Capitoli delle NTC che trattano aspetti geotecnici

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1 Capitoli delle NTC che trattano aspetti geotecnici 6. PROGETTAZIONE GEOTECNICA 6.1 DISPOSIZIONI GENERALI 6.2 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO 6.3 STABILITA DEI PENDII NATURALI 6.4 OPERE DI FONDAZIONE 6.5 OPERE DI SOSTEGNO 6.6 TIRANTI D ANCORAGGIO 6.7 OPERE IN SOTTERRANEO 6.8 OPERE DI MATERIALI SCIOLTI E FRONTI DI SCAVO 6.9 MIGLIORAMENTO E RINFORZO DEI TERRENI E DELLE ROCCE 6.10 CONSOLIDAMENTO GEOTECNICO DI OPERE ESISTENTI 6.11 DISCARICHE CONTROLLATE E DEPOSITI DI INERTI 6.12 FATTIBILITA DI OPERE SU GRANDI AREE

2 Capitoli delle NTC che trattano aspetti geotecnici Cap. 3 AZIONI SULLE COSTRUZIONI AZIONE SISMICA... Cap. 7 PROGETTAZIONE PER AZIONI SISMICHE OPERE E SISTEMI GEOTECNICI..

3 Altri documenti di riferimento EN Eurocode Basis of Design EN Eurocode 7: Geotechnical Design Part 1 : General Rules. EN Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1 : General Rules, seismic actions and rules for buildings. EN Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 5 : Foundations, retaining structures and geotechnical aspects AGI (2005). Linee guida sugli aspetti geotecnici della progettazione in zona sismica

4 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Modifiche nella progettazione di un edificio

5 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Progettazione tradizionale Fase A1 Analisi della struttura in elevazione a vincoli fissi (verifica alle tensioni ammissibili) Fase A2 Analisi della fondazione sotto gli scarichi della struttura in elevazione (verifica con coefficienti globali di sicurezza e calcolo dei cedimenti) Caputo, 2005

6 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Modifiche dovute alle Norme Tecniche Verifiche agli stati limite (SLU e SLE) con coefficienti parziali Diverse combinazioni di azioni Due approcci progettuali per verifiche SLU Azioni sismiche differenziate per SLC, SLV, SLD e SLO Azioni sismiche funzione del sottosuolo ( effetto locale ) Studio dell interazione cinematica palo-terreno Aspetti legati all interazione inerziale

7 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Verifica SLU secondo NTC sotto azioni statiche Carichi caratteristici (F k ) Det. carichi rappresentativi (ψ F k ) Det. carichi di progetto (F d = γ F ψ F k ) Determinazione scarichi di progetto in fondazione, E d Verifica in fondazione Determinazione carichi limite di progetto, R d (forze orizzontali e verticali) Verifica: E d R d

8 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Verifica SLU secondo le NTC Per ogni SLU si deve verificare che l Effetto delle azioni di progetto (E d ) sia non superiore alle Resistenze di progetto (R d ): E R d d X k E d E γ F Frep ; ; a γ M = d 1 X k R d R γ F Frep ; ; a γ R γ M = d Ad esempio, il carico assiale di progetto sulla fondazione superficiale deve essere inferiore al carico limite (capacità portante) di progetto del complesso fondazione-terreno

9 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Combinazione fondamentale per le verifiche SLU γ G1 G1 + γ G2 G 2 + γ P P + γ Q1 Qk1 + γ Q2 ψ02 Qk 2 + γ Q3 ψ03 Q k Coefficienti sulle azioni per verifiche SLU Azioni sfavorevoli Approccio Carichi permanenti Carichi permanenti non Carichi variabili Q strutturali G 1 strutturali G 2 A1C A1C A (1)Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti si potranno adottare per essi gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti.

