Fondazioni profonde: normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo. Relatori: Prof. Ing. Paolo Simonini Dott. Ing.

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1 normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo Relatori: Prof. Ing. Paolo Simonini Dott. Ing. Diego Bellato

2 Normativa: Normativa Tecnica di riferimento nazionale: D.M. 14 gennaio 2008 Circolare applicativa 2 febbraio 2009 Normativa Tecnica di riferimento europeo: Eurocodice 7 Geotechnical Design EN 1536:2010: Bored Piles EN 12063:2000: Sheet-Pile Walls EN 12699:2000: Displacement Piles EN 14199:2005: Micropiles Prof. Ing. Paolo Simonini

3 Scopo: trasmettere i carichi in profondità fino a raggiungere strati di terreno con migliori caratteristiche meccaniche; limitare i cedimenti di fondazioni poste su strati compressibili; migliorare le caratteristiche di strati di terreno di modeste caratteristiche meccaniche; resistere a sollecitazioni orizzontali e momenti rilevanti (strutture a traliccio, offshore...); resistere ad azioni di sollevamento di una fondazione; aumentare la sicurezza delle fondazioni quando esse possono essere soggette a erosione. Prof. Ing. Paolo Simonini

4 Premesse: Il progetto di una fondazione su pali deve comprendere: 1. la scelta del tipo di palo e delle relative tecnologie e modalità di esecuzione; 2. il dimensionamento dei pali e delle relative strutture di collegamento, tenendo conto degli effetti di gruppo tanto nelle verifiche SLU quanto nelle verifiche SLE. Le indagini geotecniche [ ] devono essere dirette anche ad accertare la fattibilità e l idoneità del tipo di palo in relazione alle caratteristiche dei terreni e delle acque presenti nel sottosuolo. [ D.M. 14 gennaio 2008] Casi particolari: Fondazioni miste a platea su pali (interazione o meno tra terreno, pali e platea) Prof. Ing. Paolo Simonini

5 1 - Scelta del tipo di palo, della relativa tecnologia e modalità esecutive Prof. Ing. Paolo Simonini

6 1 - Scelta del tipo di palo, della relativa tecnologia e modalità esecutive Si dovrà prendere in considerazione: le condizioni geologiche ed idrogeologiche del sito, inclusa la presenza di possibili ostacoli nel sottosuolo; le tensioni generate durante l installazione; la possibilità di preservare e controllare l integrità dei pali installati; gli effetti indotti dal metodo e dalla sequenza di installazione su pali già realizzati e su strutture adiacenti; le tolleranze entro cui si possano ritenere la procedura di installazione idonea; gli effetti negativi prodotti da agenti aggressivi presenti nel sottosuolo; l eventuale collegamento tra acquiferi posti a profondità diverse; il trasporto e la movimentazione dei pali; gli effetti della costruzione dei pali sugli edifici circostanti. Prof. Ing. Paolo Simonini EC 7

7 Dovrà essere prestata attenzione quindi a: la spaziatura dei pali in gruppo; gli spostamenti e le vibrazioni indotte su strutture adiacenti dovute all installazione; il tipo di martello o vibratore utilizzato; le sollecitazioni dinamiche generate durante l infissione; per pali trivellati con circolazioni di fanghi, la necessità di mantenere la pressione del fluido ad un livello tale da assicurare la stabilità delle pareti del foro ed evitare il sifonamento della base; la pulizia della base e, talvolta, delle pareti del foro, specialmente con bentonite, per rimuovere detriti; l instabilità locale del fusto durante l iniezione, che può causare inclusioni di terreno; l ingresso di terreno/acqua nella sezione da gettare e possibili perturbazioni dovute al deflusso della falda; l effetto di assorbimento di acqua dal cls da parte dei livelli di sabbia non satura circostante il fusto; l influenza ritardante degli agenti chimici nel sottosuolo; la compattazione del terreno dovuta all installazione dei pali infissi; le alterazioni delle condizioni originali del sottosuolo dovute alla perforazione del fusto di un palo. Prof. Ing. Paolo Simonini EC 7

8 Classificazione comune dei pali di fondazione In funzione del materiale di cui sono costruiti: o pali di legno o pali di acciaio o di calcestruzzo prefabbricati o di calcestruzzo gettato in opera In funzione delle dimensioni: o pali di piccolo diametro (d<25 cm) o pali di medio diametro (25d80 cm) o pali di grande diametro (d>80 cm) Rispetto alle tecnologie esecutive: o Pali battuti (senza asportazione di terreno); o Pali trivellati (con asportazione di terreno); o Pali ad elica continua (CFA Continuous Flight Auger) Prof. Ing. Paolo Simonini

9 Pali battuti Prof. Ing. Paolo Simonini

10 Pali battuti: In calcestruzzo prefabbricati In acciaio Battuti in calcestruzzo gettato in opera Vibrati in calcestruzzo gettato in opera Prof. Ing. Paolo Simonini

11 Pali trivellati e pali ad elica continua Prof. Ing. Paolo Simonini

12 Pali trivellati: Pali trivellati ordinari Pali trivellati di grande diametro Pali ad elica continua (CFA) Pali a spostamento laterale (FDP) Prof. Ing. Paolo Simonini

13 Pali trivellati ordinari Prof. Ing. Paolo Simonini

14 Pali trivellati ordinari Circolazione diretta Circolazione inversa Prof. Ing. Paolo Simonini

15 Pali trivellati di grande diametro Pali di diametro compreso tra 0,8 3 m, di solito realizzati con rivestimento del foro. Prof. Ing. Paolo Simonini

16 Pali trivellati di grande diametro Dimostrazione: perforazione con bucket Prof. Ing. Paolo Simonini

17 Pali trivellati di grande diametro Il rivestimento può essere vibrato; Possono essere previsti allargamenti localizzati del fusto (underreaming device). Applicazioni Elementi di fondazione per carichi verticali; Elementi di fondazione per muri di sostegno; Elementi a sostegno di scavi; Protezione contro il sollevamento; Stabilità dei pendii; Energy piles. Prof. Ing. Paolo Simonini

18 Energy pile Nelle nuove costruzioni il sottosuolo più prossimo alla superficie può essere utilizzato per il controllo della climatizzazione degli ambienti interni all edificio. Il sottosuolo è, in questo caso, trattato alla stregua di una riserva di calore/freddo. Utilizzando elementi statici necessari per la stabilità della struttura, come ad esempio i pali di fondazione, è possibile sfruttare le risorse geotermiche del sito. Le condotte di scambio termico sono ancorate direttamente alla gabbia di armatura. Prof. Ing. Paolo Simonini

