Il ruolo delle Fondazioni. Fondazioni Dirette (Superficiali) Tipologie di Fondazioni. Fondazioni Indirette (Profonde)

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1 Il ruolo delle Fondzioni Trsferire i Crichi dll Sovrstruttur l Terreno Fondzioni Dirette (Superficili) Tipologie di Fondzioni Fondzioni Indirette (Profonde) Crtteristiche del terreno Scelt dell Tipologi di Fondzione Crtteristiche dell Sovrstruttur

2 Le crtteristiche del Terreno di Fondzione Relzione Geologic, Relzione Geotecnic, Relzioni reltive lle indgini effettute ( perforzioni di sondggi o scvi, o prelievo di cmpioni, rilievo delle flde cquifere, prove in lbortorio, prove in sito, prospezioni geofisiche). Lo studio geotecnico deve essere esteso ll prte del sottosuolo influenzt, direttmente o indirettmente, dll costruzione del mnuftto e che influenz il comportmento del mnuftto stesso (volume significtivo).

3 Fondzioni Dirette (Superficili) Trsmettono direttmente i crichi l terreno su un re d impront llrgt rispetto lle strutture in elevzione. Ciò è connesso lle prestzioni meccniche del terreno, generlmente più bsse rispetto quelle dell struttur in elevzione. Fondzioni Isolte : Plinti Fondzioni Continue: Trvi Rovesce, Pltee

4 Plinti isolti Plinti con cordoli di collegmento

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7 Scvo e Preprzione del Terreno Spostmento di linee elettriche, telefoniche, ecc Il pino di pos deve essere situto l di sotto dell coltre di terreno vegetle e dello strto interessto dl gelo e d significtive vrizioni di umidità stgionli. Nell fse di scvo bisogn fre ttenzione puntellre le preti di terreni instbili. Al di sotto delle fondzioni viene relizzto uno strto di clcestruzzo non rmto (mgrone) di circ 10 cm l fine di livellre il terreno ed evitre il conttto delle rmture con il terreno medesimo. L riseg del mgrone rispetto ll fondzione è di 5-10 cm.

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9 Sollecitzioni nelle strutture di Fondzione In generle le fondzioni devono trsferire l terreno le sollecitzioni derivnti dll struttur in elevzione, considerndo tutte le combinzioni di zione cui ess è soggett. Per tener conto degli spostmenti reltivi del terreno in direzione orizzontle in presenz di zione sismic l ttule normtiv prevede l inserimento di trvi o di un pistr di collegmento fr fondzioni isolte, in grdo di ssorbire gli sforzi ssili conseguenti tli spostmenti.

10 Sollecitzioni nelle strutture di Fondzione In ssenz di vlutzioni più ccurte si considerno genti le seguenti sollecitzioni ssili conseguenti gli spostmenti reltivi orizzontli ± 0,3 N sd mx /g per il profilo strtigrfico di tipo B ± 0,4 N sd mx /g per il profilo strtigrfico di tipo C ± 0,6 N sd mx /g per il profilo strtigrfico di tipo D dove N sd è il vlore medio delle forze verticli genti sugli elementi collegti, e mx è l ccelerzione orizzontle mssim ttes l sito: mx = g S= g S s S T Il collegmento tr le strutture di fondzione non è necessrio per profili strtigrfici di tipo A e per siti ricdenti in zon 4.

11 I plinti di Fondzione Si ipotizz in genere il plinto indeformbile e per il terreno si dott il modello di Winkler ssumendo quindi un distribuzione pin delle pressioni di conttto (ciò in genere comport un soprvvlutzione delle sollecitzioni vntggio di sicurezz) I plinti sono rigore elementi tridimensionli, m il clcolo viene usulmente semplificto dottndo modelli pini.

