Lezione n. 9 del 28 marzo 2012

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1 Alessanro Manolini Diartimento i Ingegneria Civile Corso i OPERE DI SOSTEGNO A.A. 0-0 Muro a mensola Muro a gravità Terre rinforzate Paratia Gabbionate Crib wall Lezione n. 9 el 8 marzo 0

2 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate Inventate nel 90 a Tryggwe Larssen, Ingegnere Cao el Genio Civile i Brema, er la realizzazione i bancine ortuali.

3 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate Inventate nel 90 a Tryggwe Larssen, Ingegnere Cao el Genio Civile i Brema, er la realizzazione i bancine ortuali. Nel 9 vengono utilizzate er la costruzione el Ponte ella Libertà ce unisce Venezia alla terraferma.

4 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate Ancora oggi vengono rincialmente utilizzate er oere marittime, ance se a volte si ricorre al loro utilizzo er scavi temoranei

5 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate Ancora oggi vengono rincialmente utilizzate er oere marittime, ance se a volte si ricorre al loro utilizzo er scavi temoranei iù raramente quale oera efinitiva.

6 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate Il grane vantaggio nel loro utilizzo risiee nella raiità i installazione (ovviamente in terreni ce lo ermettono e senza articolari vincoli al contorno) meiante vibro-infissione

7 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate Il grane vantaggio nel loro utilizzo risiee nella raiità i installazione (ovviamente in terreni ce lo ermettono e senza articolari vincoli al contorno) meiante vibro-infissione e nell altrettanto raiità e semlicità i recuero in quei casi (molto frequenti)) in cui vengono utilizzati come oera i sostegno rovvisoria.

8 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate In commercio amia isonibilità i forme iverse, a scegliere in funzione elle esigenze (forma, imensioni, sessore, giunti)

9 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate In commercio amia isonibilità i forme iverse, a scegliere in funzione elle esigenze (forma, imensioni, sessore, giunti) Se non esistessero i giunti, la alancolata si comorterebbe a flessione come se fosse salata. Inicano con x la irezione orizzontale in figura e immaginano ce il terreno singa in irezione ortogonale, il comortamento a flessione sarebbe eterminato al moulo i resistenza Wx.

10 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate In commercio amia isonibilità i forme iverse, a scegliere in funzione elle esigenze (forma, imensioni, sessore, giunti) La osizione ei giunti risetto all asse meiano etermina il contributo ella singola alancola alla rigiezza ell insieme

11 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate In commercio amia isonibilità i forme iverse, a scegliere in funzione elle esigenze (forma, imensioni, sessore, giunti) Nel caso elle alancole a U, l asse rinciale i inerzia ella singola alancola è arallelo all asse i simmetria ella alancolata. È ertanto ragionevole iotizzare ce non si eterminano sforzi tangenziali arezzabili lungo i giunti quano le alancole si inflettono. Il moulo i resistenza W ella singola alancola coincie con quello W ella alancolata.

12 Paratie i sostegno: asetti tecnologici a) Gettate in oera (in c.a.) - ali o microali - ali secanti - iaframmi b) Prefabbricate (in acciaio) - alancolate In commercio amia isonibilità i forme iverse, a scegliere in funzione elle esigenze (forma, imensioni, sessore, giunti) Nel caso elle alancole a Z, l asse rinciale i inerzia ella singola alancola è inclinato risetto all asse i simmetria ella alancolata. In questo caso i movimenti elle singole alancole sono tali ce i giunti si comortano come elementi i totale soliarizzazione (W = Wx).

13 Comortamento flessionale i rofilati giuntati

14 Esemio rontuario er rofilati a alancolata

15 Paratie i sostegno Come i muri, anno la funzione i resistere alle azioni erivanti al terreno (e eventualmente, all acqua) osto a tergo ella stessa. A ifferenza ei muri, sono costituite a un tratto immerso nel terreno, iù o meno lungo, grazie al quale trovano una ossibile configurazione i equilibrio in conseguenza ella resistenza offerta al terreno i valle.

