Corso di aggiornamento. Corso di aggiornamento. NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI D.M. 14 Gennaio 2008 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI

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1 Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo Corso di aggiornamento Corso di aggiornamento NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI D.M. 14 Gennaio 2008 D.M. 14 Gennaio 2008 (CIRCOLARE 2 febbraio 2009, n. 617 C.S.LL.PP.) (CIRCOLARE 2 febbraio 2009, n. 617 C.S.LL.PP.) ESERCITAZIONI DI GEOTECNICA ESERCITAZIONI DI GEOTECNICA Bergamo, Bergamo, Maggio Maggio F. Colleselli A. Sanzeni Università degli Studi di Brescia 1

2 CONTENUTI 1. La progettazione geotecnica alla luce del DM n. 29 del 14/01/2008 e circolare n. 617 del 2/02/ Fondazioni superficiali 3. Fondazioni profonde 4. Pericolosità sismica 5. Opere di sostegno 6. Stati limite di tipo idraulico 2

3 1. La progettazione geotecnica alla luce del DM n. 29 del 14/01/2008 e Circolare n. 617 del 2/02/2009 3

4 D.M. n. 29 del 14/01/2008 Temi nei quali è coinvolta la geotecnica Categorie di suolo Valutazione dell azione sismica Cap. 3 Azioni sulle Costruzioni Cap. 6 Progettazione Geotecnica Disposizioni generali Articolazione del progetto Stabilità dei pendii naturali Opere di fondazione Opere di sostegno Tiranti di ancoraggio Opere in sotterraneo Opere di materiali sciolti e fronti di scavo Miglioramento e rinforzo dei terreni e delle rocce Consolidamento geotecnico di opere esistenti Discariche controllate di rifiuti e depositi di inerti Fattibilità di opere su grandi aree 7.11: Opere e sistemi geotecnici Cap. 7 Progettazione per Azioni Sismiche 4

5 D.M. 14/01/2008 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOLOGICA DEL SITO La caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella ricostruzione dei caratteri litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfologici e, più in generale, di pericolosità geologica del territorio. In funzione del tipo di opera o di intervento e della complessità del contesto geologico, specifiche indagini saranno finalizzate alla documentata ricostruzione del modello geologico. Esso deve essere sviluppato in modo da costituire utile elemento di riferimento per il progettista per inquadrare i problemi geotecnici e per definire il programma delle indagini geotecniche. Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati in una relazione geologica INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA Le indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o di intervento e devono riguardare il volume significativo di cui al [ ] Per modello geotecnico si intende uno schema rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all analisi quantitativa di uno specifico problema geotecnico. È responsabilità del progettista la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica. [ ] 5

6 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO: indagini in sito (Cestari, 1996) (AGI, 1977) 6

7 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO: prove di laboratorio Tra le principali prove di laboratorio si ricordano: Prove di analisi e classificazione delle terre: ricostruzione della curva di distribuzione granulometrica mediante setacciatura e sedimentometria, Limiti di Plasticità (Atterberg), Permeabilità: relazioni empiriche, permeametro a carico costante/variabile, prova edometrica (misura indiretta) Prova di compressione edometrica a gradini di carico/velocità deformazione controllata Prove di taglio diretto, taglio semplice, taglio torsionale Prove statiche di taglio in cella triassiale Tx CD, CU, UU Prove per lo studio del comportamento del terreno in campo dinamico: prove in colonna risonante e taglio torsionale ciclico, prove a impulsi (Bender Elements), prove cicliche in cella triassiale. 7

8 D.M. 14/01/2008 SICUREZZA E PRESTAZIONI DI UN OPERA Sicurezza di un opera La sicurezza e le prestazioni di una struttura o di una parte di essa vanno valutate in relazione all insieme degli stati limite verosimili che si possono verificare durante la vita utile di progetto. Stato Limite È la condizione superata la quale la struttura non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. Stato Limite Ultimo, SLU crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali,ovvero mettere fuori servizio l opera. Stato Limite di Esercizio, SLE Stato Limite di Esercizio, SLE tutti i requisiti atti a garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio 8

