI SI Y [P] Ang Direzione di una omponente dell'azione sismia rispetto all'asse X (sistema di riferimento globale); la seonda omponente dell'azione sismia e' assunta on direzione ruotata di 90 gradi rispetto alla prima. NV Nel aso di analisi dinamia, india il numero di modi di vibrazione onsiderati. CD Classe di duttilità: [A] = Alta - [B] = Bassa - [ND] = Non Dissipativa - [-] = Nessuna. MP Tipo di struttura sismo-resistente prevalente: [a] = alestruzzo armato - [aold] = alestruzzo armato esistente - [muold] = muratura esistente - [munew] = muratura nuova - [muarm] = muratura armata - [a] = aiaio. Dir Direzione del sisma. TS Tipologia della struttura: Cemento armato: [T 1C] = Telai ad una sola ampata - [T +C] = Telai a più ampate - [P] = Pareti aoppiate o miste euivalenti a pareti- [P NC] = Due pareti per direzione non aoppiate - [P NC] = Pareti non aoppiate - [DT] = Deformabili torsionalmente - [PI] = Pendolo inverso; Muratura: [P] = un solo piano - [PP] = più di un piano; Aiaio: [T 1C] = Telai ad una sola ampata - [T +C] = Telai a più ampate - [CT] = ontroventi onentrii diagonale tesa - [CV] = ontroventi onentrii a V - [M] = mensola o pendolo inverso - [TT] = telaio on tamponature. EA Eentriita' aidentale: [S] = onsiderata ome ondizione di ario statia aggiuntiva - [N] = Considerata ome inremento delle solleitazioni. Ir Tmp Per piani on distribuzione dei tamponamenti in pianta fortemente irregolare, l'eentriità aidentale è stata inrementata di un fattore pari a : [SI] = Distribuzione tamponamenti irregolare fortemente - [NO] = Distribuzione tamponamenti regolare. C.S. Categoria di sottosuolo: [A] = Ammassi roiosi affioranti o terreni molto rigidi - [B] = Roe tenere e depositi di terreni a grana T. grossa molto addensati o terreni a grana fina molto onsistenti - [C] = Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente onsistenti - [D] = Depositi di terreni a grana grossa sarsamente addensati o di terreni a grana fina sarsamente onsistenti - [E] = Terreni dei sottosuoli di tipo C o D per spessore non superiore a 0 m - [S1] = Depositi di terreni aratterizzati da valori di V s,30 inferiori a 100 m/s (ovvero 10 < u,30 < 0 kpa), he inludono uno strato di almeno 8 m di terreni a grana fina di bassa onsistenza, oppure he inludono almeno 3 m di torba o di argille altamente organihe - [S] = Depositi di terreni susettibili di liuefazione, di argille sensitive o ualsiasi altra ategoria di sottosuolo non lassifiabile nei tipi preedenti. RP Regolarita' in pianta: [S] = Struttura regolare - [N] = Struttura non regolare. RH Regolarita' in altezza: [S] = Struttura regolare - [N] = Struttura non regolare. ξ Coeffiiente visoso euivalente. NOT [-] = Parametro non signifiativo per il tipo di alolo effettuato. E DATI GENERALI ANALISI SISMICA - FATTORI DI STRUTTURA Fattori di struttura Dir. X Dir. Y Dir. Z α u/α 1 K w α u/α 1 K w 5,40 1,0 1,00 5,40 1,0 1,00 1,50 Fattore di riduzione dello spettro di risposta sismio allo SLU (Fattore di struttura). α u/α 1 Rapporto di sovraresistenza. K w Fattore di riduzione di 0. Stato Amplif. Stratigrafia T Limite r a g/g S S C C F 0 T * C T B T C T D [t] [s] [s] [s] [s] SLO 45 0,0810 1,50 1,403,346 0,96 0,138 0,415 1,94 SLD 75 0,1047 1,50 1,383,345 0,319 0,147 0,441,019 SLV 71 0,985 1,115 1,334,385 0,381 0,170 0,509,794 SLC 146 0,3954 1,019 1,319,406 0,404 0,177 0,53 3,18 pag. 4