19 Pali ad elica continua (CFA) 1. La perforazione viene eseguita avanzando nel terreno, sotto l azione di una forza assiale e di una coppia, una trivella ad elica continua con l asta centrale cava chiusa con una punta a perdere. 2. Alla profondità desiderata si inizia il getto di cls in pressione dall asta cava centrale. Contemporaneamente si solleva la trivella ruotandola lentamente nel senso dell avanzamento 3. Infine, ultimata la fase di getto, si inserisce nel foro realizzato la gabbia di armatura. Prof. Ing. Paolo Simonini

20 Pali a spostamento laterale (FDP) I pali FDP (Full Displacement Pile) sono realizzati mediante spinta e rotazione, evitando eccessivi rumori/vibrazioni. ca mm L utensile FDP standard è costituito da una robusta asta centrale necessaria al convogliamento del cls fino alla punta. Principio: l utensile di perforazione (elica rotante) disgrega il terreno che viene costipato all intorno del foro dal displacement body. Gli elementi di perforazione e compattazione possono avere lunghezze diverse. Le punte sono intercambiabili e possono essere predisposte per diversi tipi di denti e di configurazione di flange. Prof. Ing. Paolo Simonini

21 Posizionamento della punta dell utensile al centro del palo. Si ruota e si spinge l utensile nel terreno, scavato e compattato lateralmente La prolunga delle aste telescopiche permettono di aumentare di 12 m la prof. Giunti alla profondità di progetto si inizia il getto e si procede all estrazione dell utensile Inserimento a spinta dell armatura nel calcestruzzo fresco Prof. Ing. Paolo Simonini

22 Pali a spostamento laterale (FDP) I pali FDP (Full Displacement Pile) possono essere di tipo: Standard armatura posta in opera per gravità nel foro gettato Lost Bit (punta a perdere) armatura fissata alla punta a perdere e inserita, quindi, prima del getto del palo. Vantaggi: Incremento di capacità portante (q s,triv q s,fdp q s,batt ); Assenza di vibrazioni; Minima quantità di materiale di risulta. PALO CFA DETTAGLIO PUNTA A PERDERE MATERIALE DI RISULTA PALO FDP Prof. Ing. Paolo Simonini

23 Micropali Prof. Ing. Paolo Simonini

24 Classificazione dei micropali (FHWA U.S.A.): In base allo scopo progettuale: o Caso 1: micropali caricati direttamente / armatura in grado di resistere alla maggior parte del carico applicato. o Caso 2: elementi di rinforzo del terreno per ottenere un sistema composito rinforzato micropali terreno in grado di resistere ai carichi esterni applicati. CASO 1 CASO 2 Prof. Ing. Paolo Simonini

25 Classificazione dei micropali (FHWA U.S.A.): In base alla modalità esecutiva: oa: micropali ottenuto mediante colatura a gravità del fusto ob: oc: miscela iniettata a debole pressione durante il sollevamento del rivestimento miscela di 1 fase + successiva iniezione in pressione (> 1 Mpa) senza otturatore (I.G.U. Iniezione Globale Unica) od: miscela di 1 fase + successiva iniezione ad alta pressione (2 8 Mpa) con otturatore (I.R.S. Iniezione Ripetuta Selettiva) OSS: per la C e la D è previsto l inserimento di apposite tubazioni valvolate (anche lo stesso tubo di armatura) Prof. Ing. Paolo Simonini

26 Aspetti tecnologici: Perforazione: raggiungere i requisiti di resistenza ed affidabilità previsti. Posizionamento armatura: il posizionamento degli elementi di rinforzo segue Getto/Iniezione: per le operazioni di perforazione può essere impiegata qualunque metodologia o attrezzatura che sia in grado di garantire la stabilità del foro e di evitare danneggiamenti all ambiente circostante. La tecnica adottata dovrà essere scelta in funzione della possibilità di solitamente una procedura standardizzata, sebbene diverse nazioni utilizzino classificazioni, dimensioni e configurazioni differenti. Il processo di getto/iniezione può essere condotto attraverso diverse tecnologie e modalità. Da esso dipendono la buona riuscita ed il soddisfacimento dei requisiti di progetto previsti. Prof. Ing. Paolo Simonini

27 Perforazione: fluidi di circolazione (aria in roccia, fanghi bentonitici; sconsigliata in genere l acqua) perforazione solitamente eseguita a rotazione con carotaggio continuo possibilità di operare in spazi ristretti con attrezzatura appositamente concepite. Per diminuire ulteriormente gli ingombri, le attrezzature hanno il gruppo costituito dalla trave guida, dalla tavola rotary e dai relativi comandi separato dal gruppo motore (semplicità e sicurezza) Prof. Ing. Paolo Simonini

28 Perforazione: Prof. Ing. Paolo Simonini

29 Armatura: barre di armatura per c.a. barre in acciaio ad alta resistenza con filettatura continua (e.g. Dywidag) barre cave di acciaio ad alta resistenza con filettatura continua (e.g. Ischebeck) armatura tubolare in acciaio OSS: possibilità di accoppiamento tra elementi Prof. Ing. Paolo Simonini

30 Getto/Iniezione: Fase di maggiore importanza per la realizzazione del micropalo: la miscela iniettata odeve garantire il trasferimento dei carichi al terreno; ocostituisce parte integrante della sezione resistente del micropalo; odeve costituire una protezione dell armatura nei confronti della corrosione; opuò estendersi al di là del perimetro del foro (impregnazione, compattazione e/o fessurazione). La miscela (solitamente acqua-cemento) deve essere caratterizzata da: oelevata resistenza e stabilità (rapporto a/c pari a ca ); ofacilità di pompaggio (eventuale aggiunta di agenti superfluidificanti); oaggiunta di bentonite, solo nel caso di miscele primarie (micropali I.G.U. o I.R.S.) Prof. Ing. Paolo Simonini

31 Getto/Iniezione: Garantire integrità del palo nelle zone di trasferimento iniezione a rifiuto Se si verificano perdite: outilizzare un riempitivo (e.g. sabbia diametro max dei grani 2 mm) oiniezione preliminare seguita da riperforazione e successiva iniezione in pressione Obiettivo dell iniezione: Aumentare significativamente le dimensioni del fusto del palo attraverso una serie di sbulbature ottenute a piccolo interasse che, nel loro insieme, costituiscono il mezzo per compattare, se possibile, il terreno circostante e trasferire i carichi. Evitare formazione di claquage. Prof. Ing. Paolo Simonini

32 Iniezione a bassa pressione tramite rivestimento: Prof. Ing. Paolo Simonini

33 Iniezioni selettive: Prof. Ing. Paolo Simonini

34 Tipologia C/D: Tipologia C unica iniezione su tutte le valvole pressioni di 1 MPa al bocca-foro Tipologia D iniezioni selettive, anche ripetute pressioni: 2 8 MPa 3/4 iniezioni POSSIBILI CONFIGURAZIONI PER MEZZO DELLE QUALI POSSONO ESSERE REALIZZATI MICROPALI CON LA TIPOLOGIA D (I.R.S.) INTERASSE VALVOLE NON RITORNO: CM Prof. Ing. Paolo Simonini