9 (J. A. Calgaro, 2002) TIPI DI STATI LIMITE ULTIMI, SLU GEO HYD UPL 9

10 D.M. 14/01/2008 STATI LIMITE ULTIMI, SLU PER OGNI STATO LIMITE ULTIMO DEVE ESSERE RISPETTATA LA CONDIZIONE: Valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione Valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico E d d X k X k E d= E γf Fk; ; ad E d= γe E Fk; ; ad γm γm ( γ = γ ) E R F R = 1 R γ F X ; a k d F k; d γr γm F, X azioni e parametri caratteristici γ k F ad γ R F k k X k, azioni e parametri di progetto γ m geometria di progetto coefficiente che opera direttamente sulla resistenza del sistema Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi un stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato 10

11 VALUTAZIONE DEL MARGINE DI SICUREZZA SU BASI STATISTICHE MEDIANTE COEFFICIENTI DI SICUREZZA PARZIALI Valore caratteristico Azioni E Resistenze E cd R cd E ck E cm Valore medio R cd -E cd Coefficiente di sicurezza parziale sulla resistenza Fattore di correlazione 11

12 RAPPRESENTATIVITA STATISTICA DELLE INDAGINI GEOTECNICHE CORRENTI Indagine tradizionale con sondaggi: 1 m 3 di terreno investigato ogni m 3 Volume di terreno investigato (Manassero, 2008) Volume di terreno interessato dalle fondazioni 12

13 METODO DEI FATTORI DI SICUREZZA PARZIALI 13

14 DEFINIZIONE DEI PARAMETRI DI CALCOLO IN AMBITO GEOTECNICO Le grandezze di calcolo (o di progetto) sono valutate a partire dai valori caratteristici: Azioni di Progetto Resistenze di Progetto E = γ ψ F d F k X = X / γ d k M E γ ψ F d F k : azione di calcolo : coeff. di sic. parziale sulle azioni : coeff. di combinazione : azione rappresentativa X X γ d k M : parametro di calcolo : parametro caratteristico : coeff. di sic. parziale sui parametri Le azioni dovute al terreno G = G(X) possono essere stimate come: a) b) G = ψ γ G = ψ γ G( X ) d F k F k G = ψ G( X ) = ψ G( X / γ ) d d k M Es: spinte sulle opere di sostegno SLU: U: γ 1, 0 ; γ 1, 0 F M SLE: γ = 1, 0 ; γ = 1, 0 SLE: F M 14

15 D.M. 14/01/2008 SLU e APPROCCI PROGETTUALI ( ) Specificate per ogni tipo di opera!!! 15

16 D.M. 14/01/2008 SLU AZIONI a) permanenti (G): azioni che agiscono durante tutta la vita della costruzione e si possono considerare costanti nel tempo. b) variabili (Q): azioni che agiscono con valori istantanei che possono essere sensibilmente diversi tra di loro (pesi elementi non strutturali, carichi esercizio pesi di cose e oggetti disposti sulla struttura, vento, neve,sisma, ) * * = stato limite di equilibrio come corpo rigido (ribaltamento muro a gravità, sollevamento fondo scavo UPL) Il terreno e l acqua costituiscono carichi permanenti (strutturali) quando nella modellazione utilizzata contribuiscono al comportamento dell opera. Es: opere di sostegno 16

17 SLU RESISTENZE E PARAMETRI GEOTECNICI 17

18 D.M. 14/01/2008 SLU COMBINAZIONI COEFFICIENTI Parametro resistenza tanφ k c ' c u γ M1 1,0 1,0 1,0 1,0 Azione γ G1 1,3 + Capacità strutturale γ G2 γ Q A1 1,0 0,0 1,5 0,0 1,5 (A1+M1) parametro tanφ k c ' c u γ M2 1,25 1,25 1,4 1,0 Azione γ G1 + Dimensionamento 0,0 geotecnico γ G2 γ Q A2 1,0 1,0 1,3 0,0 1,3 (A2+M2) 18