10 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Verifica SLE secondo NT sotto azioni statiche Carichi caratteristici (F k ) Det. carichi rappresentativi (ψ F k ) Determinazione scarichi di progetto in fondazione, E d Verifica in fondazione in esercizio (calcolo degli spostamenti)

11 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Combinazione caratteristica (rara) per gli stati limite SLE irreversibili G1 + G 2 + P + Qk1 + γ Q2 ψ02 Qk 2 + γ Q3 ψ03 Q k Combinazione frequente per gli stati limite SLE reversibili G1 + G 2 + P + ψ11 Qk1 + ψ22 Qk 2 + ψ23 Q k Combinazione quasi permanente per gli stati limite SLE a lungo termine G1 + G 2 + P + ψ21 Qk1 + ψ22 Qk 2 + ψ23 Q k in generale si ha: ψ0 j > ψ1j > ψ2 j

12 Aspetti innovativi delle NTC rispetto al precedente quadro normativo Alcune considerazioni sulla determinazione dell effetto delle azioni in fondazione Si devono determinare gli scarichi relativi alle diverse combinazioni di carichi (alcune SLU ed altre SLE) Nel caso del DA1 si devono duplicare tutti i calcoli statici della struttura in elevazione per le verifiche SLU Alle combinazioni statiche si devono sommare le verifiche sismiche

13 Aspetti innovativi delle NTC rispetto alla precedente normativa (D.M ) Novità Geotecniche (più in generale) La sicurezza Le azioni, i parametri geotecnici, le resistenze Gli approcci progettuali Le verifiche Il Metodo Osservazionale nella progettazione geotecnica Le opere e i sistemi geotecnici in presenza di azioni sismiche

14 LA SICUREZZA

15 LA SICUREZZA Nel DM 88 la sicurezza era espressa quantitativamente da coefficienti globali. Ad esempio, per una fondazione superficiale doveva essere soddisfatta la condizione Q Q u e F min con F min = 3 Il coefficiente globale di sicurezza tiene conto di tutti i tipi di incertezza (geometria, carichi, proprietà meccaniche, modelli e metodi di analisi, ecc.)

16 LA SICUREZZA Nelle NTC, in accordo con gli Eurocodici, la sicurezza è espressa dalla condizione fondamentale E d R d E d : valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione (DOMANDA) R d : valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico (CAPACITA )

17 = d M k k F d a X F f E ; ; γ γ = d M k k F R d a X F g R ; ; 1 γ γ γ = d M k k E d a X F f E ; ; ' γ γ Si introducono coefficienti di sicurezza parziali, specializzati e differenziati, nella definizione sia della domanda sia della capacità. Coefficienti di sicurezza parziali: γ F = γ E : riguardo alla domanda γ M : riguardo ai materiali γ R : riguardo alla capacità LA SICUREZZA

18 PROGETTAZIONE GEOTECNICA CHECK LIST 1. Scelta delle opere geotecniche 2. Identificazione degli stati limite 3. Scelta delle indagini e delle prove geotecniche 4. Identificazione dei valori rappresentativi e dei valori caratteristici dei parametri geotecnici 5. Identificazione e qualificazione delle azioni; definizione dei loro valori caratteristici 6. Scelta dell approccio progettuale e definizione dei valori di progetto delle azioni, dei parametri geotecnici e delle resistenze 7. Verifiche

19 2. Identificazione degli stati limite Stabilità globale Stati limite geotecnici Stabilità della fondazione

20 2. Identificazione degli stati limite Stati limite strutturali

21 PROGETTAZIONE GEOTECNICA CHECK LIST 1. Scelta delle opere geotecniche 2. Definizione degli stati limite 3. Programmazione delle indagini geotecniche 4. Identificazione dei valori rappresentativi e dei valori caratteristici dei parametri geotecnici 5. Identificazione e qualificazione delle azioni; definizione dei loro valori caratteristici 6. Scelta dell approccio progettuale e definizione dei valori di progetto delle azioni, dei parametri geotecnici e delle resistenze 7. Verifiche

22 Un aspetto cruciale riguarda il passaggio dai valori rappresentativi dei parametri geotecnici ai corrispondenti valori caratteristici.