5 Stato Limite T r a g/g S S C C F 0 T * C T B T C T D Amplif. Stratigrafia T r a g/g S S C C F 0 T * C T B T C T D [t] [s] [s] [s] [s] Periodo di ritorno dell'azione sismia. [t] = anni. Coeffiiente di aelerazione al suolo. Coeffiienti di Amplifiazione Stratigrafia allo SLO/SLD/SLV/SLC. Coeffiienti di Amplifiazione di T allo SLO/SLD/SLV/SLC. Valore massimo del fattore di amplifiazione dello spettro in aelerazione orizzontale. Periodo di inizio del tratto a veloità ostante dello spettro in aelerazione orizzontale. Periodo di inizio del tratto aelerazione ostante dello spettro di progetto. Periodo di inizio del tratto a veloità ostante dello spettro di progetto. Periodo di inizio del tratto a spostamento ostante dello spettro di progetto. Cl Ed V N V R Lat. Long. Q g CTop CATop [t] [t] [ ssd] [ ssd] [m] T 1,00 Cl Ed Classe dell'edifiio. Lat. Latitudine geografia del sito. Long. Longitudine geografia del sito. Q g Altitudine geografia del sito. CTop Categoria topografia (Vedi NOTE). CATop Coeffiiente di amplifiazione topografia. NOTE [-] = Parametro non signifiativo per il tipo di alolo effettuato. Categoria topografia. T1: Superfiie pianeggiante, pendii e rilievi isolati on inlinazione media i <= 15. T: Pendii on inlinazione media i > 15. T3: Rilievi on larghezza in resta molto minore he alla base e inlinazione media 15 <= i <= 30. T4: Rilievi on larghezza in resta molto minore he alla base e inlinazione media i > SCELTA TIPOLOGICA DELLE OPERE DI FONDAZIONE La tipologia delle opere di fondazione sono onsone alle aratteristihe meanihe del terreno definite in base ai risultati delle indagini geognostihe. Nel aso in esame, la struttura di fondazione è ostituita da: fondazioni dirette 6 - VERIFICHE DI SICUREZZA Nelle verifihe allo stato limite ultimo deve essere rispettata la ondizione: E d R d E d è il valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione; R d è il valore di progetto della resistenza del sistema geotenio. Le verifihe strutturali e geotenihe delle fondazioni, sono state effettuate on l Approio ome definito al p..6.1 del DM 14/01/008, attraverso la ombinazione A1+M1+R3. Le azioni sono state amplifiate tramite i oeffiienti della olonna A1 (STR) definiti nella tabella 6..I del DM 14/01/008. Tabella 6..I Coeffiienti parziali per le azioni o per l effetto delle azioni [DM 14/01/008] CARICHI EFFETTO Coeffiiente parziale F (o E) A1 (STR) A (GEO) Permanenti Favorevole 1,00 1,00 G1 Sfavorevole 1,30 1,00 Permanenti non strutturali Favorevole 0,00 0,00 G Sfavorevole 1,50 1,30 Variabili Favorevole 0,00 0,00 Qi Sfavorevole 1,50 1,30 pag. 5

6 I valori di resistenza del terreno sono stati ridotti tramite i oeffiienti della olonna M1 definiti nella 6..II del DM 14/01/008. Tabella 6..II Coeffiienti parziali per i parametri geotenii del terreno [EN :005 (EC7)] PARAMETRO GEOTECNICO Grandezza alla uale appliare il Coeffiiente parziale oeffiiente parziale M M1 M Angolo di attrito tanϕ k ϕ' 1,00 1,5 Coesione effiae k 1,00 1,5 Coesione non drenata uk u 1,00 1,40 Peso dell unità di volume 1,00 1,00 I valori alolati delle resistenze totali dell elemento strutturale sono stati divisi per i oeffiienti R3 della tabella 6.4.I del DM 14/01/008 per le fondazioni superfiiali. Per le varie tipologie di fondazioni sono di seguito elenate le metodologie ed i modelli usati per il alolo del ario limite ed i risultati di tale alolo. 