19 D.M. 14/01/2008 STATI LIMITE DI ESERCIZIO, SLE ( e ) Il progetto deve esplicitare le prescrizioni relative alle deformazioni compatibili e le prestazioni attese dell opera stessa. Danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del calcestruzzo ) che possano ridurre la durabilità della struttura, la sua efficienza o il suo aspetto Spostamenti e deformazioni che possono limitare l uso della costruzione, la sua efficienza e il suo aspetto Spostamenti e deformazioni che possono compromettere l efficienza e l aspetto di elementi non strutturali, impianti, macchinari Vibrazioni che possano compromettere l uso della costruzione Altri da considerare in relazione alla specificità delle singole opere Per ciascun stato limite di esercizio deve essere rispettata la condizione: Valore di progetto dell effetto delle azioni E d C d Prescritto valore limite dell effetto delle azioni 19

20 2. Fondazioni Superficiali PLATEA PLINTO TRAVE CONTINUA TRAVE ROVESCIA 20

21 CAPACITA PORTANTE Metodo di Terzaghi (1943) Equilibrio limite globale del volume di terreno coinvolto dalla fondazione Ipotesi: Terreno omogeneo, isotropo Fondazione continua Carico verticale e centrato Piano fondazione e campagna orizzontale Fondazione ruvida Schema di rottura generale Schema rottura generale Capacità portante unitaria: 0 Contributo della coesione lungo le superfici di rottura 1 qf = c Nc + q Nq + γ B N γ 2 Effetto stabilizzante del terreno ai lati della fondazione sul piano di posa Contributo della resistenza di attrito Dovuta al peso del terreno del terreno all interno delle superfici di scorrimento 21

22 CAPACITA PORTANTE Brinch-Hansen 1 qf = cn cscdcicbcg c + qnsdibg 0 q q q q q q + γ BN s d ib g 2 γ γ γ γ γ γ N c s c d c i c b c g c Fattori di capacità portante, adimensionali, funzione di Φ; Fattori di forma della fondazione; Fattori correttivi inclinazione del carico; Fattori correttivi inclinazione base fondazione; Fattori correttivi inclinazione piano campagna; Fattori dipendenti dalla profondità del piano posa; B = B 2e Effetto dell eccentricità (Meyerhof, 1953) Fattori di capacità portante, adimensionali, funzione di φ 2 2 φ tg Nq tg 45 e π φ = + c ( ) 1 = q 1 2( 1) q N N tg φ Nγ = N + tgφ 22

23 Condizioni di Esercizio Metodi Analitici per il Calcolo dei Cedimenti Q S = Si + Sc + Ss Cedimenti su terreni coesivi: Metodo di Terzaghi per la valutazione del cedimento di consolidazione Cedimenti su terreni sabbiosi: Da prove di carico su piastra (Terzaghi e Peck) Teoria elasticità Metodo di Burland e Burbridge (N SPT ) Metodo di Schmertmann (CPT) 23

24 Condizioni di Esercizio Cedimenti e Distorsioni (Colombo e Colleselli, 2004) 24

25 D.M. 11/03/1988 Fondazioni Superficiali PROGETTO FONDAZIONI DIRETTE: STIMA CARICO LIMITE; VALUTAZIONE CEDIMENTI [ ] 25

26 D.M. 14/01/2008 Fondazioni Superficiali

27 D.M. 14/01/2008 Fondazioni Superficiali - SLU SIMILE ALLA VERIFICA TIPO D.M

28 ESEMPI NUMERICI (verifiche SLU e SLE): 1 - PLINTO ISOLATO, TERRENO SABBIOSO 2 FONDAZIONE CONTINUA, TERRENO COESIVO SATURO 28

29 ESERCIZIO 1 DATI DEL PROBLEMA Plinto isolato, terreno sabbioso, presenza di falda Geometria fondazione: B=L=2,5m D=1,5m Carichi: G K =500kN=50t Q K =200kN=20t Falda coincidente con piano campagna Peso di vol. terreno saturo γ sat kn/m 3 20 Peso di volume acqua γ w kn/m 3 10 Angolo resistenza al taglio φ' 33 Coesione c' kpa 0 Modulo Young E MPa 25 N SPT medio N m