23 4. Identificazione dei valori rappresentativi e caratteristici dei parametri geotecnici Valori caratteristici dei parametri geotecnici EN (Eurocodice 7: Geotechnical Design) Characteristic value as being selected as a cautious estimate of the value affecting the occurrence of the limit state. selected evidenzia l importanza dell engineering judgment cautious estimate è richiesta una certa cautela (o consapevolezza) limit state il valore scelto deve riferirsi allo stato limite considerato QUESTA DEFINIZIONE E CONDIVISA E ASSUNTA NELLE NTC

24 Determinazione valore caratteristico Art valore caratteristico = stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato (cautious estimate secondo EN ) da prove di laboratorio o da interpretazione dei risultati di prove in sito

25 Determinazione valore caratteristico Circolare C Due fasi: identificazione dei parametri geotecnici appropriati valutazione dei valori caratteristici

26 4. Identificazione dei valori rappresentativi e caratteristici dei parametri geotecnici Valori rappresentativi dei parametri geotecnici τ τ c p ϕ p ϕ pp ϕ r 0 δ 0 σ

27 Determinazione valore caratteristico Circolare C Due fasi: identificazione dei parametri geotecnici appropriati valutazione dei valori caratteristici (7) The governing parameter is often the mean value of a range of values covering a large surface or volume of the ground. The characteristic value should be a cautious estimate of this mean value. (da EN )

28 Determinazione valore caratteristico Circolare C Due fasi: identificazione dei parametri geotecnici appropriati valutazione dei valori caratteristici Valori caratteristici: = valori prossimi ai medi se: coinvolto un elevato volume di terreno; struttura dotata di rigidezza sufficiente = valori prossimi ai valori minimi se: modesti volumi; struttura di insufficiente rigidezza

29 Determinazione valore caratteristico EN punto (11) If statistical methods are used, the characteristic value should be derived such that the calculated probability of a worse value governing the occurrence of the limit state under consideration is not greater than 5%. Qualora sia il valor medio della proprietà a governare il fenomeno, queste considerazioni si applicherebbero a tale valore, inteso come variabile aleatoria

30 Metodi statistici 1. L impiego di metodi statistici è possibile, ma non obbligatorio 2. Nel determinare i valori caratteristici dei parametri geotecnici, il progettista deve comunque motivare le proprie scelte e adottare un criterio di cautela 3. La determinazione dei valori caratteristici deve essere effettuata dopo la scelta dei valori rappresentativi dei parametri geotecnici per i possibili stati limite

31 Influenza del numero di determinazioni su valore caratteristico Generalmente, non utilizzabili approcci statistici Affidabilità cresce con numero di indagini Premialità (non esplicita) su valore caratteristico Premialità nello spirito delle NTC Infatti: Premialità esplicita per pali Premialità esplicita per ancoraggi Coefficienti ξ variabili con numero di prove su prototipi

32 Valori caratteristici dei parametri geotecnici Resistenza non drenata, cu Valore medio Valore caratteristico lungo il fusto z Valore caratteristico in corrispondenza della base Norme Tecniche per le Costruzioni Teramo, 26 settembre 2008

33 PROGETTAZIONE GEOTECNICA CHECK LIST 1. Scelta delle opere geotecniche 2. Identificazione degli stati limite 3. Programmazione delle indagini geotecniche 4. Identificazione dei valori rappresentativi e dei valori caratteristici dei parametri geotecnici 5. Identificazione e qualificazione delle azioni; definizione dei loro valori caratteristici 6. Scelta dell approccio progettuale e definizione dei valori di progetto delle azioni, dei parametri geotecnici e delle resistenze 7. Verifiche

34 5. Identificazione, qualificazione delle azioni; definizione dei loro valori caratteristici Identificazione delle azioni q Qualificazione delle azioni Gt Pavq P ahg P ahq TIPO DI AZIONE - Permanente - Variabile Pph Ppv Gm Pavg EFFETTO DELL AZIONE - Favorevole - Sfavorevole