35 2 Dimensionamento dei pali Prof. Ing. Paolo Simonini

36 Stati limite: Nelle verifiche di sicurezza devono essere presi in considerazione tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia a breve che a lungo termine. (D.M. 2008) SLU di tipo GEOTECNICO (GEO): 1. collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi assiali; 2. collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi trasversali; 3. stabilità globale. L EC7 indica per ciascuno dei primi 2 SLU di tipo geotecnico ulteriori SLU da considerarsi: Carichi assiali collasso del singolo palo; collasso della palificata; collasso o danni alla sovrastruttura dovuti a cedimenti assoluti o differenziali eccessivi Carichi trasversali si divide in Pali corti: collasso x rotazione o traslazione; Pali lunghi: collasso x flessione (snervam.) Deve essere considerato effetto di gruppo. Prof. Ing. Paolo Simonini

37 Stati limite: SLU di tipo STRUTTURALE (STR): 1. raggiungimento della resistenza dei pali; 2. raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali. L EC7 suggerisce alcune delle situazioni, se non adeguatamente previste ed analizzate, potrebbero inficiare l affidabilità dei pali installati (e.g. condizioni avverse del sottosuolo, presenza di massi, trasporto e movimentazione dei pali prefabbricati ecc..) e prevede inoltre che: i pali snelli attraversanti strati di materiale soffice o acqua devono essere verificati contro carico di punta, a meno che tali pali non siano confinati da terreni con una resistenza al taglio non drenata rappresentativa eccedente i 10 kpa. Prof. Ing. Paolo Simonini

38 Stati limite: SLE: 1. eccessivi cedimenti o sollevamenti; 2. eccessivi spostamenti trasversali. L EC7 fornisce ulteriori precisazioni a seconda dello stato limite ultimo considerato: Carichi assiali per pali installati in terreni mediamente addensati o con punta posta in strati resistenti, i coefficienti di sicurezza usati per le analisi agli SLU sono sufficienti a prevenire il verificarsi degli SLE; la stima dei cedimenti deve includere sia il palo singolo che la palificata nel suo insieme; l analisi deve includere la valutazione anche dei cedimenti differenziali. Carichi trasversali l analisi deve considerare la rigidezza del terreno nei vari strati; La rigidezza flessionale dei singoli pali; Il vincolo al collegamento palo-struttura; Gli effetti di gruppo; Effetti di carichi ciclici o inversioni di carico. Prof. Ing. Paolo Simonini

39 SLU di tipo GEOTECNICO Prof. Ing. Paolo Simonini

40 Verifiche: Le verifiche devono essere effettuate tenendo conto dei valori dei coefficienti parziali riportate nelle Tab. 6.2.I (azioni), 6.2.II (materiali) e 6.4.II (resistenze), seguendo almeno uno dei due approcci: 1. Approccio 1 Combinazione 1: (A1+M1+R1) verifiche STR Combinazione 2: (A2+M1+R2) verifiche GEO 2. Approccio 2: (A1+M1+R3) no g R per STR OSS: nella normativa la combinazione 2 dell approccio 1 è riportata in modo errato, cioè (A2+M2+R2) Prof. Ing. Paolo Simonini

41 Osservazioni: In ogni caso [ ] fra le azioni permanenti deve essere incluso il peso proprio del palo e l effetto di attrito negativo (D.M. 2008) In principle F c,d should include the weight of the pile itself and R c,d should include the overburden pressure of the soil at the foudation base. However these two items may be disregarded if they cancel approximately. They need not cancel if: - downdrag is significant; - the soil is very light; - the pile extends above the surface of the ground. (EC7) Prof. Ing. Paolo Simonini

42 Resistenza dei pali ad azioni assiali: Il valore di progetto R d della resistenza si ottiene a partire dal valore caratteristico R k, applicando i coefficienti parziali g R della Tab. 6.4.II. La resistenza caratteristica R k del palo singolo può essere dedotta da: A. risultati di prove di carico statico di progetto su pali pilota; B. metodi di calcolo analitici, C. risultati di prove dinamiche di progetto, ad alto livello di deformazione, eseguite su pali pilota dove R k è calcolata a partire da parametri geotecnici o con l impiego di relazioni empiriche che utilizzano direttamente i risultati di prove in sito (CPT, SPT ecc ); Prof. Ing. Paolo Simonini

43 Resistenza dei pali ad azioni assiali: Il valore caratteristico R k della resistenza a compressione del palo, R c,k, o a trazione, R t,k, è dedotto dai corrispondenti valori R c,m o R t,m, ottenuti elaborando i risultati di: A. una o più prove di carico statiche di progetto; B. una o più verticali di indagine, da cui si ricavano i parametri geotecnici (solo quelle spinte ad una profondità superiore alla lunghezza dei pali); C. una o più prove di carico dinamiche di progetto. R R c, m media Rc, k min ; i c, m min j OSS: premiata la numerosità degli accertamenti!!! R R t, m media Rt, k min ; i t, m min i pari a 1, 3, 5 j pari a 2, 4, 6 j Prof. Ing. Paolo Simonini

44 Resistenza dei pali ad azioni trasversali: valgono le stesse indicazioni fornite per il calcolo del valore della resistenza di progetto di pali soggetti ad azioni assiali, applicando però i coefficienti parziali g T forniti in Tab. 6.4.IV. nel caso in cui la resistenza R tr,k caratteristica sia valutata a partire dalla resistenza R tr,m misurata nel corso di prove di carico statico su pali pilota, è necessario che l azione sia della stessa intensità e direzione di quella di progetto; la resistenza dell intera fondazione su pali deve essere valutata tenendo conto delle condizioni di vincolo alla testa dei pali determinate dalla struttura di collegamento. Prof. Ing. Paolo Simonini

45 B. Metodi di calcolo analitici Prof. Ing. Paolo Simonini

46 Metodi di calcolo analitici: Formule statiche - carichi assiali: o metodo a e b; o metodo di Bustamante e Doix per micropali (I.G.U. e I.R.S.) Formule statiche - carichi trasversali: o Metodo di Broms Metodi empirici basati sui risultati di prove in situ: o prova CPT (Metodo di Bustamante e Gianeselli); o prova SPT Metodi empirici: o Metodo b di Reese e successivi sviluppi Prof. Ing. Paolo Simonini