12 I plinti di Fondzione n h PLINTO RIGIDO (ALTO) nh n è il vlore mssimo fr le due direzioni PLINTO FLESSIBILE (BASSO) n >h In bse ll tipologi di plinto, cmbi il modello utilizzto per il dimensionmento. PLINTO RIGIDO: modello trliccio (strut nd tie) PLINTO FLESSIBILE: modello mensol E preferibile utilizzre plinti rigidi, tuttvi per limitre lo scvo volte si opt per i plinti flessibili

13 I plinti di Fondzione PLINTO RIGIDO: modello trliccio (strut nd tie) Si individu un funzionmento trve reticolre costituit d tre puntoni e un tirnte nell prte inferiore (rmture)

14 I Plinti di Fondzione PLINTO FLESSIBILE: modello trve All interno del plinto si individuno 4 mensole incstrte in corrispondenz del pilstro l n l

15 I Plinti di Fondzione 1. Dimensionmento impront di bse L sezione di ppoggio è un sezione non regente trzione e soggett pressoflessione Ipotesi Modello di Winkler per il terreno - Fondzione molto più rigid del terreno. Dimensionmento ltezz Scelt tr plinto rigido e plinto flessibile 3. Clcolo delle rmture flessione Modello tirnte-puntone o modello trve

16 I Plinti di Fondzione 1. Dimensionmento dell impront di bse Ipotesi: distribuzione linere dell rezione del terreno q t =crico limite del terreno di progetto b N N A=*b N N N e = 0 N N N 0<e</6 e=/6 e>/6 mx N A q t mx/ min N A N e W N 6e 1 b mx qt u e mx N 3 bu q t

17 Ricordimo che.

18 Ricordimo che.

19 I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell impront di bse L dimensione dell impront di bse deve essere controllt nche in relzione gli SLE, con riferimento i cedimenti. I cedimenti differenzili del terreno possono dnneggire l struttur in elevzione. Pilstro 3 Pilstro 4 Ricordimo che w=/k w Distorsione: Vlori limite delle distorsioni

20 I Plinti di Fondzione Dimensionmento ltezz del plinto L ltezz del plinto può essere dimensiont sull bse dell verific punzonmento. Superficie di rottur per l EC Superficie di s rottur d=ltezz utile

21 I Plinti di Fondzione

22 I Plinti di Fondzione Dimensionmento ltezz del plinto Il crico di punzonmento è l risultnte dell rezione del terreno estern l perimetro critico. L condizione d soddisfre è l seguente: Ap (1 3d)( 3d) td =crico trsferito l terreno b=1 per crico centrto e 1.15 per crico eccentrico

23 I Plinti di Fondzione Dimensionmento ltezz del plinto S p =Superficie lterle critic=(( 1 +3d)+( +3d)) d K=1 se d 0.6 m K=(1.6-d) se d<0.6m r l =percentule di rmtur dt dll medi geometric delle percentuli nelle due direzioni

24 I Plinti di Fondzione Dimensionmento ltezz del plinto Ponendo : K=1 L percentule di rmtur ugule quell minim, r l = V pd =V pu E possibile effetture il predimensionmento dell ltezz del plinto. Se l ltezz viene fisst priori, si effettu successivmente l verific punzonmento (in questo cso tutti i dti sono noti)

25 I Plinti di Fondzione L verific punzonmento Se l ltezz viene fisst priori, si effettu successivmente l verific punzonmento (in questo cso tutti i dti sono noti) Se l verific non è soddisftt: Si ument l ltezz Si dispone un pposit rmtur d V pd A A f sin t tb yd t A t =rmtur dispost lungo il lto di dimensione A tb=rmtur dispost lungo il lto di dimensione b

26 I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell rmtur: plinto rigido Interpretzione puntone e tirnte Sforzo normle centrto N d N d c min 0.d P' ' N d ', 4 P l ' 4 c ' N d g l tgg C d T d cui P T P tgg l P l d Asfyd P A d s

27 I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell rmtur: plinto rigido Interpretzione puntone e tirnte Sforzo normle centrto N d N d c b l b c b min 0.d P' b' b b N d b b', 4 P l b b' 4 b c b b b' b b N d P b A sb P b b b P b d b g b lb tgg b C b db T b d cui P b T b P tgg l b b P b l d b Asbfyd Pb A d sb b b b

28 I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell rmtur: plinto rigido Interpretzione puntone e tirnte Sforzo normle centrto N d N d C P C T d cui, ponendo: Verific cls P P 1 tg C =C u g N g Rd N d P' N d =N Rd P' C 1 tg u 1 tg g g T C u f cd A c