30 ESERCIZIO 1 CALCOLO CON D.M. 11/03/1988: capacità portante V = G+ Q= ( ) kn = 700kN = 70t 1 Qlim = A( c Nc sc + q Nq sq + B γ Nγ sγ ) 2 φ = 33 Nq 30 N γ 30 3 q= σ v0 (-1,5m) = γ D= ( γsat γw) D= (10 kn / m ) 1,5m= 15kPa B sq = 1, 0 sγ = 1 0, 2 = 0,8 L 1 Qlim = (2,5m 2,5 m) (15kPa ,5m γ 30 0,8) = 2 2 = 6, 25 m (450kPa+ 300 kpa) = 2 = 6, 25m 750kPa= = 4688kN 469t Qlim 469t Qamm = = = 156,3t > 70t G 3 30

31 ESERCIZIO 1 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 SLU APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 1 (STR) A1-M1-R1 AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A1) ( ) E = G 1,3 + Q 1,5 = 500 1, ,5 kn = 950kN = 95t d k k E R R = Q PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1) γ = γ = 1, 0 φ = φ M φ d k RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R1-capacità portante) d d d lim R γ R = 1, 0 / γ 1 Qlim = A ( q Nq sq + B γ Nγ sγ) = Qlim ( DM 11/ 03/1988) 2 1 = (2,5m 2,5 m) (15kPa 30+ 2,5m γ 30 0,8) = 469t 2 95t 469t 31

32 ESERCIZIO 1 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 SLU APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 2 (GEO) A2-M2-R2 AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A2) ( ) E = G 1,0+ Q 1,3= 500 1, ,3 kn = 760kN = 76t d k k PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M2) 1 tg33 γφ = 1, 25 φ d = tg = 27,5 1, 25 RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R2-capacità portante) γ R = 1,8 E = G 1,0 + Q 1,3 R R = d k k d d Q lim γ R 32

33 ESERCIZIO 1 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 SLU φ = 27,5 N q N γ q= σ v0 (-1,5m) = γ D= 15kPa B sq = 1, 0 sγ = 1 0, 2 = 0,8 L 1 Qlim = (2,5m 2,5 m) (15kPa 17+ 2,5m γ 15 0,8) = 2 = + = 2 6, 25 m (255kPa 150 kpa) = 2531kN 253,1t E 1, 0 1, ,1 d = G Q t k + Qk = t = = 140.6t γ 1,8 R 33

34 ESERCIZIO 1 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 SLU APPROCCIO 2 (in alternativa all APPROCCIO 1) A1-M1-R3 AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A1) PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1) γ φ = RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R3-capacità portante) E ,0 d = t R t d = = 204, 0t 2,3 ( ) E = G 1,3 + Q 1,5 = 500 1, ,5 kn = 950kN = 95t d k k γ = R 1, 0 2,3 Approccio progettuale γ M - γ R - γ G F/S - γ Q F/S - E d =V t φ N q -N γ - R d t A1C1 A1M1R1 1,0 1,0 1,0/1,3 0,0/1,5 95, ,0 A1C2 A2M2R2 1,25 1,8 1,0/1,0 0,0/1,3 76,0 27, ,6 A2 A1M1R3 1,0 2,3 1,0/1,3 0,0/1,5 95, ,0 DM 88-1,0 3, , ,3 34

35 ESERCIZIO 1 Valutazione comportamento in esercizio / SLE 2,5m V V = G + ψ Q = 500kN + 0,5 200kN = 600kN = 60 t ( ψ = 0,5) k 2,5m 11 k 11 Categoria A Ambienti ad uso residenziale COMBINAZIONE DELLE AZIONI [ ] - Combinazione frequente: G1+ G2 + P+ ψ11qk1+ ψ 22Qk = = G + ψ Q k 11 k Teoria elasticità H H 1 = ε = Δ σ = Δσ 0 0 Smax 0 vdz m 0 v dz H0 E Volume significativo spessore H 0 H = 2 B= 2 2,5m= 5,0m 0 q = V = 600kN = 96kPa = 0,96 kg / cm A 2,5m 2,5m Δ σ = q I = 96kPa 0,3 = 28,8kPa s E = 25MPa= 25000kPa 1 1 Smax = H0 Δ σ = 5, 0m 28,8kPa 6mm E 25000kPa 2 (Colombo e Colleselli, 2004) fondazione flessibile, Impronta di carico quadrata carico uniformemente distribuito 35