47 Formule statiche carichi assiali Prof. Ing. Paolo Simonini

48 Metodo a e b: Capacità portante limite: Q u = Q b + Q s = A b q b + A s q s dove Q b e Q s sono, rispettivamente, la capacità portante ultima di punta e per attrito laterale. Resistenza alla punta: Termine trascurabile in terreni granulari!!! Condizioni drenate: q b = c N c + s vl N q c = coesione; s vl = tensione efficace geostatica alla profondità L; N c e N q fattori di capacità portante OSS: Esistono numerosi approcci per il calcolo di N q Condizioni non drenate: q b = c u N c + s zl = 9 c u + s zl c u = coesione non drenata; s zl = tensione geostatica totale alla prof. L Prof. Ing. Paolo Simonini

49 Resistenza alla punta in terreni granulari fattore N q Lo schema maggiormente accreditato è quello proposto da Berezantsev (1961): La resistenza di punta non cresce linearmente con la profondità, ma si mantiene costante al di sotto di una profondità critica. Berezantsev giustifica il fenomeno con la presenza di un effetto silo, per il quale la tensione alla punta è minore di quella litostatica. Prof. Ing. Paolo Simonini

50 Resistenza alla punta in terreni granulari fattore N q N q dipende dall angolo d attrito del terreno alla punta f e dal rapporto L/D. f' 40 f' pali battuti progetto 2 Si considera solitamente: f' f' 3 pali trivellati progetto N q * corrisponde ad un w/d = 5% f progetto Nel caso di pali trivellati lo sviluppo della capacità portante di base è ritardato rispetto a quella per attrito laterale (spostamenti w pari al 25% del diametro del palo). f progetto Per tale ragione si è soliti usare un fattore N q * < N q Prof. Ing. Paolo Simonini

51 Resistenza per attrito laterale Condizioni drenate: q s = K s z tand = b s z K = coefficiente di spinta orizzontale; s z = tensione geostatica efficace verticale presente alla quota media dello strato considerato; d = angolo d attrito all interfaccia palo-terreno Palo K - terreno sciolto K - terreno denso tand Battuto in acciaio (profilato) tan20 Battuto in cls prefabbricato tan(¾ f ) Battuto in cls gettato in opera tanf Trivellato 1-senf K 0 =1-senf tanf Con elica continua tanf Prof. Ing. Paolo Simonini (Da Viggiani, 1999)

52 Resistenza per attrito laterale Condizioni non drenate: q s = a c u a = coefficiente di adesione; c u = resistenza al taglio non drenata Palo Valore di c u Valore di a Battuto Trivellato c u 25 25<c u <70 c u 70 c u 25 25<c u <70 c u (c u -25) (c u -25) 0.35 (Da Viggiani, 1999) Prof. Ing. Paolo Simonini

53 Metodo di Bustamante e Doix per micropali: Capacità portante limite: Q u = Q s = A s q s = p D s L s q s dove D s è il diametro efficace o reso del micropalo D s = j D d con j = parametro amplificativo del diametro nominale del foro D d = diametro nominale del foro L s è la lunghezza del tratto di micropalo connessa al terreno q s è la resistenza unitaria ad attrito laterale all interfaccia paloterreno, i cui valori sono riportati in diagrammi distinti in base al tipo di terreno e in funzione della resistenza del terreno, espressa dal valore della pressione limite della prova pressiometrica o dalla resistenza alla penetrazione ricavata con prove SPT. Prof. Ing. Paolo Simonini

54 Metodo di Bustamante e Doix per micropali VALORI DEL FATTORE AMPLIFICATIVO j IN FUNZIONE DEL TIPO DI MICROPALO (I.G.U. O I.R.S.) E DEL TIPO DI TERRENO Prof. Ing. Paolo Simonini

55 Metodo di Bustamante e Doix per micropali: VALORI DELLA RESISTENZA PER ATTRITO LATERALE q s IN FUNZIONE DEL TIPO DI MICROPALO (I.G.U. O I.R.S.), DEL TIPO DI TERRENO E DEI DATI DI PROVA IN SITU DISPONIBILI Prof. Ing. Paolo Simonini

56 Metodo di Bustamante e Doix per micropali: VALORI DELLA RESISTENZA PER ATTRITO LATERALE q s IN FUNZIONE DEL TIPO DI MICROPALO (I.G.U. O I.R.S.), DEL TIPO DI TERRENO E DEI DATI DI PROVA IN SITU DISPONIBILI Prof. Ing. Paolo Simonini

57 Formule statiche carichi trasversali Prof. Ing. Paolo Simonini

58 Metodo di Broms: Ipotesi: palo immerso in terreno omogeneo (coesivo/granulare); interfaccia palo-terreno di tipo rigido-plastico; comportamento flessionale del palo di tipo rigido-plastico; distribuzione iniziale delle tensioni assialsimmetrica; se palo soggetto a spostamento d risultante reazioni 0 risultante dipende solo da D; (Da Viggiani, 1999) distribuzione delle tensioni nel terreno soggetto all azione orizzontale differenziato a seconda della tipologia di terreno. OSS: fenomeno di rottura tridimensionale Prof. Ing. Paolo Simonini

59 Prof. Ing. Paolo Simonini Terreni coesivi: Pali liberi di ruotare in testa: Palo corto: Palo lungo: OSS: la lunghezza del palo deve essere almeno tale da avere M max = M y ; lunghezze maggiori non portano a benefici. 4, , d e d e d L d e d L d e d L d c H u 5 1, max d e d c H d c H d c M u u u 2, , d c M d e d e d e d c H u y u (Da Viggiani, 1999) Fondazioni profonde:

60 Terreni coesivi: Pali impediti di ruotare in testa: Palo corto: H c d u 2 L 9 1, 5 d M H 0,5 L 0, 75d max Palo intermedio: H c d u 2 9 L L 4 M y 1,5 9 2 d d 9 c d 3 2 u 4,5 Palo lungo: H M y 13,5 182, c d c d u u 3 Prof. Ing. Paolo Simonini (Da Viggiani, 1999)

61 Prof. Ing. Paolo Simonini Terreni granulari: Pali liberi di ruotare in testa: Palo corto: Palo lungo: OSS: l equazione è di 3 grado nel parametro H/(k p g d 3 ); la lunghezza del palo deve essere almeno tale da avere M max = M y ; lunghezze maggiori non portano a benefici d L L e d d k H p g e L L L e d L e L L d k M p 2 0, max g , d k M d k H d e d k H p y p p g g g (Da Viggiani, 1999) Fondazioni profonde:

62 Prof. Ing. Paolo Simonini Terreni granulari: Pali impediti di ruotare in testa: Palo corto: Palo intermedio: Palo lungo: d k L H p g 2 1,5 L H M 3 2 max L d d k M d L d k H p y p g g , d k M d k H p y p g g (Da Viggiani, 1999) Fondazioni profonde:

63 Metodi empirici basati sui risultati di prove in situ Prof. Ing. Paolo Simonini

64 Metodo di Bustamante e Gianeselli (metodo LCPC): Capacità portante limite: Q u = Q b + Q s = A b q b + A s q s Resistenza alla punta: q b = k c q ca dove: k c (q c ) = fattore di capacità portante q ca = resistenza alla punta corretta q ca è il valore medio di q c valutato in uno strato di spessore 2a, essendo a = 1,5 D, che si estende nell intervallo (z-a; z+a) a cavallo della punta del palo. Prof. Ing. Paolo Simonini

65 Metodo di Bustamante e Gianeselli (metodo LCPC): Resistenza laterale: q s = q c /a LCPC dove: q c = resistenza alla punta (CPT) a LCPC = coefficiente di aderenza a LCPC dipende dal tipo di palo e dal tipo di terreno. Prof. Ing. Paolo Simonini

66 Da prove SPT (Poulos, 1989): Capacità portante limite: Q u = Q b + Q s = A b q b + A s q s Resistenza alla punta: q b = M N SPT dove N SPT = resistenza penetrometrica dinamica; M = fattore moltiplicativo Prof. Ing. Paolo Simonini

67 Da prove SPT (Poulos, 1989): Resistenza laterale: q s = h + l N SPT dove N SPT = resistenza penetrometrica dinamica; h, l = fattori empirici Prof. Ing. Paolo Simonini

68 Metodi empirici Prof. Ing. Paolo Simonini

69 Metodo b di Reese pali di grande diametro in terreni granulari: Capacità portante limite: Q u = Q b + Q s = A b q b + A s q s Resistenza laterale: q s = b (z) s z b = z 0.5 con 0.25 b 1.2 Formulazione di O Neill e Reese (1999) b = z b 1.2 N b = (N 60 /15) ( z 0.5 ) 0.25 b 1.8 N 60 < 15 OSS: - dopo 26 m b resta costante e pari a se N SPT < 15, b deve essere moltiplicato per N 60 /15 Prof. Ing. Paolo Simonini

70 Profondità (m) Fondazioni profonde: Metodo b pali di grande diametro in terreni ghiaiosi (Rollins et al., 2005) Resistenza laterale: q s = b (z) s z b (-) b = z 0.5 con 0.25 b 1.2 % ghiaia < 25% 10 b = z 0.75 con 0.25 b 1.8 ghiaia 25-50% b = 3.4 e z con 0.25 b 3.0 % ghiaia > 50% OSS: - valori molto più elevati in terreni prevalentemente ghiaiosi; - massimo valore di b imposto pari a Prof. Ing. Paolo Simonini

71 Palificate Prof. Ing. Paolo Simonini

72 Gruppi di pali e fondazioni miste a platea su pali D.M Le verifiche dovrebbero essere condotte a partire da risultati di analisi di interazione tra terreno, fondazione costituita da pali e struttura di collegamento, che portino alla determinazione dell aliquota dell azione trasferita dalla platea e dai pali. Se si trascura l interazione verifiche condotte solo sui pali ( e ) Assumendo che solo la platea trasferisca carichi al suolo Pali riduttori di cedimento Se non di trascura interazione verifiche della fondazione mista ( e ) oapproccio 2 onelle verifiche agli SLU GEO, la resistenza della fondazione mista si potrà ottenere da analisi di interazione o sommando le rispettive resistenze caratteristiche e applicando alla resistenza totale il coefficiente di capacità portante (R3) Prof. Ing. Paolo Simonini

73 Gruppi di pali e fondazioni miste a platea su pali EC7 Verifiche condotte in riferimento sia al palo singolo che al gruppo di pali e al terreno inglobato dalla palificata resistenza di progetto sarà la minore tra le due La resistenza del gruppo di pali può essere calcolata come un unico palo di grande D Se i pali sono collegati da una struttura rigida: ocapacità di ridistribuzione dei carichi tra i pali; ocollasso potrà avvenire solo se un numero significati di pali collasserà Se i pali sono collegati da una struttura flessibile: ola resistenza del palo più debole influenza la possibilità di collasso della struttura Attenzione ai pali collocati sul bordo della platea Deve essere presa in considerazione una zona estesa diversi D sotto la base dei pali Punzonamento se è presente terreno soffice a meno di 4D dalla base del palo Prof. Ing. Paolo Simonini

74 Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali La zona di influenza del gruppo di pali è maggiore di quella del palo singolo Prof. Ing. Paolo Simonini

75 Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali Si ha interazione nelle seguenti condizioni: o interasse tra i pali i < 3D o interasse tra i pali 3 4D i 7D o interasse tra i pali i > 7 8D Pali trivellati: interazione; interazione mitigata; interazione assente o capacità portante del gruppo di pali può essere minore di quella del singolo palo; o ciò avviene soprattutto con apertura di fori di grande diametro confinamento ridotto. Pali infissi: o capacità portante del gruppo di pali generalmente maggiore di quella del singolo palo; o ciò si verifica grazie all effetto di costipamento laterale del terreno durante l infissione; o effetto tanto più significativo nei terreni di tipo granulare. Prof. Ing. Paolo Simonini

76 Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali Formulazione: Q u,g = N E G Q u N = numero pali nella palificata; Q u,g = carico limite della palificata; Q u = carico limite del palo E G = efficienza della palificata: m = n di file con n = pali per ogni fila Per palificate in terreni incoerenti in genere E G > 1 Per palificate in terreni coesivi in genere E G = Prof. Ing. Paolo Simonini

77 Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali Metodo di Terzaghi Peck per terreni coesivi Q u,g = B 1 B 2 (N c c u,base + g L) + 2 L (B 1 +B 2 ) c u,lat B 1 > B 2 : dimensioni in pianta del blocco di fondazione N c : coefficiente di capacità portante N c,rett = N c, (0,2 B 2 / B 1 ) Prof. Ing. Paolo Simonini

78 Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali Schematizzazione per l effetto di gruppo Prof. Ing. Paolo Simonini

79 A. Prove di carico statiche Dott. Ing. Diego Bellato

80 Tipologie di prove di carico: La normativa italiana, come l EC7, distingue in: prove di carico di progetto su pali pilota: o il carico è spinto fino a rottura del sistema (o comunque non inferiore a 2,5 volte il carico di progetto) o ad un livello tale da consentire di ricavare significativi diagrammi degli spostamenti in testa in funzione dei carichi e dei tempi; o lo scopo è di verificare la capacità portante limite del palo; o di solito sono eseguite su pali specifici, prima della realizzazione della palificata. prove di carico di verifica in corso d opera: o il carico è spinto fino a 1.5 volte il carico di progetto (1,2 se pali strumentati); o lo scopo è quello di è quello di verificare la capacità portante in esercizio; o eseguite su pali realizzati appartenenti alla fondazione. Dott. Ing. Diego Bellato