6.1 Cario limite fondazioni dirette La formula del ario limite esprime l'euilibrio fra il ario appliato alla fondazione e la resistenza limite del terreno. Il ario limite è dato dalla seguente espressione: lim = N s d i g b Ψ + N s d i g b Ψ + f N s d i g b Ψ r in ui: = oesione del terreno al disotto del piano di posa della fondazione; = D = pressione geostatia in orrispondenza del piano di posa della fondazione; = peso unità di volume del terreno al di sopra del piano di posa della fondazione; D = profondità del piano di posa della fondazione; B = larghezza ridotta della suola di fondazione (vedi NB); L = lunghezza della fondazione; f = peso unità di volume del terreno al disotto del piano di posa della fondazione; N, N, N = fattori di apaità portante; s, d, i, g, b, ψ, r = oeffiienti orrettivi. NB: Se la risultante dei arihi vertiali è eentria, B e L saranno ridotte rispettivamente di: = B e B ed L' = L el e B = eentriità parallela al lato di dimensione B; e L = eentriità parallela al lato di dimensione L; on B L. D f,, B Calolo dei fattori N, N, N Terreni puramente oesivi ( 0, =0) Terreni dotati di attrito e oesione ( 0, 0) N = + π N = ( N 1) ot N =1 N = 0 se ω = 0 N = sin ω se ω 0 k p = tan 45 + è il oeffiiente di spinta passiva di Rankine; N N = = K p e π tan ( N + 1) tan = angolo di attrito del terreno al disotto del piano di posa della fondazione; ω = angolo di inlinazione del piano ampagna. pag. 6

7 Calolo dei fattori di forma s, s, s on B /L <1. Terreni puramente oesivi ( 0, =0) s s = 1 + ( + π) L' Terreni dotati di attrito e oesione ( 0, 0) s N = 1 + N L' s = 1 s = 1 + tan L' = s = L' L' Calolo dei fattori di profondità del piano di posa d, d, d Si definise il seguente parametro: D D K = se 1 ; D D K = artg se > 1. Terreni puramente oesivi ( 0, =0) d = k Terreni dotati di attrito e oesione ( 0, 0) d = d 1 d N tan d = 1 d = 1 + tan ( 1 sin ) K d =1 d = 1 Calolo dei fattori di inlinazione del ario i, i, i Si definise il seguente parametro: + B/L m = mb = 1 + B/L se la forza H è parallela alla direzione trasversale della fondazione + L/B m = ml = 1 + L/B se la forza H è parallela alla direzione longitudinale della fondazione m = mθ i = m L os Terreni oesivi ( 0, =0) θ + m B sen θ se la forza H forma un angolo θ on la direzione longitudinale della fondazione Terreni inoerenti (=0, 0) m H = 1 i 0 N B L = i =1 i = 0 i Terreni dotati di attrito e oesione ( 0, 0) i = i 1 i N tan m m H H = 1 i = 1 i V V V + B L ot m+ 1 m+ 1 H H = 1 i = 1 H = omponente orizzontale dei arihi agente sul piano di posa della fondazione; V = omponente vertiale dei arihi agente sul piano di posa della fondazione. Calolo dei fattori di inlinazione del piano di ampagna b, b, b Indiando on ω la pendenza del piano ampagna, si ha: Terreni puramente oesivi ( 0, =0) b b = 1 ω + π ( ) V + B L ot Terreni dotati di attrito e oesione ( 0, 0) b = b 1 b N tan = ( 1 tanω) os ω b = ( 1 tanω) os ω pag. 7

8 b b = os ω b b = os ω Per poter appliare tali oeffiienti orrettivi deve essere verifiata la seguente ondizione: ω < ; ω < 45. D B Calolo dei fattori di inlinazione del piano di posa g, g, g Indiando on ε la pendenza del piano di posa della fondazione, si ha: Terreni puramente oesivi ( 0, =0) g = 1 ε ( + π) Terreni dotati di attrito e oesione ( 0, 0) g = g 1 g N tan g = 1 g = ( 1 ε tan) g =1 g = g Per poter appliare tali oeffiienti orrettivi deve essere verifiata la seguente ondizione: ε < 45 D ε B Calolo dei fattori di riduzione per rottura a punzonamento ψ, ψ, ψ Si definise l'indie di rigidezza del terreno ome: G I r = + σ tan E G = = modulo d elastiità tangenziale