29 I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell rmtur: plinto rigido Interpretzione puntone e tirnte Sforzo normle centrto N d N d C P T Verific cls P 1 tg g N d P' 1 tg g N Rd P' 4 f cd c b' c g C 1 1 tg N Rd d cui P' C u 1 tg g fcd Ac fcdb'c cos c fcdb' 1 tg g 1 P' 0.8 fcdb' d g 1 tg u g g g

30 I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell rmtur: plinto rigido Interpretzione puntone e tirnte Sforzo normle centrto N d N d P' N N Rd Rd ' b' b Contributo nell ltr direzione: N P' Rdb d cui P' b 0.8 f P' 0.8 f N d Verific cls 0.8 f N cd cd cd b' d ' d b 1 1 tg g b' d 1 tg g Rd N d 1 1 tg b g ' db 1 tg g OK b

31 I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell rmtur: plinto rigido Interpretzione puntone e tirnte Pressoflessione Si oper per sovrpposizione degli effetti: - Sforzo normle come già visto - Momento flettente equilibrto d due forze genti sul trliccio M d Md/

32 b I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell rmtur: plinto flessibile Sforzo normle centrto N d 0.15 l n - Tensione di conttto plinto-terreno l N d t b - Luci mensole l l 1 l l l b n n l l l 1 l b M - Momenti di incstro bl td M b l td b l l -0.15l Con i momenti così determinti si pss l clcolo dell rmtur

33 b Sforzo normle eccentrico I Plinti di Fondzione Dimensionmento dell rmtur: plinto flessibile Nel cso dello sforzo normle eccentrico si oper llo stesso modo, considerndo il rele ndmento delle rezioni del terreno. l l 1 l l l 1 l b l l -0.15l t tmx Il vlore di t si ricv d un semplice proporzione.

34 I Plinti di Fondzione Plinto Flessibile: Verific Tglio L verific tglio viene condott sempre sull mensol, noto l ndmento delle rezioni del terreno. E opportuno che il tglio veng ssorbito senz necessità di pposite rmture. Armture per il Punzonmento E preferibile che, come già visto, l ltezz del plinto veng dimensiont in modo tle d non essere necessrie rmture per il punzonmento. Nel cso in cui ciò non fosse possibile, l inter zione di punzonmento di progetto deve essere ffidt d pposite rmture V pd A f sin A t tb yd

35 I Plinti di Fondzione Trvi di collegmento Le trvi di collegmento dovrnno ssorbire zioni orizzontli di trzioni e compressioni (vedi slides inizili) in seguito ll zione sismic. L sezione dell trve viene dimensiont l fine di scongiurre fenomeni di instbilità: h l/0 (L verific v ftt per lo sforzo ssile di compressione) L rmtur viene clcolt, noto lo sforzo di trzione, N t, che l trve deve ssorbire: A s = N t /f yd Un ltro problem di dette trvi è l possibile fessurzione d ritiro, essendo vincolte d elementi molto più rigidi. Ad evitre tle fenomeno è opportuno utilizzre un rmtur sovrbbondnte rispetto quell di clcolo ed ncorrl come in figur. E sempre necessrio predisporre il mgrone l di sotto dell trve E necessrio ggiungere l rmtur trsversle (stffe) minim.

36 I Plinti di Fondzione Verifiche Geotecniche Verific crico limite t mx Verific llo scorrimento qt g Rd Coefficiente di sicurezz per l verific del crico limite(es.3 per l pproccio II-colonn R3) Lo sforzo orizzontle (tglio ll bse del pilstro) non deve superre, con deguto mrgine di sicurezz, il prodotto dello sforzo normle per il coefficiente di ttrito plinto terreno V d f N g Rd d es : f tg 3 tg

37 I Plinti di Fondzione Diposizione Armture: Plinto Flessibile ferri di ttes per il pilstro con stffe (lmeno -3) Stffoni di chiusur nel pino orizzontle Stffe chiuse ovvero rmture superiori e inferiori (sicurmente in b/) Ferri dritti inferiori su tutt l lrghezz b b/4 b/ b/4 1.5% A s 75% A s 1.5% A s Nei plinti rigidi l rmtur v uniformemente diffus

