ASPETTI GEOTECNICI: OPERE DI FONDAZIONE SUPERFICIALI E PROFONDE

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1 Ing. Alessio Colombi, Ph.D. Operazione "Impariamo a ricostruire" rif. PA /RER Colombi & Roversi Associati Studio di Ingegneria info@crassociati.com GLI INTERVENTI POST- SISMA ASPETTI GEOTECNICI: OPERE DI FONDAZIONE SUPERFICIALI E PROFONDE Ferrara, 9 maggio 2014 CONCETTI INTRODUTTIVI: 2 1

2 FONDAZIONI DEFINIZIONE FONDAZIONI ELEMENTI DI COLLEGAMENTO TRA IL TERRENO E LA SOVRASTRUTTURA, CONCEPITI PER RIPARTIRE LE SOLLECITAZIONI PROVENIENTI DALL ELEVAZIONE SUL TERRENO IN MANIERA TALE DA ASSICURARE IL RISPETTO DI DETERMINATI REQUISITI 3 FONDAZIONI CLASSIFICAZIONE Superficiali D B Plinti Travi Platee Profonde B D/B=1 3 Pozzi D B Pali D>10B DIRETTE O SUPERFICIALI D/B<1 Carichi trasmessi al terreno attraverso la base della fondazione come tensioni normali PROFONDE D/B>>1 Carico trasmesso al terreno anche attraverso tensioni tangenziali sulla 4 superficie laterale 2

3 FONDAZIONI REQUISITI PROGETTUALI SICUREZZA RISPETTO AD UN FENOMENO DI ROTTURA PER CARICO LIMITE DEL TERRENO DI FONDAZIONE (SLU) LIMITAZIONE DEI CEDIMENTI ASSOLUTI E DIFFERENZIALI A VALORI COMPATIBILI CON LA STATICA E LA FUNZIONALITÀ DELLA SOVRASTRUTTURA (IN GENERE RISULTA IL PRINCIPALE VINCOLO PROGETTUALE) (SLD) LO STATO DI SFORZO DELLA STRUTTURA DI FONDAZIONE DEVE ESSERE COMPATIBILE CON I REQUISITI STRUTTURALI AFFERENTI LA RESISTENZA DEI MATERIALI CHE LA COSTITUISCONO, L INSORGERE DI STATI DI FESSURAZIONE, LA DURABILITÀ DEI MATERIALI. LA SOLUZIONE PROGETTUALE ADOTTATA DEVE POTER ESSERE REALIZZATA IN MODO SICURO E, PER QUANTO POSSIBILE, AGEVOLE. CRITERI DI ECONOMICITÀ (SENZA DEROGARE PERÒ AI PRECEDENTI REQUISITI) 5 FONDAZIONI FASI DEL PROGETTO Indagini, rilievi e prove volte alla caratterizzazione geotecnica del sottosuolo. Determinazione dell entità e della distribuzione dei carichi agenti. Scelta del tipo di fondazione e della profondità del piano di posa (in base alle caratteristiche del terreno e della sovrastruttura). Calcolo del carico limite di rottura del complesso terrenofondazione (SLU) Studio degli stati tensionali e deformativi conseguenti all interazione terreno-fondazione-sovrastruttura sotto l azione dei carichi di esercizio (calcolo dei cedimenti assoluti e differenziali SLD) 6 3

4 FONDAZIONI FASI DEL PROGETTO Studio delle modalità esecutive e preparazione delle specifiche tecniche (scavi, abbassamenti della falda, palificazioni, interventi a presidio delle strutture adiacenti, tecniche esecutive). Piano dei controlli in corso d opera ed eventualmente monitoraggio in fase di esercizio (per verificare in fase di realizzazione la rispondenza tra configurazione reale e previsioni progettuali). Computo metrico e preventivo di spesa (utile anche per eventuali scelte tra possibili soluzioni). 7 RIFERIMENTI NORMATIVI IN CAMPO GEOTECNICO NORMATIVA EUROPEA UNI ENV (2006) Eurocodice 7: Progettazione geotecnica Parte 1: Regole generali UNI ENV (2007) Eurocodice 7: Progettazione geotecnica Parte 2: Indagini e prove nel sottosuolo UNI ENV (2005) Eurocodice 8 - Progettazione delle strutture per la resistenza sismica - Parte 1: Regole generali, azioni sismiche e regole per gli edifici UNI ENV (2005) Eurocodice 8 - Progettazione delle strutture per la resistenza sismica - Parte 5: Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici NORMATIVA ITALIANA D.M. 14 GENNAIO NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI (NTC08) CIRC. MIN. INFRASTRUTTURE E TRASPORTI 2 FEBBRAIO 2009 N ISTRUZIONI PER L APPLICAZIONE DELLE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI DI CUI AL D.M. 14 GENNAIO