81 Osservazioni: prove di carico di progetto su pali pilota: o la resistenza del complesso palo-terreno è assunta pari al valore del carico applicato corrispondente ad un cedimento/sollevamento della testa pari al 10% del diametro nel caso di pali di piccolo e medio diametro (D < 80 cm) stesso criterio EC7; o se tali valori di spostamenti non sono raggiunti nel corso della prova, è possibile procedere all estrapolazione della curva sperimentale a patto che essa evidenzi un comportamento del complesso palo-terreno marcatamente non lineare o nel caso in cui si esegua una sola prova di carico statica di progetto, questa deve essere ubicata dove le condizioni del terreno sono più sfavorevoli; Dott. Ing. Diego Bellato

82 Osservazioni: prove di carico di verifica in corso d opera: o il numero e l ubicazione delle prove di verifica devono essere stabiliti in base all importanza dell opera e al grado di omogeneità del terreno di fondazione; o la stessa normativa stabilisce il numero minimo di prove da eseguirsi; o Il numero può essere ridotto se si eseguono prove dinamiche e controlli sul 50% dei pali. Normativa di riferimento: ASTM D /1994: Standard Test Method for piles under static axial compressive load ASTM D /1995: Standard Test Method for individual piles under static axial tensile load Dott. Ing. Diego Bellato

83 Prove di carico statiche: se la curva carico-cedimento presenta un valore massimo ben definito, la determinazione di Q u è ovvia; si può assumere che il carico Q u sia quello corrispondente ad un determinato cedimento della testa, e.g. pari a 0,1D per i pali battuti o 0,25D per i pali trivellati. La normativa EC7 individua come carico critico in compressione quello corrispondente al cedimento alla testa del palo pari al 10% del diametro alla base del palo stesso. Dott. Ing. Diego Bellato

84 Interpretazione delle curve carico-spostamento: Esistono diversi metodi che consentono di estrapolare dalla curva carico-spostamento ottenuta da prove statiche non spinte sino alla rottura del sistema palo-terreno la capacità portante ultima Q u : Metodo di Davidson (1972); Metodo di De Beer (1967); Metodo di Brinch-Hansen (1963) criterio dell 80% e del 90%; Vander Veen (1953); Fuller e Hoy (1970); Butler e Hoy (1977); Chin (1970 e 1971) Fleming (1992) Metodo Cemset Dott. Ing. Diego Bellato

85 Metodo di Davidson: propone come limite quello che eccede la compressione elastica di 4 mm più 1/120 del diametro del palo. Metodo di De Beer: pone i dati del grafico carico-spostamento in scala doppio-logaritmica e definisce il carico ultimo in corrispondenza dell intersezione fra le due rette che approssimano al meglio i punti ottenuti. Dott. Ing. Diego Bellato

86 Metodo Brinch-Hansen (80%): prevede di diagrammare tra loro lo spostamento e il rapporto fra la radice quadrata dello spostamento e il carico: i punti che si ottengono si dispongono lungo una retta di equazione: P C 1 C 2 Il carico ultimo è dato pertanto da: Q u 2 C 1 1 C Metodo Brinch-Hansen (90%): 2 in un secondo metodo, propone come Q u quel valore per cui il cedimento è doppio rispetto a 0,9 Q u (noto come il criterio del 90%). Dott. Ing. Diego Bellato

87 Metodo di Vander Veen: ipotizza vari valori di Q u e costruisce numerose curve in un diagramma cedimenti ln(1- P/Q u ). Il valore corretto è quello per cui la curva diventa pressoché una linea retta. Metodo di Fuller e Hoy: determinano semplicemente Q u come il carico per cui la curva carico/spostamento è tangente alla linea di pendenza 0,14 mm/kn. Metodo di Butler e Hoy: modificano il metodo precedente definendo Q u come il carico ottenuto dall intersezione tra la linea tangente parallela alla linea elastica e la linea di pendenza 0,14 mm/kn. Dott. Ing. Diego Bellato

88 Metodo di Chin: Ipotizza un comportamento della curva caricospostamento di tipo iperbolico e che questa possa essere approssimata dalla relazione: w P m w C che si traduce in un diagramma spostamento spostamento/carico in una funzione lineare. Dopo qualche dispersione iniziale, si possono interpolare i dati con una retta di equazione y = ax + b, in cui Q u è dato dall inverso della pendenza (1/a). Generalmente si utilizza un valore ridotto di un fattore pari a 0,9. Il metodo può essere utilizzato per fini previsionali. Dott. Ing. Diego Bellato

89 Metodo di Fleming - CEMSET: metodo di tipo bi-iperbolico (separati i contributi di punta ed attrito laterale); fa riferimento alla teoria elastica per il calcolo dei cedimento (Randolph e Wroth, 1978); tiene conto dell accorciamento elastico del palo; è un metodo previsionale; il metodo non fornisce come risultato il valore del carico limite Q u, ma restituisce l andamento della curva carico-cedimento; 10 parametri correlati alla configurazione geotecnica del sito ed alla configurazione dimensionale e meccanica del palo. Dott. Ing. Diego Bellato

90 B. Esperienze in sito Dott. Ing. Diego Bellato

91 Ragioni alla base dello studio sperimentale - Elevato impiego di micropali nelle opere di fondazione, consolidamento e rinforzo realizzate nelle aree dell Arco Alpino dovuto alle attrezzature di dimensioni contenute e facilmente trasportabili. - Tipologia A (micropali colati a gravità) spesso utilizzata per le fondazioni dei manufatti di ingegneria stradale dell area alpina. - Condizioni stratigrafiche costituite da una miscela eterogenea di ghiaie, sabbie con limi e argille inglobanti blocchi lapidei terreni difficili da caratterizzare con prove in sito. - Progettazione di micropali in tali contesti affetta da un notevole margine di incertezza (tecnologia e caratterizzazione geotecnica del sito). - Non esiste ancora un metodo di calcolo univoco per la progettazione dei micropali, specialmente in terreni fortemente eterogenei come quelli presenti lungo l Arco Alpino. Dott. Ing. Diego Bellato

