4. FONDAZIONI SUPERFICIALI

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Enzo Colella
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1 FONDAZIONI 4. FONDAZIONI SUPERFICIALI

2 DEFINIZIONE (NTC 2008) Elemento strutturale che trasferisce l azione proveniente alla struttura in elevato agli strati superficiali el terreno

3 DIMENSIONAMENTO Profonità el piano i posa Forma e imensioni in pianta Forma e imensioni ella struttura (sezione, collegamenti) Contenuti el corso i Strutture i Fonazione e Fonazioni

4 INDICE DELLA SEZIONE GENERALITÀ METODI PER IL CALCOLO DEL CARICO LIMITE METODI PER IL CALCOLO DEI CEDIMENTI INTERAZIONE TERRENO STRUTTURA

5 VERIFICHE (GEO) VERIFICA DELLA SICUREZZA SLU el complesso fonazione terreno VERIFICA IN CONDIZIONI DI ESERCIZIO SLE, spostamenti e istorsioni compatibili con l esercizio ell opera e elle strutture aiacenti

6 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Formula i Brinch-Hansen (1970) 1 lim = γbn γs γi γb γg γ + cn cs c ci cb cg c + 2 N s i b g

7 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Formula i Brinch-Hansen (1970) FATTORI DI CAPACITÀ PORTANTE N = 1 + senϕ ' π tanϕ 1 senϕ ' ' e N γ = 1.5(N 1) tan ϕ ' N c = (N 1) cot anϕ '

8 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Formula i Brinch-Hansen (1970) COEFFICIENTI DI FORMA s = s γ = B L 1+ 1 senϕ senϕ ' ' s c = B L senϕ senϕ ' ' s 0 c = B L

9 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Formula i Brinch-Hansen (1970) COEFFICIENTI DI PROFONDITÀ c = 1+ = 2 D B N c tan 1 ϕ tan ϕ ' ' (1 senϕ ' ' = tan ϕ (1 senϕ )a tan( D / B) se D > ' ) 2 se D B c 0 = D B B se D B = 1 γ c 0 =1+ 0.4arctan D B se D > B

10 i i γ m = = = CALCOLO DEL CARICO LIMITE N N Formula i Brinch-Hansen (1970) COEFFICIENTI DI INCLINAZIONE B / L B / L V + BLc V + BLc ' ' cot ϕ cot ϕ ' ' m m+ 1 i c = i N 1 c i tan ϕ ' i 0 m V c =1 B L c u N c

11 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Formula i Brinch-Hansen (1970) b = ( 1 α tan ϕ' ) 2 INCLINAZIONE (α) DEL PIANO DI POSA b γ = b b c 0 =1 2α N c b c = b N 1 c b tan ϕ'

12 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Formula i Brinch-Hansen (1970) g = ( 1 tan ω) 2 INCLINAZIONE (ω) DEL PIANO CAMPAGNA g γ = g g c 0 =1 2ω N c g c = g N 1 g c tan ϕ'

13 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Formula i Brinch-Hansen (1970) e G G' B B' = B 2e

14 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Effetti inerziali ovuti al sisma (Paolucci & Pecker, 1995)

15 CALCOLO DEL CARICO LIMITE Effetti inerziali: fattori correttivi z 1 lim = γbn γs γi γb γg γz γ + cn cs c ci cb cg cz c + 2 N s i b g z z = 1 0,32 c k h z = z γ = 1 k tg h ϕ 0,35

16 Effetti inerziali: Coefficienti correttivi ei fattori i capacità portante (Paolucci & Pecker, 1995)

17 Influenza egli effetti inerziali (Paolucci & Pecker, 1997)

18 ESEMPIO DI CALCOLO DEL CARICO LIMITE Fonazione rettangolare B = 8m; L = 12m; D = 1.5m Carico baricentrico Terreno i fonazione costituito a: Argilla 0-6 m al p.c.; γ sat = 18 kn/m 3 ; c = 0; ϕ = 26 ;Cu = 50kPa Sabbia 6-x m al p.c.; γ sat = 20 kn/m 3 ; c = 0; ϕ = 34 Fala al piano i fonazione, irostatica

19 CALCOLO DEI CEDIMENTI Nozioni i carattere generale Cause ei ceimenti el terreno ovute ai carichi imposti: istorsione el terreno compressione el terreno rottura e/o eformazioni ei grani