36 Cedimenti su terreni non coesivi Metodo di Burland e Burbridge (1985) Utilizza i dati raccolti mediante le prove di penetrazione dinamica SPT Metodo empirico basato sull analisi di numerosi casi reali Fondazioni dirette su terreni a grana grossa ( 2 0,7 σ v ) Smm ( ) = CCC q' 3 0 B I c q : pressione effettiva media sul piano di fondazione q' = 96kPa σ : pressione verticale sul piano di fondazione σ = 15kPa C v0 v0 1 1, 25 L/ B = = 1, 0 L/ B+ 0,25 2 H H C2 = 2 = 1, 0 zi zi C = 1+ R + R log t / 3 = 1,34 ( t = 5anni) I c 3 3 1,706 1,706 = = = 0,0385 0,0257 1,4 N 1,4 m t ( 15 20) Effetto della forma della fondazione Spessore dello strato deformabile Effetto della compressione secondaria 1 Indice di compressibilità Ic m ( 2 0,7 0,7 σ ) ( 2 v c ) ( ) Smm ( ) = CCC q' 0 B I = 1,34 96kPa 15kPa2,5 0, , 0257 = 6 8mm 3 3 v 36

37 ESERCIZIO 2 DATI DEL PROBLEMA Fondazione continua, terreno coesivo saturo Geometria fondazione: B=1,5m L=12,0m D=1,0m Carichi: G K =80kN/m=8t/ml Q K =20kN/m=2t/ml Falda coincidente con piano campagna Peso di volume terreno saturo γ sat kn/m 3 19,0 Grado sovraconsolidazione OCR - 2,0 Indice di Compressione C c - 0,15 Indice dei vuoti iniziale e 0-1,3 Resistenza non drenata c u kpa 40 37

38 ESERCIZIO 2 CALCOLO CON D.M. 11/03/1988: capacità portante 1-1 Qlim = B ( c Nc + q Nq + B γ N γ ) 2 φ = 0 Nc = 5,7 Nq = 1,0 N γ = 0 q= σ = D= kn m m= kpa 3 (-1,0m) γsat (19,0 / ) 1,0 19,0 2 - Qlim = (1, 5 m) (5, 7 40kPa+ 19, 0kPa 1, 0) = = 1, 5 m (228kPa+ 19 kpa) = = 1,5m 247, 0kPa= = 370,5 kn / ml 37,0 t / ml 3 - Qlim 37,0 t/ ml Qamm = = 12,3 t / ml > V = G + Q = 10 t / ml G 3 38

39 ESERCIZIO 2 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 1 (STR) A1-M1-R1 AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A1) ( ) E = G 1,3 + Q 1,5 = 80 1, ,5 kn / ml = 134 kn / ml = 13, 4 t/ ml d PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1) γ c = = u 1, 0 c ud, c uk, RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R1-capacità portante) γ R = 1, 0 E = G 1, 3 + Q 1, 5 R = d k k d 134 kn / ml 370, 0 kn / ml 1, 0 Q lim γ R 39

40 ESERCIZIO 2 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 2 (GEO) A2-M2-R2 AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A2) ( ) E = G 1, 0 + Q 1,3 = 80 1, ,3 kn / ml = 106 kn / ml = 10, 6 t / ml d k k PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M2) cu, k 40kPa γ c = 1, 4 cu = = = 28, 6kPa u d 1, 4 1, 4 RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R2-capacità portante) γ R = 1,8 ( 1, 0 1,3 lim ) E = G + Q R = d k k d Q γ R 40