92 B.1 Campo sperimentale di Spert Dott. Ing. Diego Bellato

93 CPT 2 Profondità (m) Fondazioni 6 profonde: normativa, innovazioni Palo tecnologiche, Palo dimensionamento e DPSH collaudo 7 Presentazione S2 con del SPTcampo prova 8 T1 Sondaggio - Sottosuolo costituito prevalentemente da terreno Argille limose inorganiche Argille limose inorganiche fine di natura coesiva, sovrastante depositi granulari ad alta plasticità in matrice limosa. T3 Limo argillosi inorganici e organici ad alta plasticità Limo argilloso-sabbioso con ghiaia sub-angolare Sondaggio S1 con campioni m di media plasticità Limo compatto con ghiaia sub-angolare dispersa Tout Venant a matrice - 6 micropali test: 3 a compressione, limosa 3 a e trazione. sabbiosa CPT 1 SEZIONE A-A m 4 5 CPT 2 Palo T2 CPT 3 CPT 4 6 A N T1 1 2 T3 T2 3 4 A 7 8 Palo T1 Sondaggio S2 con SPT Palo T3 Sondaggio S1 con campioni DPSH m CT1 C1 CT2 C3 CT3 C2 CT4 Argille limose inorganiche ad alta plasticità Argille limose inorganiche di media plasticità : Micropali a compressione : Micropali a trazione : Micropali di contrasto : Prove CPT : Prove DPSH : Sondaggio con Prova SPT : Sondaggio con prelievo campioni indisturbati Limo argillosi inorganici e organici ad alta plasticità Limo argilloso-sabbioso con ghiaia sub-angolare m Limo compatto con ghiaia sub-angolare dispersa Tout Venant a matrice limosa e sabbiosa Dott. Ing. Diego Bellato

94 Profondità dal piano campagna (m) Fondazioni profonde: Caratterizzazione geotecnica Prove in sito: - CPT; 0 Composizione S1 (%) LP, w0, LL (%) q c (MPa) N SPT N DPSH c u (kpa) - N k = DPSH; 1 - SPT; e di laboratorio : 2 3 Limo Argilla LP w 0 LL - Classificazione (granulometrie, limiti di Atterberg, w) 4 Ghiaia CPT4 CPT3 - TxUIU, TxCIU. 5 CPT1 CPT2 Parametri: - Formazioni limose: c u =50 100kPa 6 7 Sabbia - Formazioni sabbiose-ghiaiose: f = 42 Dott. Ing. Diego Bellato 8 9 >50 >50

95 Z Y X L Fondazioni profonde: XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Micropali: dati di produzione - Trivellazione con roto percussione in presenza di aria compressa, senza rivestimento - Diametro del foro: 200 mm - Altre dimensioni: MICROPALO L [cm] X [cm] Y [cm] Z [cm] C C C T T T Micropali colati con armatura tubolare in S355 ø n = 127 mm, sp = 10 mm - Barra Dywidag all interno del tubolare ø n = 32 mm Tubo in PVC di contenimento Getto di completamento Armatura tubolare in acciaio Getto di prima fase per la creazione del blocco di punta d D Dott. Ing. Diego Bellato

96 Prove di carico statiche a compressione: Apparati di prova: Martinetto oleodinamico; contrasto con pali di reazione a trazione Trave di contrasto: 2 HE500B affiancati (d = 100 mm) Procedure di carico a compressione: procedura di carico rapida con cicli di carico/scarico - incrementi pari al 25% del carico di esercizio presunto; - ciascun incremento mantenuto fino a 8 mm/min; - max durata dell intervallo di carico: 30 min; - scarico in corrispondenza di 1 e 1.5 volte il carico di esercizio presunto; - in scarico e ricarico, incrementi di entità doppia. Dott. Ing. Diego Bellato

97 Prove di carico statiche a compressione: Strumenti di misura: 3 comparatori centesimali analogici fissati mediante elettrocalamite a 120 sull armatura tubolare del micropalo di prova e protetti dal sole al fine di evitare errori dovuti a dilatazioni termiche indesiderate. Misure riferite ad un telaio porta micrometri posizionato in modo tale da non risentire degli effetti legati all esecuzione della prova. Dott. Ing. Diego Bellato

98 Prove di carico statiche a trazione: Apparato di prova: 2 UPN 350 affiancati (d = 100 mm) Procedure di carico e strumenti di misura: analoghi a quelli riportate per azioni di compressione Dott. Ing. Diego Bellato

99 Cedimenti (mm) Fondazioni profonde: XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Risultati Prove di carico - COMPRESSIONE 0 2 Carico (kn) Carico (kn) Carico (kn) raggiungimento dell'aderenza limite all'interfaccia tra il tubolare di armatura e la miscela cementizia esterna Micropalo C1 Test a compressione (non raggiunta la rottura) Micropalo C2 Test a compressione (raggiunta la rottura) Micropalo C3 (punta) Test a compressione (raggiunta la rottura) Dott. Ing. Diego Bellato

100 Spostamenti (mm) Fondazioni profonde: XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Risultati Prove di carico - TRAZIONE 0 Carico (kn) Carico (kn) Carico (kn) Micropalo T1 Test a trazione (raggiunta la rottura) Micropalo T2 Test a trazione (raggiunta la rottura) Micropalo T3 Test a trazione (raggiunto la rottura) Dott. Ing. Diego Bellato

101 XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Interpretazione curve carico-spostamento - Q U In generale Chin (90%) ha fornito valori coerenti con i carichi ultimi di prova. Tra i vari metodi di interpretazione della curve carico-spostamento per la determinazione di Q U, il metodo CEMSET si è rivelato essere il più attendibile, permettendo inoltre la ricostruzione dell intero comportamento sotto carico. Davidson, De Beer e Butler & Hoy sono risultati i metodi meno affidabili. Dott. Ing. Diego Bellato

102 XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Interpretazione curve carico-spostamento - CREEP Analisi del comportamento del micropalo T3 in prossimità del collasso 300 kn,325 kn: si osserva una velocità di deformazione accumulata sotto carico costante in progressiva riduzione con il tempo (creep primario). 350 kn: dopo una fase di creep primario, rapido aumento della velocità di deformazione fino allo stato di rottura (creep terziario), senza creep secondario (velocità di deformazione costante con il tempo). Dott. Ing. Diego Bellato

103 Spostamento (mm) Fondazioni profonde: XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Elaborazione dei Risultati TRASFERIMENTO DEL CARICO Depurando le curve dagli accorciamenti/allungamenti elastici e ritenendo il sistema sufficientemente rigido da trasmettere il carico alla punta fin dai primi spostamenti, è stato possibile ottenere la ripartizione del carico tra attrito laterale e resistenza di punta del MP C2. La componente di punta interviene anche per piccoli spostamenti nella risposta complessiva del palo, contribuendo fino ad un 35 40% del carico limite. La ragione di ciò risiede molto probabilmente nelle ottime caratteristiche meccaniche di rigidezza e di resistenza presente alla punta (terreni ghiaiosi in matrice sabbiosa-limosa addensati a comportamento dilatante) Carico (kn) Contributo attrito laterale Contributo punta Ricostruzione micropalo C2 Dott. Ing. Diego Bellato

