Fondazioni dirette: Plinti

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1 Fondazioni

2 Fondazioni La fondazione è quella parte del manufatto a diretto contatto con il terreno, al quale vincola stabilmente il manufatto stesso. La geometria della fondazione deve essere tale da trasferire al terreno i carichi in maniera compatibile con la resistenza di quest ultimo e con la funzionalità del manufatto. A seconda del valore che assume il rapporto D/B: D profondità del piano di posa B larghezza della fondazione le fondazioni possono essere suddivise in: superficiali o dirette (D/B < 1): plinti isolati o collegati; cordoli; travi rovesce; platee; intermedie (D/B > 1): pozzi; profonde (D/B >> 1): palificate. D B B

3 Fondazioni dirette: Plinti Pianta Trave di collegamento Assonometria Plinto Sezione

4 Fondazioni dirette: Travi rovesce Trave rovescia Sezione Trave di collegamento Assonometria

5 Fondazioni dirette: graticcio di travi rovesce Per strutture in c.a. Assonometria Sezione

6 Fondazioni dirette: graticcio di travi rovesce Per strutture in acciaio Sezione piastra tirafondi Assonometria Pianta pilastro HE

7 Fondazioni dirette: platee nervate Assonometria Sezione

8 Fondazioni miste: plinti su pali interasse fra i pali 3D D Pianta Assonometria Sezione

9 Sezione

10 Requisiti delle fondazioni (1) Le fondazioni, come tutti gli altri elementi costruttivi, devono essere progettati in modo che risultino soddisfatte le verifiche agli Stati Limite Ultimi (SLU) ed agli Stati Limite di Esercizio (SLE), definiti dalle NTC, nell ambito di un quadro normativo unitario ed omogeneo per ogni opera dell ingegneria civile. SLU Carico limite SLE Cedimenti Il progettista deve dimensionare la fondazione in modo tale che le sollecitazioni trasmesse al terreno, in condizioni di esercizio, soddisfino i seguenti requisiti: 1. il sistema terreno-fondazione abbia un margine di sicurezza adeguato rispetto al fenomeno di collasso (carico limite), 2. il campo di spostamenti indotto sia compatibile con la statica e la funzionalità del manufatto (cedimenti), 3. la sezione della fondazione sia adeguata a sostenere le sollecitazioni (momento flettente, taglio e sforzo normale) agenti su di essa (interazione fondazione-terreno).

11 Curva carichi cedimenti (1) Si incrementi progressivamente il carico Q sulla piastra, misurando contestualmente il cedimento w (ovvero la componente verticale dello spostamento) indotto. Q w (cedimento) Il comportamento meccanico del sistema appare inizialmente pressoché lineare. (2) (1) Q es Q lim Q (carichi) Poi comincia a manifestarsi un andamento marcatamente non lineare, caratterizzato cioè da incrementi di cedimento sempre più grandi per un fissato incremento del carico. La curva tende asintoticamente a un valore limite del carico detto carico di collasso ovvero carico limite Q lim. w (cedimenti) Il comportamento rappresentato in figura si verifica per terreni con comportamento stabile, non particolarmente molli.

12 Curva carichi cedimenti (2) Q (carichi) In alcuni casi si osservano comportamenti diversi da quello canonico: ad esempio sulle sabbie dense e sulle argille sovraconsolidate il comportamento è instabile, cioè la curva attinge un carico massimo che poi decresce; sulle argille molli in condizioni drenate e sulle sabbie molto sciolte, non è individuabile il valore asintotico Q lim (all aumentare del carico aumenta il cedimento). w (cedimenti) w (cedimenti) Terreni instabili Terreni molli Q (carichi)

13 Piano di posa delle fondazioni superficiali La profondità del piano di posa è un elemento decisivo per il buon funzionamento statico della fondazione sia rispetto al massimo carico sostenibile, sia rispetto ai cedimenti che la fondazione può sviluppare per un assegnato carico di esercizio. deve: superare lo strato superficiale di terreno vegetale ed eventuali stratificazioni di detriti, riporti e comunque di terreni superficiali con caratteristiche scadenti, superare lo strato di terreno soggetto all'azione del gelo o a variazioni stagionali del contenuto d'acqua (nelle nostre regioni 1-2 m), essere tale da evitare l azione erosiva delle acque superficiali, non essere collocata all interno dell intervallo di fluttuazione della falda freatica e di variazione stagionale di contenuto di acqua. Il piano di posa fissato in sede di progetto deve essere verificato durante i lavori di costruzione ed eventualmente modificato per essere adattato alle diverse situazioni che vengono portate alla luce nel corso della realizzazione delle stesse opere di fondazione. D

14 Previsione della curva carico-cedimento Esistono modelli matematici e metodi numerici che consentono di prevedere il comportamento meccanico del sistema di fondazione. Così come esistono tecniche sperimentali più o meno sofisticate che consentono di valutare le proprietà dei terreni da introdurre nei modelli. Nella pratica professionale tuttavia si utilizzano gli approcci della geotecnica tradizionale che, attraverso ipotesi esemplificative, tratta due punti particolari della curva carichicedimenti: il collasso e la condizione di esercizio per i quali si eseguono rispettivamente: (1) il calcolo del carico limite; (2) il calcolo del cedimento. (2) (1) Q es Q lim Q (carichi) Nei due casi innanzi citati il comportamento meccanico del terreno viene schematizzato con leggi costitutive differenti: 1. nel calcolo del carico limite il comportamento del terreno viene assunto rigido plastico; 2. nel calcolo dei cedimenti esso viene assunto elastico lineare equivalente. w (cedimenti)

15 Carichi agenti sulla fondazione Struttura incastrata alla base Q es Verifiche geotecniche Reazioni vincolari alla base Sconnessione fittizia del sistema struttura terreno Carichi sul sistema fondazione-terreno

16 Carico Limite del complesso fondazione- terreno Si definisce carico limite del complesso fondazione-terreno (o semplicemente carico limite) il valore del carico qlim, trasmesso da una struttura di fondazione al sottosuolo, che provoca la rottura del terreno. A seconda della compressibilità del terreno la rottura può avvenire secondo diversi meccanismi: Rottura generale Rottura locale (o punzonamento)

17 Possibili meccanismi di collasso Terreno artificiale a strati colorati Rottura generale comportamento plastico fragile Rottura locale comportamento plastico perfetto Punzonamento comportamento plastico incrudente

18 La rottura generale è un meccanismo di collasso in cui un ampio volume di terreno posto al di sotto della fondazione e lateralmente ad essa (detto volume di rottura) si plasticizza e ruota, scorrendo rispetto al terreno stabile sottostante, provocando lo sprofondamento della fondazione e l innalzamento del piano campagna laterale alla fondazione. La rottura generale può comportare o meno variazione di volume del terreno plasticizzato. Il terreno al di sopra del piano di posa è riguardato come un contrappeso (non partecipa al fenomeno di rottura). Rottura generale Q lim q O 45 + ϕ/2 A 90 P 45 - ϕ/2 A = cuneo spinta attiva A = cuneo spinta attiva τ lim T T = settore di transizione P = cuneo spinta passiva γ, c, ϕ