5 RIFERIMENTI NORMATIVI PROGETTAZIONE GEOTECNICA IN CAMPO STATICO D.M. 14 GENNAIO NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI Cap. 6: Progettazione Geotecnica Par. 6.1: Disposizioni generali Par. 6.4: Opere di fondazione Par. 6.10: Consolidamento geotecnico di opere esistenti Bozza Circolare C.S. LL.PP. Istruzioni per l applicazione NTC 08 C6: Progettazione Geotecnica C6.4: Opere di fondazione 9 RIFERIMENTI NORMATIVI PROGETTAZIONE GEOTECNICA IN CAMPO SISMICO D.M. 14 GENNAIO NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI Par. 3.2: Azione sismica Par : Categorie di sottosuolo e condizioni topografiche Par : Valutazione dell azione sismica Cap. 7: Progettazione per azioni sismiche Par. 7.11: Opere e sistemi geotecnici Par : Risposta sismica e stabilità del sito Par : Fondazioni Bozza Circolare C.S. LL.PP. Istruzioni per l applicazione NTC 08 C3: Azioni sulle costruzioni C3.2: Azione sismica C7: Progettazione per azioni sismiche C7.11: Opere e sistemi geotecnici 10 5

6 LA CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA DEL SITO IN CONDIZIONI STATICHE E SISMICHE Cosa deve contenere la RELAZIONE GEOTECNICA? Tutte le analisi inerenti il dimensionamento geotecnico delle opere di fondazione Capacità portante di fondazioni superficiali e profonde Calcolo dei cedimenti di fondazioni superficiali e profonde Verifiche di stabilità e dimensionamento di opere di sostegno Analisi di stabilità e calcolo dei cedimenti di rilevati in terra (per es. accesso ai ponti) 11 OPERE DI FONDAZIONE: FONDAZIONI SUPERFICIALI 12 6

7 FONDAZIONI DIRETTE TIPOLOGIE TRAVI E PLINTI GRATICCI E PLATEE 13 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) NEL DM IL PROGETTO DELLE FONDAZIONI DEVE ESSERE CONDOTTO UTILIZZANDO APPROCCI DI CALCOLO AGLI STATI LIMITE STATO LIMITE ULTIMO (SLU): Condizione associata a fenomeni di collasso o ad altre forme simili di rottura Per es. rottura di una fondazione dovuta ad insufficiente capacità portante STATO LIMITE DI SERVIZIO (SLS): Condizione associata alla perdita di alcuni o tutti i requisiti di funzionalità della struttura Per es. cedimenti eccessivi per l utilizzo di una data struttura 14 7

8 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) LA PROCEDURA DI PROGETTAZIONE AGLI STATI LIMITE COMPORTA : Definizione delle azioni (carichi agenti o spostamenti imposti) Definizione delle proprietà del terreno (VALORI CARATTERISTICI) e dei materiali della struttura Definizione di valori limite per gli spostamenti tollerabili, apertura delle fratture, vibrazioni sopportabili... Definizione dei modelli di calcolo da adottare per gli stati limite ultimi e di servizio rilevanti per l opera (che serviranno per la predizione degli effetti delle azioni agenti e delle resistenze e deformazioni indotte nel terreno dalle azioni) Dimostrazione che nelle situazioni di progetto da analizzare gli stati limite non saranno superati 15 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) Associati STATI LIMITE ULTIMI SECONDO DM STR: rottura o deformazioni eccessive degli elementi strutturali GEO: rottura o eccessivi cedimenti del terreno EQU: perdita di equilibrio (corpo rigido, es: plinti isolati con momenti sollecitanti importanti, opere di sostegno a gravità) UPL: sollevamento (indotto dalle sovrappressioni dell acqua) HYD: sifonamento ed erosione (gradienti idraulici) 16 8

9 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) STATI LIMITE ULTIMO PER RESISTENZA STR - GEO STR GEO 17 SLU: CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI 18 9

10 SLU: CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI CONDIZIONI DRENATE 19 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni drenate 20 10

11 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni drenate 21 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Formula di Brinch-Hansen (statica) Condizioni drenate 22 11