del terreno; ( 1 + ν) E= modulo elastio del terreno (nei aloli è utilizzato il modulo edometrio); ν = modulo di Poisson. Sia in ondizioni non drenate he drenate è assunto pari a 0.5, a vantaggio di siurezza; σ= tensione litostatia alla profondità D+B/. La rottura a punzonamento si verifia uando i oeffiienti di punzonamento ψ, ψ, ψ sono inferiori all'unità; iò aade uando l'indie di rigidezza I r si mantiene inferiore al valore ritio: ψ Terreni puramente oesivi ( 0, =0) = Log L' B ot 45 L 1 I r < Ir,rit = e. ( ) I r Correzione per fondazione tipo piastra Terreni dotati di attrito e oesione ( 0, 0) ψ = ψ 1 ψ N tan ψ =1 3,07 sin Log( Ir) 0,6 4,4 tan+ L' 1+ sin ψ = e ψ =1 = ψ Bowles, al fine di limitare il ontributo del termine B N, he per valori elevati di B porterebbe ad ottenere valori del ario limite prossimi a uelli di una fondazione profonda, propone il seguente fattore di riduzione r : pag. 8 ψ

9 B r = 1 0,5 Log on B m Nella tabella sottostante sono riportati una serie di valori del oeffiiente r al variare della larghezza dell elemento di fondazione. B [m] r 1,00 0,97 0,95 0,93 0,9 0,90 0,8 0,75 0,57 Questo oeffiiente assume partiolare importanza per fondazioni larghe on rapporto D/B basso, aso nel uale il termine B N è predominante. Calolo del ario limite in ondizioni non drenate L'espressione generale del ario limite, valutato in termini di tensioni totale, diventa: lim = u r u = oesione non drenata; sat = peso unità di volume del terreno in ondizioni di saturazione. ( + π) s d i g b + + sat N s N.B: Nel alolo in ondizioni non drenate (situazione molto rara per un terreno inoerente) si assume, sempre e omunue, he l'angolo di attrito sia nullo (=0). 6. Fattori orrettivi al ario limite in presenza di sisma L azione del sisma si tradue in aelerazioni nel sottosuolo (effetto inematio) e nella fondazione, per l azione delle forze d inerzia generate nella struttura in elevazione (effetto inerziale). Nell analisi pseudo-statia, modellando l azione sismia attraverso la sola omponente orizzontale, tali effetti possono essere portati in onto mediante l introduzione di oeffiienti sismii rispettivamente denominati K hi e K hk, il primo definito dal rapporto tra le omponenti orizzontale e vertiale dei arihi trasmessi in fondazione ed il seondo funzione dell aelerazione massima attesa al sito. La formula generale del ario limite si modifia nel seguente modo: lim = N s d i g b Ψ z + N s d i g b Ψ z + f N s d i g b Ψ r z in ui, oltre ai termini già preedentemente indiati, si sono introdotti i seguenti termini: z, z, z = oeffiienti orrettivi dovuti all effetto inerziale; = oeffiiente orrettivo dovuto all effetto inematio. Calolo del fattore orrettivo dovuto all effetto inematio L effetto inematio modifia il solo oeffiiente N in funzione del oeffiiente sismio K hk he è pari a: SS ST ag Khk = βs g β s = oeffiiente di riduzione dell aelerazione massima attesa al sito; g = aelerazione di gravità; S S = oeffiiente di amplifiazione stratigrafia; S T = oeffiiente di amplifiazione topografia; a g = aelerazione orizzontale massima attesa su sito di riferimento rigido. I valori di β s sono riportati nella seguente tabella: A CATEGORIA DI SOTTOSUOLO B,C,D,E 0, < a g(g) 0,4 0,30 0,8 0,1 < a g(g) 0, 0,7 0,4 a g(g) 0,1 0,0 0,0 Il fattore orrettivo dovuto all effetto inematio è stato, pertanto, determinato on la seguente relazione: β s β s Terreni puramente oesivi ( 0, =0) Terreni dotati di attrito e oesione ( 0, 0) pag. 9