35 5. Identificazione, qualificazione delle azioni; definizione dei loro valori caratteristici q Capacità portante della fondazione Gt Pavq P ahg P ahq Pavg Pph Ppv Gm Eh Rh EFFETTO DELL AZIONE - Favorevole - Sfavorevole

36 5. Identificazione, qualificazione delle azioni; definizione dei loro valori caratteristici q Gt Pavq P ahg P ahq Pavg Pph Gm Ppv Eh Rh AP1-C1 AP1-C2 AP2 AZIONE TIPO EFFETTO γ F A1 A2 A1 Pahq variabile sfavorevole γ Qi Pahg permanente sfavorevole γ G Pavq variabile sfavorevole γ Qi Pavg permanente sfavorevole γ G Pph permanente favorevole γ G Ppv permanente favorevole γ G Gt permanente favorevole sfavorevole γ 1.0 G1 γ 1.3 G Gm permanente favorevole sfavorevole γ 1.0 G1 γ 1.3 G

37 PROGETTAZIONE GEOTECNICA CHECK LIST 1. Scelta delle opere geotecniche 2. Identificazione degli stati limite 3. Programmazione delle indagini geotecniche 4. Identificazione dei valori rappresentativi e dei valori caratteristici dei parametri geotecnici 5. Identificazione e qualificazione delle azioni; definizione dei loro valori caratteristici 6. Scelta dell approccio progettuale e definizione dei valori di progetto delle azioni, dei parametri geotecnici e delle resistenze 7. Verifiche

38 6. Scelta dell approccio progettuale e LE N.T.C. PREVEDONO DUE APPROCCI PROGETTUALI, DISTINTI E ALTERNATIVI Amplificato Parzialmente amplificato Ridotto Valore caratteristico AZIONI PARAMETRI MECCANICI RESISTENZE AP1-C1 (STR) AZIONI PARAMETRI MECCANICI RESISTENZE AP1-C2 (GEO) AZIONI PARAMETRI MECCANICI RESISTENZE AP2 (STR/GEO)

39 6. Scelta dell approccio progettuale e LE N.T.C. PREVEDONO DUE APPROCCI PROGETTUALI, DISTINTI E ALTERNATIVI Approccio 1 (AP1) Combinazione 1 (AP1- C1): A1 + M1 + R1 (STR) Combinazione 2 (AP1- C2): A2 + M2 + R2 (GEO) Approccio 2 (AP2) A1 + M1 + R3 (STR/GEO)

40 6. valori di progetto delle azioni, dei parametri geotecnici e delle resistenze Approccio progettuale 1 Combinazione 1 (STR) Combinazione 2 (GEO)

41 6. valori di progetto delle azioni, dei parametri geotecnici e delle resistenze Approccio progettuale 2 1.4

42 AZIONI CARICHI COEFFICIENTE PARZIALE γ F EFFETTO EQU UPL HYD (A1) STR (A2) GEO Permanenti γ G Sfavorevole 1,1 1,1 1,3 1,3 1,0 Favorevole 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 Variabili γ Q Sfavorevole 1,5 1,5 1,5 1,5 1,3 Favorevole 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

43 MATERIALI PARAMETRO γ M M1 M2 tan ϕ k γ ϕ 1,0 1,25 c k γ c 1,0 1,25 c uk γ cu 1,0 1,4 γ γ γ 1,0 1,0

44 FONDAZIONI SUPERFICIALI (R1) (R2) (R3) VERIFICA γ R γ R γ R Stabilità globale - 1,1 - Capacità portante 1,0 1,8 2,3 Scorrimento 1,0 1,1 1,1 PALI DI FONDAZIONE RESISTENZE Pali infissi Pali trivellati Pali ad elica continua (R1) (R2) (R3) (R1) (R2) (R3) (R1) (R2) (R3) RESISTENZA γ R γ R γ R γ R γ R γ R γ R γ R γ R Carichi assiali Base 1,0 1,45 1,15 1,0 1,7 1,35 1,0 1,6 1,3 Laterale in compressione 1,0 1,45 1,15 1,0 1,45 1,15 1,0 1,45 1,15 Totale 1,0 1,45 1,15 1,0 1,6 1,30 1,0 1,55 1,25 Laterale in trazione 1,0 1,6 1,25 1,0 1,6 1,25 1,0 1,6 1,25 Carichi trasversali 1,0 1,6 1,3 1,0 1,6 1,3 1,0 1,6 1,3