16 Paratie i sostegno Come i muri, anno la funzione i resistere alle azioni erivanti al terreno (e eventualmente, all acqua) osto a tergo ella stessa. A ifferenza ei muri, sono costituite a un tratto immerso nel terreno, iù o meno lungo, grazie al quale trovano una ossibile configurazione i equilibrio in conseguenza ella resistenza offerta al terreno i valle. FASI DI PROGETTAZIONE: a) Il comlesso terreno-aratia (eventualmente ancorata) stabile b) La sezione ella aratia soggetta a sollecitazioni accettabili c) Sostamenti ella aratia e a tergo comatibili

17 Paratie i sostegno Come i muri, anno la funzione i resistere alle azioni erivanti al terreno (e eventualmente, all acqua) osto a tergo ella stessa. A ifferenza ei muri, sono costituite a un tratto immerso nel terreno, iù o meno lungo, grazie al quale trovano una ossibile configurazione i equilibrio in conseguenza ella resistenza offerta al terreno i valle. Problema molto comlesso in quanto lo stato tensionale nel terreno e nella aratia è conseguente all interazione tra i ue.

18 Paratie i sostegno A seguito ell infissione i una arete liscia ( = 0) nel terreno, in ogni unto a monte e a valle ella arete agirà una tensione orizzontale i tio geostatico: o k 0 vo k 0 z

19 Paratie i sostegno H A seguito ell infissione i una arete liscia ( = 0) nel terreno, in ogni unto a monte e a valle ella arete agirà una tensione orizzontale i tio geostatico: o k 0 vo k 0 z Per effetto ell alicazione i una forza H, la arete subirà sostamenti tali a comrimere i terreni a sinistra (tenenza allo stato assivo i rottura) e ecomrimere quelli a estra (tenenza allo stato attivo i rottura), fino a un unto O al i sotto el quale si osserverà una tenenza inversa.

20 Paratie i sostegno H DUE IMPLICAZIONI: ) ANALISI ELASTICHE NON APPROPRIATE

21 Paratie i sostegno H DUE IMPLICAZIONI: ) ANALISI ELASTICHE NON APPROPRIATE ) LEGAMI COSTITUIVI CHE TENGANO CONTO DEI DIVERSI LIVELLI DI SPOSTAMENTO PER LA MOBILITAZIONE DELLE RESISTENZA IN STATO ATTIVO E PASSIVO

22 Paratie i sostegno H DUE IMPLICAZIONI: ) ANALISI ELASTICHE NON APPROPRIATE ) LEGAMI COSTITUIVI CHE TENGANO CONTO DEI DIVERSI LIVELLI DI SPOSTAMENTO PER LA MOBILITAZIONE DELLE RESISTENZA IN STATO ATTIVO E PASSIVO (Y/H) = 50(Y/H) a

23 Paratie i sostegno H DUE IMPLICAZIONI: ) ANALISI ELASTICHE NON APPROPRIATE ) LEGAMI COSTITUIVI CHE TENGANO CONTO DEI DIVERSI LIVELLI DI SPOSTAMENTO PER LA MOBILITAZIONE DELLE RESSITENZA IN STATO ATTIVO E PASSIVO CAMPO DI SPOSTAMENTI FORTEMENTE DIPENDENTE DALLA RIGIDEZZA DELLA PARATIA. +

24 Paratie i sostegno H La istribuzione elle reazioni el terreno al contatto con la aratia eve contemoraneamente soisfare: a) Equilibrio alla traslazione b) Equilibrio alla rotazione c) Congruenza sostamenti aratia-terreno ) In ogni unto terreno, lim e) In ogni unto aratia, rottura

25 Paratie i sostegno H La istribuzione elle reazioni el terreno al contatto con la aratia eve contemoraneamente soisfare: a) Equilibrio alla traslazione b) Equilibrio alla rotazione c) Congruenza sostamenti aratia-terreno ) In ogni unto terreno, lim e) In ogni unto aratia, rottura PROBLEMATICA TOTALMENTE DIVERSA RISPETTO A FONDAZIONI E MURI Nel caso elle fonazioni, si suongono noti i carici e si etermina la resistenza el sistema fonazione-terreno in grao i garantire aeguati margini i sicurezza.