38 I Plinti di Fondzione Plinti zoppi Sono usti sul perimetro per non invdere i confini di proprietà Qundo possibile sono d evitrsi L pressione mssim sul terreno prità di crico è mggiore che per il plinto centrto N N

39 I Plinti di Fondzione Plinti zoppi Soluzione: trve di bilncimento ortogonle l perimetro di confine, che ssorbe l flessione derivnte dll eccentricità Schem sttico trve: e M = N e M = N e

40 Le Trvi di Fondzione Le trvi di fondzione sono utilizzte qulor l pressione sul terreno risult elevt e non è più conveniente utilizzre i plinti isolti ( dimensioni elevti dei plinti e tli d risultre molto vicini l uno ll ltro) Le trvi di fondzione sono nche dette trvi rovesce in qunto le crtteristiche dell sollecitzione hnno ndmento opposto rispetto quello delle trvi in elevzione. L sezione oggi più utilizzte è quell rettngolre, sebbene in lcuni csi potrebbe risultre conveniente l form T rovesci per l eccessivo ggrvio di mterile risultnte dll utilizzo dell sezione rettngolre. b H B

41 Requisiti dell sezione : Le Trvi di Fondzione b (per sezione T rovesci) deve essere un po mggiore (lmeno 10 cm) dell lrghezz del pilstro B deve essere tle d ottenere pressioni sufficientemente bsse sul terreno H deve grntire un rigidezz degut L l (per sezioni T rovesci) deve essere bbstnz rigid d grntire un distribuzione trsverslmente uniforme di pressioni sul terreno : d b H d B

42 Modellzione: Le Trvi di Fondzione Il modello di suolo usulmente utilizzto è quello di suolo ll Winkler: molle infinitmente vicine ed indipendenti, con rigidezz verticle K, tle che: p=kh Modello di suolo ll Winkler 1 ipotesi trve rigid su suolo elstico p=pressione del terreno h= cedimento k=costnte di Winkler h z ipotesi trve elstic su suolo elstico h z L scelt dipende dl rpporto di rigidezz tr trve e terreno

43 Le Trvi di Fondzione 1 ipotesi: trve rigid su suolo elstico Ci si riconduce llo studio di un sezione rettngolre non regente trzione (sezione di ppoggio dell fondzione sul suolo) h z B L

44 Le Trvi di Fondzione 1 ipotesi: trve rigid su suolo elstico ) Pilstri soggetti sforzo normle centrto N 1d N d N 3d N 4d N 5d B G R L e L/6

45 Le Trvi di Fondzione 1 ipotesi: trve rigid su suolo elstico ) Pilstri soggetti sforzo normle centrto Risultnte intern l nocciolo sezione interm. regente B G R min mx mx/ min R A R e W R 6e 1 BL L Risultnte sul confine del nocciolo min = 0 Risultnte estern l nocciolo sezione przilizzt u L e mx R 3Bu

46 Le Trvi di Fondzione 1 ipotesi: trve rigid su suolo elstico b) Pilstri soggetti sforzo normle, Momento e Tglio N 1d N d N 3d N 4d N 5d M 1d M T d 1d T d M 3d T 3d M 4d T M 5d 4d T 5d Il procedimento non cmbi rispetto l cso di solo Sforzo Normle Not l rezione sul terreno e le sollecitzioni trsmesse di pilstri è possibile determinre l ndmento delle sollecitzioni nelle trvi e gli spostmenti

47 Le Trvi di Fondzione ipotesi: trve elstic su suolo elstico h z r(z) = k B h(z) Equzione dell line elstic: EI h IV (z) = q + r = q k B h(z) EI h IV (z) + k B h(z) = q h IV (z) kb h(z) EI q EI 4 kb 4EI Crtteristic dell interzione trve terreno [L -1 ] h IV (z) 4 4 h(z) q EI h( z) hp(z) h0(z) d scriversi per ogni trtto in cui l funzione h e le sue derivte sono continue

48 Le Trvi di Fondzione ipotesi: trve elstic su suolo elstico Soluzione prticolre Supponimo q(z) q 0 z n 3 n = 0 (q costnte) h p costnte M e T nulli n = 1 (q linere) h p linere M e T nulli n h p ( z) q0 z kb n Nei csi più frequenti, q è costnte (peso proprio + peso eventule tmpontur) l soluzione prticolre non è ssocit crtteristiche dell sollecitzione, m fornisce solo uno spostmento uniforme e quindi un pressione uniforme sul terreno q0 hp (z) hp rp (z) rp q0 kb