20 CALCOLO DEI CEDIMENTI Schema convenzionale

21 CALCOLO DEI CEDIMENTI s 0 ceimento immeiato s 1 ceimento ovuto alla consoliazione s 2 ceimento ovuto a fenomeni viscosi s tot = s 0 + s 1 + s 2 Sollevamento (rigonfiamento) Vibrazioni (apparati meccanici, sisma)

22 CALCOLO DEI CEDIMENTI REQUISITI ESSENZIALI DI UN PROGETTO DISTRIBUZIONE DEI CEDIMENTI NELLO SPAZIO CEDIMENTO ASSOLUTO CEDIMENTI DIFFERENZIALI * CEDIMENTI AL DI FUORI DELL AREA CARICATA DISTRIBUZIONE DEI CEDIMENTI NEL TEMPO CEDIMENTO IMMEDIATO (s i )** CEDIMENTO DI CONSOLIDAZIONE (s c )** CEDIMENTO SECONDARIO (s s ) * analisi i interazione terreno struttura oppure valutazione empiriche ** istinzione priva i significato nel caso ei terreni a grana grossa

23 CALCOLO DEI CEDIMENTI APPROCCI DISPONIBILI (terreni a grana fine) 1. Analisi monoimensionale convenzionale (Metoo Eometrico) s TF H H H = Δσ' z se = z = ε zz = E 0 e 0 0 Δe 1+ e ( t) = U se U = grao i consoliazione alla teoria i consoliazione monoimensionale z s t 2. Metoo i Skempton e Bjerrum (1957) s = s + βs ; s t = s + Uβs ( ) TF i e t i e

24 CALCOLO DEI CEDIMENTI Metoo Eometrico Per il calcolo el Δσ v si ricorre alle soluzioni ella teoria ell elasticità

25 CARICO CIRCOLARE

26 CARICO RETTANGOLARE

27 CARICO RETTANGOLARE σ z = LB arctan 2π cz + LBz c 1 m n 2 m 2 = L 2 + z 2 n 2 = B 2 + z 2 c = B 2 + L 2 + z 2

28 FONDAZIONE INFINITAMENTE RIGIDA

29 CALCOLO DEI CEDIMENTI PER APPLICARE IL METODO EDOMETRICO È SUFFICIENTE DISPORRE DI PROVE EDOMETRICHE

30 CALCOLO DEI CEDIMENTI Metoo i Skempton e Bjerrum (1957) [Δu (t = 0) Δσ v ] ( ) s = s + βs = s + s ; s t = s + Uβs TF i e i c t i c s i = ceimento immeiato alla teoria ell elasticità β = correzione el ceimento eometrico per tenere conto che Δu (t = 0) < Δσ v Il coefficiente correttivo β ipene alla storia tensionale el eposito, alla geometria el problema e alla rigiezza ella fonazione

31 CALCOLO DEI CEDIMENTI Metoo i Skempton e Bjerrum (1957) Ceimento immeiato s i (teoria ell elasticità) s i = B E u I 1 I 2 E u a prove TX CIU (CK 0 U) o prove geofisiche

32 CALCOLO DEI CEDIMENTI Metoo i Skempton e Bjerrum (1957) Ceimento i consoliazione s c s c = β s e β ipene al valore ella A i Skempton, alla geometria el sistema e alla rigiezza ella fonazione

33 CALCOLO DEI CEDIMENTI

34 CALCOLO DEI CEDIMENTI PER APPLICARE IL METODO DI SKEMPTON E BJERRUM È NECESSARIO DISPORRE DI PROVE EDOMETRICHE E PROVE TRIASSIALI CONSOLIDATE NON DRENATE

35 CALCOLO DEI CEDIMENTI INDICAZIONI PRATICHE Pafiel & Sharrock (1983) Argille sovraconsoliate s i = ( ) s e s c = ( ) s e s tot = s e Argille normalmente consoliate s i = 0.1 s e s c = s e s tot = 1.1 s e

36 CALCOLO DEI CEDIMENTI APPROCCI CLASSICI (terreni a grana grossa) 1. Metoo i Burlan & Burbige (1985), basato su prove SPT 2. Metoo i Schmertmann (1970), basato su prove CPT 3. Metoo i Terzaghi & Peck (1948), basato su prove SPT