41 ESERCIZIO 2 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 Qlim = B ( c Nc + q Nq) I fattori di capacità portante ed il valore del sovraccarico q rimangono invariati Qlim = (1,5 m) (5,7 28,6kPa+ 19,0kPa 1,0) = = 1,5 m (163, 0kPa+ 19, 0 kpa) = = 1,5m 182, 0kPa= 273 kn / ml 27,3 t / ml ( ) R 273 / Ed = Gk 1, 0 + Qk 1,3 = 106 kn / ml = kn ml = 151, 7 kn / ml γ 1,8 R 41

42 ESERCIZIO 2 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 APPROCCIO 2 (in alternativa all APPROCCIO 1) A1-M1-R3 AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A1) E = G 1,3 + Q 1,5 = 134 kn / m= 13, 4 t/ m d k k PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1): γ c = u 1, 0 RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R3-capacità portante) γ R = 2,3 Q E 1, 3 1, 5 lim d = Gk + Qk γ 134 kn / ml = 13,4 t / ml 37,0 t/ ml = 16,1 t / ml 2,3 R Approccio progettuale γ M - γ R - γ G F/S - γ Q F/S - E d =V t/m c u,d kpa R d t/m A1C1 A1M1R1 1,0 1,0 1,0/1,3 0,0/1,5 13, ,0 A1C2 A2M2R2 1,25 1,8 1,0/1,0 0,0/1,3 10,6 28,6 15,2 A2 A1M1R3 1,0 2,3 1,0/1,3 0,0/1,5 13, ,1 DM 88-1,0 3, , ,3 42

43 ESERCIZIO 2 CALCOLO CON D.M. 14/01/2008 SLE p.c. e w.t. H 0 = 6,5m D Volume significativo piano imposta fondazioni 1/2 H 0 fondazione flessibile, Impronta di carico nastriforme carico uniformemente distribuito Cedimento S = Si + Sc + Ss Cedimento immediato (a volume costante) S i q B = I E u w Cedimento di Consolidazione (variazione di volume) S S c ed = S μ ed Cc σ v0 +Δσ = H0 log 1+ e σ 0 v0 43

44 B = 1,5m A V = G + ψ Q = 500kN + 0,5 200kN = 600kN = 60t ( ψ = 0,5) Categoria A, Ambienti ad uso residenziale k L = 12,0m COMBINAZIONE DELLE AZIONI G + G + P+ ψ Q + ψ Q +... = G + ψ Q - Combinazione frequente: k 11 k k k k Cedimento immediato - teoria elasticità S q B = I E u w q= V = 90 kn / m = 60kPa= 0,6 kg / cm A 1, 5m B= 1, 5m E = 20MPa= 20000kPa I u w = μ μ = 1, kPa 1,5m S = 1, 44 5mm 20000kPa 2 (Jambu et al., 1956) 44

45 Cedimento di consolidazione Metodo di Terzaghi D p.c. e w.t. piano imposta fondazioni H 0 = 6,5m Volume significativo Peso di volume terreno saturo 1/2 H 0 γ sat kn/m 3 19,0 Indice di Compressione C c - 0,15 Indice dei vuoti iniziale e 0-1,3 Al centro del volume interessato dal cedimento H ( ) 0 3 σ 6,5 0 = γ D + 9 kn / m 1,0 m 38,3 kpa 2 = + 2 γ = γ γ q 3 = q γ D= 60 9 kn / m 1,0m 50kPa v sat w n Δ σ = 0,3 q = 0,3 50kPa= 15kPa n 0 v0 ( 38,3 + 15) Cc σ v0 +Δσ 0,15 kpa Sed = H0 log = 6,5m log = 6, 0cm 1+ e σ 1+ 1,3 38,3kPa S = S μ = 6,0cm 0, 75 = 4,5cm c ed S = S + S = 0,5 + 4,5 = 5, 0cm tot i c (Skempton e Bjerrum, 1957) 45