104 Elaborazione dei Risultati COEFFICIENTE a Dalle condizioni stratigrafiche pressoché omogenee è stato possibile ricavare, dai carichi ultimi dei micropali a trazione, il coefficiente a spesso adottato nel calcolo della capacità portante dei pali di fondazione con formule statiche. La resistenza mobilitata, assumendo che il diametro dei MP non aumentato per via della tecnica di installazione (200 mm), ha portato ad un valore: a = t lim / c u = 0,88. a partire da queste considerazioni è stato possibile calibrare le classiche formule statiche utilizzate nella progettazione dei pali trivellati, ottenendo così un metodo a e b corretto. Dott. Ing. Diego Bellato

105 Elaborazione dei Risultati FATTORE DI CAPACITÀ PORTANTE Il fattore di capacità portante solitamente utilizzato nella progettazione dei pali trivellati è quello proposto da Berezantsev (1961). Esso tiene conto del cosiddetto effetto silos ed è riferito allo spostamento critico della punta del palo pari al 5% del diametro (identificato come N q *). Dai una back-analysis dei dati sperimentali, si è osservato come il fattore di capacità portante N q * si sia potuto far corrispondere ad uno spostamento critico pari a solo il 2.5% della punta del micropalo. Pertanto, per ottenere un carico riferito ad un cedimento critico del 5%: N q = 1.6 N q * Dott. Ing. Diego Bellato

106 Q u (kn) Fondazioni profonde: XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Elaborazione dei Risultati FORMULE STATICHE Solitamente nella progettazione geotecnica dei MP non si considera la resistenza di punta (e.g. Bustamante e Doix). Tenendo conto delle correzioni sulla capacità portante per attrito laterale e di punta si sono ottenuti valori del carico limite in linea con i risultati delle prove di carico in sito Metodo a e b corretto Da curve sperimentali Bustamante Bustamante e Doix per pali in trazione non cautelativo in tali contesti!!! Previsione della Q u con formule statiche corrette e confronto con Bustamante & Doix C1 C2 C3 T1 T2 T3 Dott. Ing. Diego Bellato

107 B.2 Campo sperimentale di Listolade Dott. Ing. Diego Bellato

108 6 Profondità (m) Fondazioni profonde: 7 8 Sondaggio S2 con SPT Presentazione del campo prova m - Sottosuolo costituito da terreno fine di natura Limo sabbioso con ghiaia Sabbia densa e ghiaia con ciottoli e massi inclusi granulare, di origine fluvio-glaciale e detritico. Miscela di sabbia sciolta e limo con ghiaia e ciottoli Sondaggio S1 con SPT - 6 micropali test: 3 a compressione, 3 a trazione SEZIONE A-A m N 4 5 Palo T1 Palo T3 Palo T2 T3 6 A T1 T2 A 7 8 Sondaggio S2 con SPT Sondaggio S1 con SPT m CT1 C1 CT2 C3 CT3 C2 CT4 : Compression piles : Reaction piles : Tension piles : Boreholes with SPT Test : Compression pile equipped with geotextile Limo sabbioso con ghiaia Miscela di sabbia sciolta e limo con ghiaia e ciottoli Sabbia densa e ghiaia con ciottoli e massi inclusi Dott. Ing. Diego Bellato m N

109 Caratterizzazione geotecnica Prove in sito: - SPT; e di laboratorio : - Classificazione (granulometrie) Stratigrafia: 1. Sabbia sciolta limosa con ghiaia 2. Ghiaia e pietrisco sabbioso densa 3. Sabbia limosa con ghiaia mediamente addensata Layer Description From (m) To (m) f p ( ) I D (%) 1 Silty sand Sandy gravel Silty sand with gravel Dott. Ing. Diego Bellato

110 Z Y X L Fondazioni profonde: XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Micropali: dati di produzione - Trivellazione con roto percussione in presenza di aria compressa, senza rivestimento - Diametro del foro: 200 mm - Altre dimensioni: MICROPALO L [cm] X [cm] Y [cm] Z [cm] C C C T T T Micropali colati con armatura tubolare in S355 ø n = mm, sp = 10 mm - Barra Dywidag all interno del tubolare ø n = 32 mm Tubo in PVC di contenimento Getto di completamento Armatura tubolare in acciaio Getto di prima fase per la creazione del blocco di punta d D Dott. Ing. Diego Bellato

111 Prove di carico statiche a compressione: Apparati di prova: 2 martinetti oleodinamici; contrasto con pali di reazione a trazione Trave di contrasto: 2 HE500B affiancati (d = 100 mm) Procedure di carico a compressione: procedura di carico rapida con cicli di carico/scarico - incrementi pari al 25% del carico di esercizio presunto; - ciascun incremento mantenuto fino a 8 mm/min; - max durata dell intervallo di carico: 30 min; - scarico in corrispondenza di 1 e 1.5 volte il carico di esercizio presunto; - in scarico e ricarico, incrementi di entità doppia. Dott. Ing. Diego Bellato

112 Prove di carico statiche a compressione: Strumenti di misura: 3 comparatori centesimali analogici fissati mediante elettrocalamite a 120 sull armatura tubolare del micropalo di prova e protetti dal sole al fine di evitare errori dovuti a dilatazioni termiche indesiderate. Misure riferite ad un telaio porta micrometri posizionato in modo tale da non risentire degli effetti legati all esecuzione della prova. Dott. Ing. Diego Bellato

113 Prove di carico statiche a trazione: Apparato di prova: 2 UPN 350 affiancati (d = 100 mm) Procedure di carico e strumenti di misura: analoghi a quelli riportate per i test in compressione Dott. Ing. Diego Bellato

114 XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Risultati Prove di carico - COMPRESSIONE Dott. Ing. Diego Bellato

115 XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Risultati Prove di carico - TRAZIONE Dott. Ing. Diego Bellato

116 XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Interpretazione curve carico-spostamento - Q U In generale Chin (90%) ha fornito valori coerenti con i carichi ultimi di prova. Tra i vari metodi di interpretazione della curve carico-spostamento per la determinazione di Q U, il metodo CEMSET si è rivelato essere il più attendibile, permettendo inoltre la ricostruzione dell intero comportamento sotto carico. Davidson, De Beer e Butler & Hoy sono risultati i metodi meno affidabili. Dott. Ing. Diego Bellato

117 XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL INGEGNERIA GEOTECNICA Elaborazione dei Risultati TRASFERIMENTO DEL CARICO Depurando le curve dagli accorciamenti/allungamenti elastici e ritenendo il sistema sufficientemente rigido da trasmettere il carico alla punta fin dai primi spostamenti, è stato possibile ottenere la ripartizione del carico tra attrito laterale e resistenza di punta del MP C1. La componente di punta interviene anche per piccoli spostamenti nella risposta complessiva del palo, contribuendo fino ad un 30 35% del carico limite. La ragione di ciò risiede molto probabilmente nelle ottime caratteristiche meccaniche di rigidezza e di resistenza presente alla punta (terreni ghiaiosi in matrice sabbiosa-limosa addensati a comportamento dilatante). Dott. Ing. Diego Bellato