10 = Khk 1 tan K = se hk < 1, altrimenti = 0 tan Calolo dei fattori orrettivi dovuti all effetto inerziale z, z, z L effetto inerziale produe variazioni di tutti i oeffiienti di apaità portante del ario limite in funzione del oeffiiente sismio K hi. Per le ombinazioni sismihe, gli effetti inerziali sono stati direttamente portati in onto, nel alolo del ario limite, tramite i oeffiienti orrettivi dovuti all'inlinazione dei arihi (i, i, i ). In tal aso, il oeffiiente sismio K hi è stato non alolato ed i orrispondenti fattori orrettivi (z, z, z ) sono stati assunti tutti di valore unitario. Verifihe nei onfronti degli stati limite ultimi (SLU) Di seguito si riporta una tabella riepilogativa relativa alla verifia dello stato limite di ollasso per ario limite dell insieme fondazione-terreno. Si preisa he il valore relativo alla olonna Q d,rd, di ui nella tabella seguente, è da intendersi ome il valore di progetto della resistenza R d, ossia il rapporto fra il ario limite lim (alolato ome sopra esposto) ed il valore del oeffiiente parziale di siurezza R relativo alla apaità portante del omplesso terreno-fondazione, in relazione all approio utilizzato. Nel aso in esame il oeffiiente parziale di siurezza R, ome indiato nella tabella 6.4.I del DM 14/01/008 è stato assunto pari a: Tabella 6.4.I Coeffiienti parziali R per le verifihe agli stati limiti ultimi di fondazioni superfiiali [DM 14/01/008] Verifia Coeffiiente parziale R (R3) Capaità portante,3 Si preisa he, nella sottostante tabella: la oppia Q Ed e Q d,rd è relativa alla ombinazione di ario, fra tutte uelle esaminate, he da luogo al minimo oeffiiente di siurezza (CS); nelle olonne per N, per N e per N, relative ai Coef. Cor. Terzaghi, viene riportato il prodotto tra i vari oeffiienti orrettivi presenti nell'espressione generale del ario limite. Ad esempio si è posto: Coef. Cor. Terzaghi per N = Coef. Cor. Terzaghi per N = Coef. Cor. Terzaghi per N = s d i g b ψ z s d i g b ψ z s d i g b Ψ r VERIFICHE CARICO LIMITE FONDAZIONI DIRETTE Id Fnd CS L X L Y Rtz Z P.mp Z Fld Cmp T per z Verifihe Cario Limite fondazioni dirette C. Terzaghi per Q Ed Q Rd R f per N N N N N N [m] [m] [ ] [m] [m] [N/mm ] [N/mm ] Platea 1 5,30 1,50 1,50 0,00,00 - Coesivo 1,65 1,87 0,60 4,34 Id Fnd Desrizione dell'oggetto di fondazione al uale è riferita la verifia. CS Coeffiiente di siurezza ([NS] = Non Signifiativo per valori di CS >= 100; [VNR]= Verifia Non Rihiesta). L X/Y Dimensioni dell'elemento di fondazione. Rtz Angolo ompreso tra l'asse X e il lato più lungo del minimo rettangolo he delimita il poligono della platea. Z P.mp Profondità di posa dell'elemento di fondazione dal piano ampagna. Z Fld Profondità della falda dal piano ampagna. Cmp T Classifiazione del omportamento del terreno ai fini del alolo. C. Coeffiienti orrettivi per la formula di Terzaghi. Terzag hi Q Ed Cario di progetto sul terreno. Q Rd Resistenza di progetto del terreno. [SI] = elemento on presenza di rinforzo; [NO] = elemento senza rinforzo. R f 11,6 3 3,06 0,056 0,96 N O pag. 10