46 3. Pali di Fondazione 46

47 Carico limite del singolo palo Metodi di calcolo CENNI Metodi Analitici: Formule statiche Formule dinamiche Da prove penetrometriche (statiche e dinamiche) Prove di carico su prototipi in scala reale METODI ANALITICI - formule statiche Q ( + W ) = Q + Q = q A + q A f palo b s b b s s 9cu + q qb = c Nc + q0 Nq = q0 Nq αcu qs = Kσ v0tgδ 0 30 (Colombo e Colleselli, 2004) (Berezantsev, 1965) 47

48 METODI ANALITICI - formule dinamiche L = L + L m u p L : lav. motore; L : lav. utile; L : lav. perduto L Q m u p m f = e E m dove: e: efficienza del battipalo E m : energia fornita dal maglio r: rifiuto/abbassamento del palo eem K: da parametri di battitura = (Jambu) rk A, E, L: Area, Modulo elasticità, Lunghezza del palo Q f = ee m eeml r + 2AE (formula danese) Curve trasferimento del carico (Lancellotta e Calavera, 2003) Prove di carico di progetto (AGI, 1984) 48

49 D.M. 14/01/2008 Fondazioni su Pali Tipologie di palo: Sollecitazioni: Pali infissi Carichi assiali di compressione Pali trivellati Carichi assiali di trazione Pali ad elica continua Carichi trasversali Spostamenti del terreno (attrito negativo) 49

50 D.M. 14/01/2008 Fondazioni su Pali M1(Circolare 2/02/2009, n. 617) Con riferimento a condizioni di carico assiale, il valore di progetto della resistenza R d si ottiene a partire dal valore caratteristico R k applicando i γ R 50

51 METODOLOGIE PROGETTUALI CON RIFERIMENTO AL CAPACITA PORTANTE DEL SINGOLO PALO PER CARICHI ASSIALI La resistenza R k del singolo palo può essere dedotta da: Prove di carico statiche (pali pilota e prove di progetto) Modelli teorici o empirici (formule statiche, dinamiche, prove CPT, SPT) R k è calcolata a partire dai valori caratteristici dei parametri geotecnici Prove di carico dinamiche ed analisi di battitura (novità!) Esempio: R k,c palo calcolato con modelli teorici (es: formule statiche di capacità portante): R ck, ( R ) ( R ) ccal, media ccal, min = Min ; ξ3 ξ 4 Fattori di correlazione = affidabilità della caratterizzazione geotecnica 51

52 FATTORI DI CORRELAZIONE PER RICAVARE LA CAPACITA PORTANTE CARATTERISTICA DAI VALORI MEDI E MINIMI PROVE DI CARICO STATICHE DM 14/01/2008 MODELLI TEORICI O EMPIRICI PROVE DI CARICO DINAMICHE EN MODELLI TEORICI O EMPIRICI 52 52

53 ESEMPIO DI CALCOLO: PALO TRIVELLATO (D=0,8 m) IN TERRENO ARGILLOSO Eseguiti 4 sondaggi con prelievo di 3x4=12 campioni indisturbati per prove di laboratorio con misura di c u dalle quali si ottiene: Verticale 1 c u = 42kPa Verticale 2 c u = 55kPa c umedio = 46kPa Verticale 3 c u = 34kPa Verticale 3 c u = 56kPa Azioni assiali: carico permanente G k =500kN; c. variabile Q k =200 kn; Carico limite: Resistenza per attrito laterale: Resistenza alla base: Q= R + R α=0,80 (Raccomandazioni AGI, 1984); β=0,75 (Meyerhof, 1983) l l b ( α ) R = πdl c 2 D Rb = π β cu + γ L 4 ( 9 ) u 53

54 CALCOLO LUNGHEZZA PALO CON D.M. 11/03/ V = G+ Q= ( ) kn = 700kN - Q = πdl α c + πd c + γl = lim 2 ( u) ( /4) (0,75 9 u ) 2 3 = π 0,8m 0,8 46kPa L+ 0,5 m (0, kPa+ 19 kn / m L) = = 102, 0 L + 155,3 - ( L + ) Qlim 102, 0 155,3 Qamm = = = 40,8 L+ 62,1 V F 2,5 40,8L ,1 L 15,6m 54

