ANALISI E PROGETTAZIONE DELLE FONDAZIONI

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Michelangelo Grimaldi
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1 Università degli Studi di Napoli Federico II Seconda Università degli Studi di Napoli Università degli Studi di Salerno Università degli Studi di Napoli Parthenope Università degli Studi del Sannio Università degli Studi Roma La Sapienza Dottorato di Ricerca in Ingegneria Geotecnica ANALISI E PROGETTAZIONE DELLE FONDAZIONI Struttura del corso Giovedì Lezione 1 Criteri generali di progettazione Lezione 2 Quadro normativo di riferimento Lezione 3 Fondazioni superficiali (1) Giovedì Lezione 4 Fondazioni superficiali (2) Lezione 5 Pali soggetti a carico assiale Esercitazione 1 Fondazioni superficiali Giovedì Lezione 6 Sperimentazione su pali Lezione 7 Pali soggetti a carico trasversale Esercitazione 2 Fondazioni su pali Giovedì Lezione 8 Comportamento di pali in gruppo Lezione 9 Criteri innovativi di progettazione Esercitazione 3 Piastre su pali in condizioni di esercizio Giovedì Lezione 10 Carico limite di piastre su pali Lezione 11 Ottimo progettuale VERIFICA FINALE

2 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) q lim 1 2 = Fq Nq γ D + Fγ Nγ γ B R

3 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) - Scelta dell angolo di attrito ϕ - Influenza della comprimibilità

4 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) Scelta dell angolo di attrito ϕ Nel campo 0 σ (σ ff ) crit teoria della dilatanza di Rowe (1962)

5 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) Scelta dell angolo di attrito ϕ La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p f è ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da Bolton (1986): ϕ - ϕ cv = m I R I R = DR [(Q ln(p f )] DR = densità relativa I R = indicatore di dilatanza m = coefficiente Q = ln(σ R,p ) σ R,p = resistenza a rottura delle particelle, in kpa

6 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) Scelta dell angolo di attrito ϕ La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p f è ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da Bolton (1986): ϕ - ϕ cv = m I R I R = DR [(Q ln(p f )]

7 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) Scelta dell angolo di attrito ϕ La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p f è ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da Bolton (1986): ϕ - ϕ cv = m I R I R = DR [(Q ln(p f )] m = 3 in condizioni triassiali m = 5 in condizioni di deformazione piana

8 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) Scelta dell angolo di attrito ϕ La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p f è ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da Bolton (1986): ϕ - ϕ cv = m I R I R = DR [(Q ln(p f )] Correlazioni con risultati di prove in sito (CPT, SPT, )

9 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) Scelta dell angolo di attrito ϕ La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p f è ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da Bolton (1986): ϕ - ϕ cv = m I R I R = DR [(Q ln(p f )] Jamiolkowski et al. (2003) DR = 1 C ln C q c ' C p 0 q c, p 0 in kpa C 0 = 300; C 1 = 0,46; C 2 = 2,96

10 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) Scelta dell angolo di attrito ϕ La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p f è ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da Bolton (1986): ϕ - ϕ cv = m I R I R = DR [(Q ln(p f )] Per assegnati valori di ϕ cv e DR, la tensione media a rottura p f può determinarsi in base alla relazione (De Beer, 1967): p ' f = tg 2 ϕ senϕ q lim σ ' vo σ vo = tensione verticale efficace geostatica al piano di posa

11 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) Procedura iterativa per la determinazione di q lim 1. Dalle indagini: ϕ cv, DR, Q Dalla geometria del problema: m 2. Scelta di un valore ϕ 1 di primo tentativo 3. Formula trinomia per q lim 4. Determinazione di p f : p ' f = tg 2 ϕ senϕ q lim σ ' vo 5. Determinazione di I R : I R = DR [(Q ln(p f )] 6. ϕ 2 = ϕ cv + m I R

12 Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ 0) - Scelta dell angolo di attrito ϕ - Influenza della comprimibilità

13 Carico limite delle fondazioni superficiali Meccanismo di rottura: generale o per punzonamento Generalmente si sviluppa in terreni sufficientemente rigidi, a comportamento fragile; la rottura può essere rapida e catastrofica Generalmente si sviluppa in terreni comprimibili, a comportamento duttile; la rottura è caratterizzata da un progressivo aumento dei cedimenti Q w

14 Carico limite delle fondazioni superficiali Q 0 Load [MN] B R =18m w [cm] 75 w PIASTRA Prova in centrifuga E necessario fissare un valore del cedimento al quale ritenere convenzionalmente raggiunta una condizione di collasso