12 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni drenate 23 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni drenate 24 12

13 SLU: CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI CONDIZIONI NON DRENATE 25 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni non drenate 26 13

14 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni non drenate 27 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI CONDIZIONI SISMICHE 28 14

15 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Paolucci & Pecker 1997) 29 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Paolucci & Pecker 1997) 30 15

16 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Paolucci & Pecker 1997) 31 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Paolucci & Pecker 1997) 32 16

17 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Paolucci & Pecker 1997) 33 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Eurocodice 8 Allegato F) EC

18 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Eurocodice 8 Annesso F) 35 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Eurocodice 8 Annesso F) 36 18

19 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche (Eurocodice 8 Annesso F) 37 CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche 38 19

20 PROGETTO DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche REGOLE GENERALI DI PROGETTO UNICITÀ DELLA TIPOLOGIA DI FONDAZIONE EVITARE L ADOZIONE DI FONDAZIONI SUPERFICIALI PER ALCUNE PARTI DELLA STRUTTURA IN ELEVAZIONE E FONDAZIONI SU PALI PER ALTRE PARTI DELLA STESSA STRUTTURA DIVERSE TIPOLOGIE DI FONDAZIONE POSSONO ESSERE ADOTTATE IN UNITÀ STRUTTURALI DI UNA STESSA STRUTTURA MA FRA LORO DINAMICAMENTE INDIPENDENTI NO SI Giunto sismico 39 PROGETTO DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche 40 20

21 PROGETTO DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche 41 PROGETTO DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche 42 21

22 PROGETTO DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche 43 PROGETTO DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche 44 22

23 PROGETTAZIONE DI OPERE DI FONDAZIONE SOGGETTE A SOLLECITAZIONI SISMICHE (DM ) COLLEGAMENTI ORIZZONTALI TRA FONDAZIONI A PLINTO 45 PROGETTO DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI Condizioni sismiche 46 23

24 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE COSA CAMBIA? Piano campagna q= D F W D qagente Ipotesi: Fondazione superficiale su terreno fine D ALLE TENSIONI AMMISSIBILI IL CARICO DI PROGETTO AGENTE ERA: V D = W+ F AGLI STATI LIMITE IL CARICO DI PROGETTO AGENTE DIVENTA V D = G x W+ Q x F (ipotizzando che F sia un carico variabile e che W sia un carico permanente) 47 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE COSA CAMBIA? Piano campagna q= D F W D qagente D ALLE TENSIONI AMMISSIBILI LA RESISTENZA DEL TERRENO ERA: R D =A q lim = A [(2+ )c u + D] (A = area di base della fondazione; si sono trascurati per semplicità di ragionamento i fattori correttivi nella formula di capacità portante) AGLI STATI LIMITE LA RESISTENZA DEL TERRENO DI PROGETTO DIVENTA R D = (A [(2+ ) (c u,k / M )+q]) 48 R 24

25 Piano campagna q= D PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA TRADIZIONALE F W D qagente D q lim = (R D /A) V D /A=q agente FS FS LA SICUREZZA È RACCOLTA NEL FATTORE DI SICUREZZA GLOBALE DELLE VERIFICHE IN FONDAZIONE (FS=3 per fondazioni superficiali) Non sono applicati coefficienti parziali sui carichi o sulle altre azioni Non sono applicati coefficienti parziali sui parametri di resistenza del terreno da utilizzare nelle verifiche 49 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) VERIFICA DELLA CAPACITÀ PORTANTE V D R D CAPACITÀ PORTANTE CARICHI DI DELLA FONDAZIONE PROGETTO APPLICATI NEI CONFRONTI DEI NORMALMENTE ALLA CARICHI AGENTI FONDAZIONE NORMALMENTE ALLA BASE DELLA FONDAZIONE I fattori parziali aumentano l entità delle azioni (per es. carichi della sovrastruttura)e diminuiscono i parametri di resistenza del terreno (per es. l angolo di resistenza al taglio) ed il carico limite calcolato Il Fattore di sicurezza globale usato alle tensioni ammissibili (FS=3) si 50 suddivide in diversi fattori parziali 25