26 Paratie i sostegno H La istribuzione elle reazioni el terreno al contatto con la aratia eve contemoraneamente soisfare: a) Equilibrio alla traslazione b) Equilibrio alla rotazione c) Congruenza sostamenti aratia-terreno ) In ogni unto terreno, lim e) In ogni unto aratia, rottura PROBLEMATICA TOTALMENTE DIVERSA RISPETTO A FONDAZIONI E MURI Nel caso elle fonazioni, si suongono noti i carici e si etermina la resistenza el sistema fonazione-terreno in grao i garantire aeguati margini i sicurezza. Lo stesso icasi nel caso ei muri, in quanto le conizioni i stabilità vengono traotte al margine i sicurezza elle sue fonazioni (suerficiali o su ali) risetto a carici valutati nell iotesi i muro rigio.

27 Paratie i sostegno H La istribuzione elle reazioni el terreno al contatto con la aratia eve contemoraneamente soisfare: a) Equilibrio alla traslazione b) Equilibrio alla rotazione c) Congruenza sostamenti aratia-terreno ) In ogni unto terreno, lim e) In ogni unto aratia, rottura PROBLEMATICA TOTALMENTE DIVERSA RISPETTO A FONDAZIONI E MURI Nel caso elle aratie, i carici non sono noti a riori in quanto la loro entità ienerà agli sostamenti e, quini, alla eformabilità ella struttura.

28 Paratie i sostegno H La istribuzione elle reazioni el terreno al contatto con la aratia eve contemoraneamente soisfare: a) Equilibrio alla traslazione b) Equilibrio alla rotazione c) Congruenza sostamenti aratia-terreno ) In ogni unto terreno, lim e) In ogni unto aratia, rottura Il livello i arofonimento elle analisi i rogetto viene fatto ienere al grao i comlessità ell oera e alle conseguenze ce a essa eriverebbero nel caso i una errata rogettazione. Per oere normali è usuale il ricorso all iotesi i arete e terreno entrambi a comortamento RIGIDO-PERFETTAMENTE PLASTICO.

29 Paratie i sostegno H L assunzione i terreno RPP svincola alla necessità i valutare sostamenti u in quanto, qualunque sia il valore u 0, = lim ( a o nel caso in esame).

30 Paratie i sostegno libere (a sbalzo) Grazie all iotesi i terreno RPP, non aena la arete ruota attorno al unto O er effetto ell azione singete ei terreni a monte, si etermina una istribuzione i reazioni el terreno note e ari alla sinta attiva a monte e a quella assiva a valle.

31 Paratie i sostegno libere (a sbalzo) Poicé il unto i rotazione O è molto rossimo all estremità inferiore ella arete, BLUM (94) a suggerito i riferirsi a un iagramma semlificato nel quale i iagrammi i carico sono sostituiti a una forza R assante er il unto O.

32 Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0) Poicé il unto i rotazione O è molto rossimo all estremità inferiore ella arete, BLUM (94) a suggerito i riferirsi a un iagramma semlificato nel quale i iagrammi i carico sono sostituiti a una forza R assante er il unto O. Ciò consente i eterminare raiamente la rofonità minima i infissione in grao i garantire l equilibrio alla rotazione.

33 Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0) M 0 Pa P 0

34 a a a 0 P P 0 P P M Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0)

35 a a a 0 P P 0 P P M a Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0)

36 a a a 0 P P 0 P P M a Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0)

37 a a a 0 P P 0 P P M a Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0) Una volta ottenuta la rofonità alla risoluzione ell equazione i grao, BLUM suggerisce i assumere una rofonità i infissione D =,

38 a a a 0 P P 0 P P M a Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0) La rofonità i infissione D =, erivante all equazione i grao corrisone a una conizione i collasso (SLU_GEO) in quanto risulta comletamente mobilitata la resistenza assiva el terreno i valle.