11 7 - STIMA DEI CEDIMENTI DELLE FONDAZIONI I edimenti delle fondazioni superfiiali sono il risultato (l integrale) delle deformazioni vertiali del terreno sottostante la fondazione. Queste deformazioni sono onseguenti ad un alterazione dello stato di tensione nel sottosuolo imputabile a vari motivi uali il ario trasmesso dalle strutture di fondazione, variazioni del regime delle pressioni neutre nel sottosuolo, vibrazioni indotte, savi eseguiti nei pressi della fondazione. Nel alolo eseguito dal software vengono stimati i edimenti prodotti dai arihi trasmessi dalla fondazione, he sono sempre presenti, e ne è stata valutata l ammissibilità in ondizioni di eserizio. 7.1 Calolo dell'inremento delle tensioni Gli inrementi di tensione indotti nel sottosuolo, dai arihi appliati in superfiie, sono stati valutati mediante la teoria di Boussines, he definise lo stato di tensione e deformazione indotto in un semispazio elastio da una forza onentrata P agente normalmente al suo piano limite (figura sottostante). Gli inrementi di tensione nel sottosuolo, he generano i edimenti, espressi in un sistema di oordinate ilindrihe θ, z, r, sono determinate attraverso le seguenti relazioni: σ σ z r σ θ τ rz dove 3 P z = π R 3 5 P = π R = ( 1 ν) 3 r R P z π R R 3 P z r = π 5 R = r z. R + 3 z + R ( R + z) ( 1 ν) R ( ) R + z I valori delle tensioni radiali σ r e tangenti σ θ, proiettati sugli assi X e Y, diventano: σ x = σ r os(α) - σ θ sin(α); σ y = σ r sin(α) + σ θ os(α) dove α è l angolo formato dal raggio r on l asse X. Gli inrementi di tensione sono stati alolati, per ogni ombinazione di ario allo SLE e allo SLD, al entro di strati elementari (substrati) on ui si è disretizzato il sottosuolo in orrispondenza di ogni vertiale di alolo (vedi figura sottostante). L altezza adottata per il substrato è di 100 m. Distribuzione delle forze al ontatto del piano di posa Per poter affrontare il problema in maniera generale, l'area di impronta della fondazione viene disretizzata in areole elementari suffiientemente piole e si sostituise all'azione ripartita, ompetente ad ogni singola pag. 11

12 areola, un'azione onentrata euivalente. Il terreno a ontatto on la fondazione viene orrispondentemente disretizzato in elementi elastii, detti bounds, he lavorano nelle tre direzioni prinipali XYZ. Le fondazioni trasmettono agli elementi bounds le azioni provenienti dal alolo in elevazione e su tale modello il solutore determina le azioni F x, F y, F z agenti sul singolo bound. Inizialmente si ritiene il bound elastio e bidirezionale, ossia reagente anhe a trazione, e in tale ipotesi viene ondotto un alolo lineare. Se, per effetto di eentriità, si hanno bounds reagenti a trazione, si ridefinise il legame ostitutivo nell ipotesi di assenza di resistenza a trazione e si effettua un alolo NON lineare in ui sono definite aree di ontatto parzializzate e vengono eslusi i bounds a trazione. Attraverso uesto proedimento, effettuato per tutte le ombinazioni di ario, sono note le reazioni dei bounds ompressi e uindi le forze (F z ) da ui alolare gli inrementi di tensione nel sottosuolo in una serie di punti signifiativi. Per ogni vertiale in ui si è alolato il edimento, l inremento di tensione nel sottosuolo è stato alolato sommando gli effetti di tutte le forze elementari. Inoltre, è stato onsiderato il deremento di tensione dovuto allo savo, in modo da sottrarre all intensità del ario appliato il valore della tensione litostatia agente sul piano di posa prima della realizzazione della fondazione. 