45 RESISTENZE OPERE DI SOSTEGNO (R1) (R2) (R3) VERIFICA γ R γ R γ R Stabilità globale - 1,1 - Capacità portante 1,0 1,0 1,4 Scorrimento 1,0 1,0 1,1 Resistenza del terreno a valle 1,0 1,0 1,4 TIRANTI D'ANCORAGGIO (R3) VERIFICA Sfilamento γ R Tiranti temporanei 1,1 Tiranti permanenti 1,2

46 VERIFICHE

47 PALI DI FONDAZIONE CARICHI γ F EFFETTO (A1) STR (A2) GEO Permanenti γ G Sfavorevole 1,3 1,0 Favorevole 1,0 1,0 Variabili γ Q Sfavorevole 1,5 1,3 Favorevole 0,0 0,0 PARAMETRO γ M (M1) (M2) tan ϕ k γ ϕ 1,0 1,25 c k γ c 1,0 1,25 c uk γ cu 1,0 1,4 γ γ γ 1,0 1,0 Pali infissi Pali trivellati Pali ad elica continua (R1) (R2) (R3) (R1) (R2) (R3) (R1) (R2) (R3) RESISTENZA γ R γ R γ R γ R γ R γ R γ R γ R γ R Carichi assiali Base 1,0 1,45 1,15 1,0 1,7 1,35 1,0 1,6 1,3 Laterale in compressione 1,0 1,45 1,15 1,0 1,45 1,15 1,0 1,45 1,15 Totale 1,0 1,45 1,15 1,0 1,6 1,30 1,0 1,55 1,25 Laterale in trazione 1,0 1,6 1,25 1,0 1,6 1,25 1,0 1,6 1,25 Carichi trasversali 1,0 1,6 1,3 1,0 1,6 1,3 1,0 1,6 1,3 Verifiche AP1- C1: A1+M1+R1 AP1- C2: A2+M1+R2 AP2: A1+M1+R3

48 PALI DI FONDAZIONE Resistenza caratteristica valutata con metodi analitici ( Rc,cal ) ( Rc,cal ) media min R c,k = Min ; ξ3 ξ4 ( R t,cal ) ( R t,cal ) media min R t,k = Min ; ξ3 ξ4 Numero di verticali indagate ξ 3 1,70 1,65 1,60 1,55 1,50 1,45 1,40 ξ 4 1,70 1,55 1,48 1,42 1,34 1,28 1,21

49 PALI DI FONDAZIONE Resistenza caratteristica ricavata da prove di carico di progetto su pali pilota Numero di prove di carico ( R c,m ) ( R c,m ) media min R c,k = Min ; ξ1 ξ2 ( R t,m ) ( R t,m ) media min R t,k Min ; ξ1 ξ2 = ξ 1 1,40 1,30 1,20 1,10 1,0 ξ 2 1,40 1,20 1,05 1,00 1,0

50 PALI DI FONDAZIONE Resistenza caratteristica ricavata da prove dinamiche di progetto ad alto livello di deformazione ( R c,m ) ( R c,m ) media min R c,k = Min ; ξ5 ξ6 Numero di prove di carico ξ 5 1,60 1,50 1,45 1,42 1,40 ξ 6 1,50 1,35 1,30 1,25 1,25

51 FONDAZIONI MISTE A PIASTRA SU PALI PIASTRA SU PALI PIASTRA GRUPPO DI PALI Ed R k,r R k,p R R k,r + R k,p d = γ R

52 PALI DI FONDAZIONE Altri aspetti innovativi relativi ai pali di fondazione Controlli d integrità dei pali Prove di progetto su pali pilota Prove di verifica in corso d opera