55 CALCOLO LUNGHEZZA PALO CON D.M. 14/01/2008 Capacità portante caratteristica R ck delle 4 verticali di indagine: Avendo a disposizione 4 sondaggi verranno utilizzati i seguenti fattori di correlazione ricavati dalla tab. 6.4.IV (da applicare al valore medio e minimo rispettivamente): Dai valori di capacità portante per ogni verticale di indagine si ricavano il valore medio ed il valore minimo Verticale n. 1 (c u = 42kPa) R = Q = R + R = DL c + D c + L = 2 c lim l b π ( α u) ( π /4) ( β 9 u γ ) 2 3 = 0,8m 0,8 42kPa L+ 0,5 m (0, kPa+ 19 kn / m L) = π ( L) = 84, 4 L+ 141,8 + 9,5 Verticale n. 2 (c u = 55kPa) R = Q = R + R = DL c + D c + L = 2 c lim l b π ( α u) ( π /4) ( β 9 u γ ) = π + + = 0,8m 0,8 55kPa L 2 0,5 m (0, kPa 3 19 kn / m L) 55 ( L) = 110, 6 L+ 185, 6 + 9,5 55

56 CALCOLO LUNGHEZZA PALO CON D.M. 14/01/2008 Verticale n. 3 (c u = 34kPa) R m kpa L m kpa kn m L c 2 3 = π 0,8 0, ,5 (0, / ) = ( L) = 68, 4 L+ 114,8 + 9,5 Verticale n. 4 (c u = 56kPa) R m kpa L m kpa kn m L c 2 3 = π 0,8 0, ,5 (0, / ) = ( L) = 112, 6 L+ 189, 0 + 9,5 Verticale v. medio c u [kpa] R c [kn] 84,4L+(141,8+9,5L) 110,6L+(185,6+9,5L) 68,4L+(114,8+9,5L) 112,6L+(189,0+9,5L) 94,0L+(157,8+9,5L) R ck, ( ) ( ) 94,0L+ 157,8+9,5L ; ξ3 ( = 1,55) = min = 68,4L+ ( 114,8+9,5L) ξ 4 ( = 1,42) = 48,2L+ 80,8 + 6,7L = R + R lk bk v. minimo 56

57 DM 14/01/2008 APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 1 (STR) A1-M1-R1 AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A1) E = G 1, 3 + Q 1, 5 = 500 1, , 5 = 950kN d k k RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.II (R1-pali trivellati) R cd, ( 48,2 ) ( 80,8 + 6, 7L) Rlk Rbk L = 54,9L 80,8 γ + l γ = + = + b 1, 0 1, 0 Verifica SLU E d R d ,9L + 80,8 L 15,8m 57

58 DM 14/01/2008 APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 2 (GEO) A2-M1-R2 AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A2) E = G 1, 0 + Q 1,3 = 500 1, ,3 = 760kN d k k RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.II (R2-pali trivellati) R cd, ( 48,2 ) ( 80,8 + 6, 7L) Rlk Rbk L = 37,1L 47,5 γ + l γ = + = + b 1, 45 1, 7 Verifica SLU E d R d ,1L + 47,5 L 19, 2m 58

59 DM 14/01/2008 APPROCCIO 2 A1-M1-R3 AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A1) E = G 1, 3 + Q 1, 5 = 500 1, , 5 = 950kN d k k RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.II (R3-pali trivellati) R cd, ( 48,2 ) ( 80,8 + 6, 7L) Rlk Rbk L = 46,9L 59,9 γ + l γ = + = + b 1,15 1, 35 Verifica SLU E d R d ,9L + 59,9 L 19,0m 59

60 CONFRONTO TRA LE LUNGHEZZE DI UN PALO TRIVELLATO DIMENSIONATO CON DIVERSI APPROCCI PROGETTUALI Lunghezza palo trivellato (m) D.M. 29 A1+M1+R1 15,8 D.M. 29 A2+M1+R2 D.M. 29 A1+M1+R3 D.M , ,2 19,0 25 Approccio 1 Approccio 2 60