37 CALCOLO DEI CEDIMENTI Metoo i BURLAND & BURBIDGE (1985) I s = f f f B + B I c ( ) 0.7 s H t σ ' v0 ' σ ' v0 c = pressione efficace lora, espressa in kpa σ v0 = tensione efficace agente alla uota i imposta ella fonazione in kpa B = larghezza ella fonazione in m I c = N AV f H = H Z 2 H 1.25 L f Z s = B L B t = tempo espresso in anni R 3 = R = f t =1+ R 3 + Rlog t 3

38 CALCOLO DEI CEDIMENTI Metoo i Schmertmann (1970) H = 1 2Δ ' 0 s CC IzΔz E ' Δ = pressione efficace netta σ v0 = tensione verticale efficace agente alla uota i imposta ella fonazione C 1 = coefficiente i approfonimento (1-0.5 σ v0 / Δ ) C 2 = coeff. el ceimento seconario ( log t / 0.1) E = 2.5 c oppure 3.5 c per cerchio o striscia

39 Metoo i Schmertmann (1970)

40 Metoo i Terzaghi & Peck (1948) N valore meio tra le profonità D e D+B Correzione per sabbie fini o limose sotto fala

41 AMMISSIBILITÀ (EC7) Strutture i Categoria II Ceimento massimo accettabile (SLE) 50 mm Rotazioni relative accettabili (SLE) per strutture intelaiate o muratura i mattoni comprese tra e Rotazione relativa massima (SLU) pari a Se l inflessione è verso l alto i valori preceenti vanno imezzati

42 STRUTTURE IN MURATURA (BURLAND E WROTH, 1974) Δ / L L tot / H H = altezza eificio

43 PONTI (WILLYE, 1999) SLE: ceimento i 5 10 cm SLU: ceimento 20 cm Spostamento in testa massimo 5 cm

44 ROTAZIONI RELATIVE AMMISSIBILI DELLE STRUTTURE Strutture isostatiche, muri i sostegno 1/150 Telai aperti in C.A. e in acciaio 1/250 Iem C.S. ma presenza ei carri-ponte 1/300 Telai in C.A. e in acciaio con tamponamenti 1/500 Spalle ei ponti 1/500 Fonazioni i macchine sensibili ai ceimenti 1/750 Muri portanti in mattoni 1/1000

45 CEDIMENTO DIFFERENZIALE Approccio empirico Interazione terreno struttura

46 STIMA DEL CEDIMENTO DIFFERENZIALE

47 INTERAZIONE TERRENO - FONDAZIONE INTERAZIONE Ipotesi comuni: Carichi costanti sulla struttura i fonazione Le sollecitazioni al contatto sono normali all interfaccia Vincolo bilaterale all interfaccia

48 MODELLI DI CALCOLO DISPONIBILI INTERAZIONE METODO DEL TRAPEZIO DELLE TENSIONI WINKLER CONTINUO ELASTICO (BARDEN, KOENIG -SHERIF)

49 METODO DEL TRAPEZIO DELLE TENSIONI INTERAZIONE Solo conizioni i euilibrio!!

50 MODELLO DI WINKLER INTERAZIONE Reazione el terreno pari a: p = k w Euazione ella linea elastica 4 w(x) J + kbw(x) = f x E 4 (x)

51 MODELLO DI WINKLER INTERAZIONE VANTAGGI - Semplicità - Accettabilità ei risultati in molti casi - eterminazione i un solo parametro SVANTAGGI - Carichi ripartiti - Travi rigie

52 MODELLO DI WINKLER Determinazione i k - (1) INTERAZIONE 2B B ε = 2 E e w = ε 2B = B E e k = E B e

53 MODELLO DI WINKLER Determinazione i k - (2) INTERAZIONE 1. Determinazione el ceimento meio ella fonazione 2. tensione meia in fonazione k = ceimento meio

54 MODELLO DI KOENIG & SHERIF (1975) INTERAZIONE

55 MODELLO DI KOENIG & SHERIF (1975) Soluzione numerica INTERAZIONE

56 MODELLO DI KOENIG & SHERIF (1975) Effetto ello spessore ello strato INTERAZIONE

57 MODELLO DI KOENIG & SHERIF (1975) Confronto con il moello i Winkler INTERAZIONE

58 MODELLAZIONE INTERAZIONE

59 MODELLO ELASTICO LINEARE INTERAZIONE

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