15 Carico limite delle fondazioni superficiali SPERIMENTAZIONE vera grandezza Bustamante & Gianeselli, 1985 Franke, 1991 Alsamman, 1995 camera di calibrazione Ghionna et al., 1994 Jamiolkowski & Sarri, 2000 Fioravante, 1994 Fioravante et al., 1995 Jamiolkowski et al., 2003 ANALISI NUMERICHE Frydman & Burd, 1997 Salgado & Lee, 1999 Sarri, 2001 Potts & Zdravkovic, 2001 Erickson & Drescher, 2002 centrifuga Murff et al., 1992

16 Carico limite delle fondazioni superficiali TEORIA fondazione circolare di diametro D a profondità h dal p.c. q lim circle 1 = Nq γ h + Nγ 2 circle γ D SPERIMENTAZIONE Centrifuga (Murff et al., 1992) q u = N circle q γ w N circle γ γ D [ αw /D] 1 e w = cedimento α = coefficiente (= 4 per sabbie sciolte, ϕ 33 ) (= 26 per sabbie dense, ϕ 39 )

17 Carico limite delle fondazioni superficiali 0,40 h = 2 m; φ = 35 ; γ = 18kN/m 3 0,30 w/d = 10% qu/qlim 0,20 0,10 w/d = 5% 0, D [m] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 w [m] 0 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 w [m]

18 Carico limite delle fondazioni superficiali tratto da Randolph et al., 2003

19 Carico limite delle fondazioni superficiali 0,40 h = 2 m; φ = 35 ; γ = 18kN/m 3 w = 10 cm 0,30 w/d = 10% qu/qlim 0,20 w/d = 5% q max /q lim 5% 0,10 0, FS 20 D [m] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 w [m] 0 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 w [m]

20 Carico limite delle fondazioni superficiali E evidente che, per fondazioni su terreni granulari, spesso il vero problema progettuale è la limitazione del cedimento m Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992) Centro Direzionale di Napoli Holiday Inn + Torre Uffici 2 torri H = 86,5 m Y3 2 platee indipendenti: 40mx32,7m m Y m m Tower U benchmark for optical survey Tower A

21 Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992) q = Q/(BxL) = 0,16 MPa q lim = 0,5 x F γ x N γ x γ x B 1,7 MPa m FS > 10 w 2 ' 0,7 = C 1 C 2 C 3 q σ vo B IC 3 pali w 200 mm m Y3 Y m m Tower U benchmark for optical survey Tower A

22 Carico limite delle fondazioni superficiali Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992) pali CFA d = 0,6 m; L = 20 m m Q lim,s = 2,2 MN FS P = 2,5 (D.M , α PR = 1) Q S = 0,9 MN N min = 413 / 0,9 470 pali Y m Y m m Tower U benchmark for optical survey Tower A

23 Carico limite delle fondazioni superficiali Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992) 637 pali CFA d = 0,6 m; L = 20 m m 0 5 distance across slab [ m ] Cedimenti misurati w [ mm ] Y Y m Y3 Y m m Tower U Tower A benchmark for optical survey

24 Carico limite delle fondazioni superficiali Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992) w inutilmente piccolo? (max 32 mm) m FS inutilmente grande?? FS PR = FS P + FS UR 14 Y m Y m m Tower U benchmark for optical survey Tower A

25 Università degli Studi di Napoli Federico II Seconda Università degli Studi di Napoli Università degli Studi di Salerno Università degli Studi di Napoli Parthenope Università degli Studi del Sannio Università degli Studi Roma La Sapienza Dottorato di Ricerca in Ingegneria Geotecnica ANALISI E PROGETTAZIONE DELLE FONDAZIONI Struttura del corso Giovedì Lezione 1 Criteri generali di progettazione Lezione 2 Quadro normativo di riferimento Lezione 3 Fondazioni superficiali (1) Giovedì Lezione 4 Fondazioni superficiali (2) Lezione 5 Pali soggetti a carico assiale Esercitazione 1 Fondazioni superficiali Giovedì Lezione 6 Sperimentazione su pali Lezione 7 Pali soggetti a carico trasversale Esercitazione 2 Fondazioni su pali Giovedì Lezione 8 Comportamento di pali in gruppo Lezione 9 Criteri innovativi di progettazione Esercitazione 3 Piastre su pali in condizioni di esercizio Giovedì Lezione 10 Carico limite di piastre su pali Lezione 11 Ottimo progettuale VERIFICA FINALE

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