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40 In assenza i sovraccarici, le azioni instabilizzanti (sinta attiva) vengono incrementate attraverso una riuzione i (quini i a ), quelle stabilizzanti (sinta assiva) vengono riotte attraverso una riuzione i (quini ).

41 Dalle inagini geotecnice si è giunti alla stima i un valore caratteristico ell angolo i attrito. Si assa quini alla valutazione el valore i rogetto ell angolo i attrito : arctan tan,5

42 Dalle inagini geotecnice si è giunti alla stima i un valore caratteristico ell angolo i attrito. Si assa quini alla valutazione el valore i rogetto ell angolo i attrito : arctan e quini alla valutazione ei valori i rogetto ei coefficienti i sinta attiva ( a ) e assiva ( ) con i quali si rocee alla valutazione ella rofonità i infissione (o D =,) tan,5 a

43 ESEMPIO tan k arctan 6, 6,5

44 ESEMPIO (-0%),6,5 4%) ( 0,8 0,,6 6,5 tan arctan k a ak k

45 ESEMPIO k arctan tan,5 6,6 ak 0, a 0,8 ( 4%) ak k D H D k,5,6 (-0%) a 0,75, D H D La riuzione ei arametri i resistenza al taglio el terreno comorta un aumento ella rofonità i infissione el %.

46 ESEMPIO k arctan tan,5 6,6 ak 0, a 0,8 ( 4%) ak k D H D k,5,6 (-0%) a 0,75, D H D La riuzione ei arametri i resistenza al taglio el terreno comorta un aumento ella rofonità i infissione el %. OSSERVAZIONE Nel semlice caso i terreno erfettamente omogeneo e assenza i sovraccarici a monte, la rofonità i infissione D (altezza i scavo).

47 Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0) Ovviamente la sezione i taglio nullo (T = 0) si osizionerà al i sotto el iano scavo, e recisamente a una rofonità Z: z Z 0 Z Z z T a

48 Paratie i sostegno libere (BLUM, q = 0) Ovviamente la sezione i taglio nullo (T = 0) si osizionerà al i sotto el iano scavo, e recisamente a una rofonità Z: A tale rofonità, si eterminerà il massimo momento flettente M max : z 0 Z Z z T a Z M max a max Z 6 Z 6 M

49 Paratie i sostegno libere: inicazioni serimentali Valie er situazioni semlici: - Terreni asciutti - Terreni saturi con fala a monte e valle con ientico elo libero ( = 0) D Bica & Clayton (99) anno raccolto i ati serimentali isonibili e anno fornito abaci er la valutazione reliminare ella rofonità i infissione i una aratia a sbalzo e er la valutazione el massimo momento flettente.

50 / Paratie i sostegno libere: inicazioni serimentali Valie er situazioni semlici: - Terreni asciutti - Terreni saturi con fala a monte e valle con ientico elo libero ( = 0) D FS e 0 8,00 FS=,50 FS=,75,00 FS=,5 FS=,5 FS= 0,50 0, angolo i attrito, [ ]

51 / Paratie i sostegno libere: inicazioni serimentali Valie er situazioni semlici: - Terreni asciutti - Terreni saturi con fala a monte e valle con ientico elo libero ( = 0) D,00 FS= FS e 0 8 Nella formulazione i Bica & Clayton (99) FS si alica alla sinta assiva S P : S S FS FS 0 z 0 z c z,50,00 FS=,75 FS=,5 FS=,5 S FS c FS= 0,50 0, angolo i attrito, [ ]

52 / M max /( ) Paratie i sostegno libere: inicazioni serimentali Valie er situazioni semlici: - Terreni asciutti - Terreni saturi con fala a monte e valle con ientico elo libero ( = 0) D FS e 0 8 M max 0,095 e 0 6 e 0,5,00 0,0 FS= FS=,50 FS=,75 0,5 FS=,75,00 FS=,5 FS=,5 FS= 0,0 FS=,5 FS=,5 FS= 0,50 0,05 0, angolo i attrito, [ ] 0, angolo i attrito, [ ]