49 Le Trvi di Fondzione ipotesi: trve elstic su suolo elstico Soluzione generle dell omogene ssocit IV 4 kb h (z) 4 h(z) 0 4 4EI d scriversi per ogni trtto in cui l funzione h e le sue derivte sono continue h z A cos z B sinz e C cos z D sin zi i 0i ( zi) e i i i i i i i zi A i, B i, C i, D i si determinno medinte le condizioni l contorno Not h 0 (z), si determinno il tglio e il momento: M(z) EIh0 ''(z) T(z) EIh0 '''(z)

50 Le Trvi di Fondzione ipotesi: trve elstic su suolo elstico Soluzione generle dell omogene ssocit cso prticolre modello teorico di trve illimitt M P z h Affinchè il risultto si fisicmente corretto (h nullo per z ) il termine esponenzile crescente dev essere nullo h 0 (z) e z z Acos z Bsin z e f (z) 4EI 4 kb lunghezz d ond funzione periodic Un trve con luce L > può considerrsi di lunghezz infinit

51 Le Trvi di Fondzione ipotesi: trve elstic su suolo elstico Soluzione generle dell omogene ssocit Se l trve è molto più rigid del terreno, ess può l limite considerrsi infinitmente rigid Quest condizione si ritiene verifict qundo L < /8 si può dottre l 1 ipotesi (trve rigid su suolo elstico)

52 Le Trvi di Fondzione ipotesi: trve elstic su suolo elstico Soluzione generle dell omogene ssocit Nei csi intermedi (/8 < L < : M P 1 1 z 1 M P M 3 P 3 h A B C Due funzioni spostmento, un per ciscun cmpt = 8 condizioni l contorno d scrivere Due per estremità in ciscun cmpt in A, 4 in B, in C Condizioni cinemtiche (su spostmenti e rotzioni) Condizioni sttiche (su tgli e momenti)

53 ipotesi: trve elstic su suolo elstico Soluzione generle dell omogene ssocit Nei csi intermedi (/8 < L < : M P 1 1 z 1 M P M 3 P 3 h A B C A: T A = P 1, M A = M 1 C: T C = P 3, M C = M 3 B: h B (1) = h B (), h B (1) = h B (), T B (1) T B () = P, M B (1) M B () = M

54 Le Trvi di Fondzione Criteri di dimensionmento Requisiti dell sezione: b deve essere un po mggiore (lmeno 10 cm) dell lrghezz del pilstro B deve essere tle d ottenere pressioni sufficientemente bsse sul terreno H deve grntire un rigidezz degut L l deve essere bbstnz rigid d grntire un distribuzione trsverslmente uniforme di pressioni sul terreno d b H d B B

55 Le Trvi di Fondzione 1. Predimensionmento bse Nell ipotesi di riprtizione linere delle tensioni di conttto L tensione mssim vlutt non deve superre l resistenz limite del terreno, tenendo conto dei coefficienti przili di sicurezz.

56 Le Trvi di Fondzione. Dimensionmento ltezz Trve di fondzione bbstnz rigid rispetto l terreno, d es.: L 4 4L 4EI 4 kb 4L I kb 4E L 4 Per un sezione rettngolre: H 3 3k L E 4

57 Le Trvi di Fondzione. Dimensionmento ltezz Trve di fondzione bbstnz rigid rispetto ll sovrstruttur E possibile nlizzre seprtmente l sovrstruttur e l struttur di fondzione. Momento d inerzi dell trve di fondzione I 4 fon I i i Momento d inerzi dell trve in elevzione l pino i-mo

58 Le Trvi di Fondzione Criteri di dimensionmento 3. Risoluzione dell trve su suolo elstico Verific pressioni sul terreno (includendo le pressioni dovute l peso proprio) Verific spostmenti Eventule iterzione con i pssi precedenti se le verifiche non sono soddisftte Dimensionmento rmture in bse M e T

59 Le Trvi di Fondzione Armture L progettzione di queste rmture è nlog quell dei plinti