7. Calolo dei edimenti Noti gli inrementi di tensione nei vari strati, per il alolo dei edimenti viene adottato il metodo edometrio di Terzaghi, distinguendo tra terreni a grana grossa e terreni a grana fine. Terreni a grana grossa Per uesti terreni i edimenti si estinguono immediatamente per ui il edimento iniziale (w o ) oinide on uello finale (w f ). In tal aso, per il alolo del edimento, sarebbe indispensabile far riorso a proedimenti empirii he utilizzano i risultati di prove in sito. Viste le diffioltà e l'inertezza nella stima di speifii parametri geotenii, il edimento è stato valutato utilizzando il metodo edometrio. Terreni a grana fina Il metodo edometrio fornise il edimento a lungo termine, NON onsentendo di valutare il edimento iniziale. Calolato l inremento di tensioni σ nei vari strati, ognuno di spessore H i e modulo E ed,i, il edimento edometrio risulta pari a: σi w ed = Hi E i Per la stima del edimento di onsolidazione si utilizza il metodo di Skempton e Bjerrum he esprime tale edimento ome un aliuota di uello edometrio, pertanto: w = β ed,i w ed I valori del oeffiiente β sono riportati in grafii in funzione della rigidezza della fondazione, della forma della fondazione, dello spessore dello strato deformabile e del oeffiiente di Skempton A (vedi figura sottostante). pag. 1

13 Il oeffiiente A di Skempton può essere riavato in funzione del grado di onsolidazione del terreno ome indiato nella seguente tabella. Grado di onsolidazione del terreno A Skempton basso 0,75 1,50 normale 0,50 1,00 poo sovraonsolidato 0,0 0,50 molto sovraonsolidato 0,00 0,5 Il software utilizza il valore medio degli intervalli indiati. Tuttavia il tenio è libero di inserire manualmente tali parametri ualora siano state fatte indagini speifihe relative alla loro determinazione. Il edimento iniziale w o è alolato on la teoria dell elastiità in termini di tensioni totali seondo la seguente espressione: B w0 = Iw E in ui: E u è il modulo di elastiità NON drenato; è il ario (medio ripartito) sulla fondazione; B è la larghezza aratteristia della fondazione, I w è il oeffiiente di influenza. Il oeffiiente di influenza I w ha la seguente espressione: H/B σz 0.5 ( σx + σy ) I = dz/ B w 0 in ui H è lo spessore dello strato deformabile e le σ x e σ y sono alolate on un oeffiiente di Poisson he, in ondizioni NON drenate, è assunto pari a 0.5. Il modulo di elastiità NON drenato di un terreno può essere riavato dalla seguente tabella in ui è messo in relazione on la oesione NON drenata ( u ), l indie di plastiità (I p ) e il grado di onsolidazione del terreno (OCR). Tuttavia il tenio è libero di inserire manualmente tali parametri ualora siano state fatte indagini speifihe relative alla loro determinazione. u Rapporto K u=(e u/ u) Grado di onsolidazione del terreno (OCR) I p < 0,3 0,3 < I p < 0,5 I p > 0,5 basso/normale (<3) poo sovraonsolidato (da 3 a 5) molto sovraonsolidato (>5) Il edimento finale è pari a: w f = w o + w. 7.3 Calolo delle distorsioni angolari pag. 13

14 Noti i edimenti in un erto numero di punti signifiativi, è possibile alolare le distorsioni angolari (β) ome: wij β ij = L w ij è il edimento differenziale tra i punti i e j; L ij è la distanza tra la oppia di punti i e j. Sia nel tabulato he nelle tabelle seguenti, per omodità di lettura, sono riportati i valori inversi delle distorsioni angolari, onfrontati on il valore inverso della distorsione ammissibile ompatibile on la funzionalità dell intera opera. ij GEOTECNICA - VERIFICHE DEI CEDIMENTI DIFFERENZIALI Geotenia - Verifihe dei edimenti differenziali Id W Id W (L/ W) i-f (L/ W) lim CS 001 C000-C , ,83 00 C0006-C , , C0003-C , , C0008-C , , C000-C , , C0007-C ,6 00 NS 007 C0001-C ,5 00 0,8 008 C0005-C , ,68 Id W Identifiativo del Punto Signifiativo (punto in ui viene alolato il edimento). Id W Identifiativo del edimento differenziale. (L/ W) i-f Distorsione angolare ([NS] = Non Signifiativo - per valori di (L/ W) i-f maggiori o uguali di ). (L/ W) lim Distorsione angolare limite. CS Coeffiiente di siurezza ([NS] = Non Signifiativo per valori di CS >= 100; [VNR]= Verifia Non Rihiesta). 