26 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) IL DECRETO PREVEDE IL CALCOLO DI DIVERSE ESPRESSIONI DI V D E R D CHE SI DIFFERENZIANO IN FUNZIONE DI COME VENGONO APPLICATI I FATTORI PARZIALI DI SICUREZZA TRA AZIONI, PROPRIETÀ DEL TERRENO E MODELLI DI CALCOLO DELLA RESISTENZA USO DI DIFFERENTI APPROCCI ALLA PROGETTAZIONE GEOTECNICA (DESIGN APPROACH DA) CARATTERIZZATI DA MODI DIVERSI DI COMBINARE ED UTILIZZARE I FATTORI PARZIALI 51 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) FATTORI PARZIALI SULLE AZIONI ( F ) CARICHI Permanenti Permanenti non strutturali Variabili Effetto Favorevole Sfavorevole Favorevole Sfavorevole Favorevole Sfavorevole SIMBOLO G1 G1 G2 G2 Qi Qi COMBINAZIONI A1 A G

27 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) FATTORI PARZIALI SUI PARAMETRI DEL TERRENO ( M ) PARAMETRO DEL TERRENO Angolo di resistenza a taglio (applicato a tan ) Coesione efficace (c ) SIMBOLO M c COMBINAZIONI M1 1.0 M Resistenza a taglio non drenata (c u ) Peso per unità di volume ( ) cu PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) FATTORI PARZIALI SUL MODELLO DI CALCOLO DELLA RESISTENZA PER LE FONDAZIONI SUPERFICIALI ( R ) SITUAZIONE DI CALCOLO (TIPO DI RESISTENZA) SIMBOLO COMBINAZIONI R1 R2 R3 CAPACITÀ PORTANTE R,v SCORRIMENTO R,h

28 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) DA1 1 a combinazione (DA1 C1) Approccio alla progettazione 1 A1 + M1 + R1 55 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) DA1 2 a combinazione (DA1 C2) Approccio alla progettazione 1 A2 + M2 + R

29 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) DA2 Approccio alla progettazione 2 A1 + M1 + R3 57 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE Associati COSA CAMBIA? LE AZIONI APPLICATE ALLA FONDAZIONE (carichi permanenti e variabili) SONO MOLTIPLICATE PER UN FATTORE DI SICUREZZA PARZIALE DI SICUREZZA ( G ; Q ) I PARAMETRI DI RESISTENZA DEL TERRENO (angolo di resistenza a taglio, resistenza a taglio non drenata) SONO DIVISI PER UN FATTORE PARZIALE DI SICUREZZA ( M ) IL VALORE DELLA CAPACITÀ PORTANTE È DIVISO PER UN FATTORE PARZIALE DI SICUREZZA ( R ) OSS: LA NORMA PREVEDE CHE PER FONDAZIONI IN TERRENI FINI IL CALCOLO DEBBA ESSERE CONDOTTO SIA IN CONDIZIONI NON DRENATE SIA DRENATE 58 29

30 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) 59 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) VERIFICA A SCORRIMENTO H d V d R p,d R d CONDIZIONI DRENATE R d = V d tan d R d = (1/ R,h ) V d tan k CONDIZIONI NON DRENATE R d = A c c u,d R d = (1/ R,h ) A c c u,k R d = (1/ R,h ) V k tan k 60 30

31 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) VERIFICA A SCORRIMENTO H d R d +R p,d CARICHI DI PROGETTO APPLICATI PARALLELAMENTE ALLA FONDAZIONE SOMMA DELLA RESISTENZA CHE SI SVILUPPA ALLA BASE DELLA FONDAZIONE E DELLA RESISTENZA LATERALE OFFERTA DAL TERRENO 61 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) VERIFICA EQUILIBRIO DI CORPO RIGIDO (SLU) IMPORTANTE PER FONDAZIONI ISOLATE SOGGETTE A SIGNIFICATIVE AZIONI ORIZZONTALI E MOMENTI FLETTENTI IN PRESENZA DI BASSI SFORZI NORMALI (per es. plinti di torri eoliche, di cartelloni stradali o pubblicitari, di pali di illuminazione, MA ANCHE PLINTI CAPANNONI PREFABBRICATI SOGGETTI A SISMA) h N Piano campagna W B O 62 31

32 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) VERIFICA EQUILIBRIO DI CORPO RIGIDO (SLU) FATTORI PARZIALI SULLE AZIONI ( F ) CARICHI Permanenti Permanenti non strutturali Variabili Effetto Favorevole Sfavorevole Favorevole Sfavorevole Favorevole Sfavorevole SIMBOLO G1 G1 G2 G2 Qi Qi EQU G PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) VERIFICA EQUILIBRIO DI CORPO RIGIDO (SLU) B B Ed Mrib Q, sfav ( H h) Rd Mstab G 1, fav ( N ) G 1, fav ( W ) 2 2 Azione: Momento Ribaltante Resistenza: Momento Stabilizzante 64 32