8 - VERIFICA A SCORRIMENTO SUL PIANO DI POSA La verifia a sorrimento sul piano di posa della fondazione, eseguita allo SLU (SLV), onsiste nel onfronto fra la forza agente parallelamente al piano di sorrimento (azione, F d ) e la resistenza (R d ), ossia la risultante delle tensioni tangenziali limite sullo stesso piano, sommata, in asi partiolari, alla risultante delle tensioni limite agenti sulle superfii laterali della fondazione. La resistenza R d della fondazione allo sorrimento è data dalla somma di tre omponenti: 1) Componente dovuta all attrito F RD1. È pari a: F RD1 =N d tan N d = ario effiae di progetto, normale alla base della fondazione; = angolo di resistenza a taglio (d attrito) del terreno a ontatto on la fondazione. ) Componente dovuta all adesione F RD. È pari a: F RD =A A = superfiie effiae della base della fondazione; = oesione del terreno, pari alla oesione effiae ( ) in ondizioni drenate o alla oesione non drenata ( u ) in ondizioni non drenate. 3) Componente dovuta all affondamento F RD3 della fondazione. Tale eventuale ontributo resistente è dovuto alla spinta passiva he si genera sul lato vertiale della fondazione uando le forze orizzontali la spingono ontro lo savo (inasso). Si evidenzia he nel aso in ui lo sforzo normale sia di trazione i primi due ontributi vengono annullati. Inoltre, nel aso in ui il terreno sia dotato di oesione non drenata e attrito, il programma esegue la verifia a sorrimento ignorando il ontributo dovuto all attrito terra-fondazione e alola l aliuota dovuta all adesione on riferimento alla oesione non drenata. Si preisa he il valore relativo alla olonna F Rd, di ui nella tabella seguente, è da intendersi ome il valore di pag. 14

15 progetto della resistenza allo sorrimento R d, ossia il rapporto fra la resistenza ed il valore del oeffiiente parziale di siurezza R relativo allo sorrimento della struttura di fondazione su piano di posa, in relazione all approio utilizzato. Nel aso in esame il oeffiiente parziale di siurezza R, ome indiato nella tabella 6.4.I del DM 14/01/008, è stato assunto pari a: Tabella 6.4.I - Coeffiienti parziali R per le verifihe agli stati limite ultimi di fondazioni superfiiali Coeffiiente parziale R (R3) 1,10 Sia nel tabulato he nella tabella seguente si riporta l esito della suddetta verifia. Platea 1 GEOTECNICA - VERIFICHE A SCORRIMENTO Geotenia - Verifihe a sorrimento Elm Dir N Ed M Ed V Ed F RD1 F RD F RD3 F RD CS [N] [N m] [N] [N] [N] [N] [N] B NS L NS Elm Elemento di fondazione su ui si esegue la verifia. Dir Direzione di verifia: per Plinti [B]= asse loale ; [L]= asse loale 3. Per Winkler [B]= asse loale 3; [L]= asse loale 1. Per Platee [B]= asse globale Y; [L]= asse globale X. F RD1 Aliuota di resistenza allo sorrimento per attrito terra-fondazione. F RD Aliuota di resistenza allo sorrimento per adesione. F RD3 Aliuota di resistenza allo sorrimento per affondamento. F RD Resistenza allo sorrimento. CS Coeffiiente di siurezza ([NS] = Non Signifiativo per valori di CS >= 100; [VNR]= Verifia Non Rihiesta). N Ed, M Ed, V Ed Solleitazioni di progetto. pag. 15