33 STATO LIMITE DI ESERCIZIO (SLE) PER LE VERIFICHE DELLO STATO LIMITE DI ESERCIZIO IN GENERE I VALORI DI PROGETTO DELLE AZIONI E DELLE PROPRIETÀ DEL TERRENO SONO I CORRISPONDENTI VALORI CARATTERISTICI (cioè non si applicano i fattori parziali di sicurezza) E E F, X, a C d rep k d d 65 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE VERIFICA STATO LIMITE DI SERVIZIO (CEDIMENTI) I VALORI DI SOGLIA DEVONO ESSERE SPECIFICATI IN FUNZIONE DELLA STRUTTURA IN ELEVAZIONE SUPPORTATA E VANNO STABILITI IN ACCORDO AL PROGETTISTA STRUTTURALE E D C d Effetto dell Azione (o sollecitazione) di progetto es. cedimento indotto Valori di soglia o limite I FATTORI PARZIALI SONO ASSUNTI UNITARI CEDIMENTI PERMANENTI COMPATIBILI CON LA SICUREZZA DELLA FONDAZIONE 66 E DELL ELEVAZIONE E CON I REQUISITI DI FUNZIONAMENTO DELLA STRUTTURA 33

34 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE 67 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE 68 34

36 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Distorsioni angolari limite secondo Bjerrum(1963) 71 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE 72 36

37 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE 73 Valori ammissibili di alcuni parametri di deformazione secondo Sowers(1962) PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE 74 37

40 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE 79 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Aliquote del cedimento di una fondazione superficiale su terreni fini s = cedimento totale (finale, a t ) s 0 = cedimento immediato (a t = 0) s c = cedimento di consolidazione (si sviluppa nel tempo - t>0 - per effetto della graduale disspazione delle sovrappressioni interstiziali e della conseguente variazione di tensioni efficaci) s s = cedimento secondario (da creep, contemporaneo a s c ) 80 40

41 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni fini saturi Cedimento medio (elastico/immediato) fondazione rigida (Janbu 1956; Christian & Carrier 1978) s q B I E 0 w u I I I w 1 2 I 1 D f B H L I f 2,,forma B B 81 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni fini saturi Cedimento di consolidazione Metodo di Terzaghi 82 41

42 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni fini saturi 83 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni fini saturi Cedimento di consolidazione Metodo di Terzaghi 84 42

43 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni fini saturi Cedimento di consolidazione Correzione Skempton-Bjerrum (1957) 85 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni fini saturi 86 43

44 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni fini saturi Cedimento secondario o viscoso c si ricava da prove edometriche NB: s s è particolarmente significativo per terreni a grana fine organici terreni granulari con particelle fragili (per es. piroclastici, micacei) 87 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni granulari Metodo di Schmertmann

45 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni granulari Metodo di Burland&Burbidge PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni granulari Metodi elastici 90 45

46 PROCEDURA DI PROGETTAZIONE GEOTECNICA AGLI STATI LIMITE (DM ) - SLE Cedimenti di fondazioni su terreni granulari Metodi elastici 91 OPERE DI FONDAZIONE: FONDAZIONI PROFONDE 92 46

47 CLASSIFICAZIONE TIPOLOGICA Prefabbricati INSTALLAZIONE SENZA ASPORTAZIONE DI TERRENO (infissi, battuti, a spostamento) Con tubo forma prefabbricato e gettati in opera sezione cava sezione piena Il tubo-forma viene infisso nel terreno per formare il foro per il palo acciaio cls cls acciaio legno C.A. Assemblati mediante giunti in acciaio e resina epossidica C.A.P. Assemblati mediante giunti brevettati dal costruttore cls Tubo forma a perdere, chiuso in punta e riempito di cls Tubo forma chiuso in punta Tubo lasciato in posizione e riempito di cls Tubo a sezione costante o rastremato acciaio Tubo forma aperto in punta Tubo recuperato e viene gettato il cls eventualmente allargando la 93 base CLASSIFICAZIONE TIPOLOGICA INSTALLAZIONE CON ASPORTAZIONE DI TERRENO (a sostituzione, trivellati) Con perforazione a percussione o rotazione Con o senza tubazione di rivestimento Con o senza fango bentonitico Con o senza allargamento alla base Piccolo, medio e grande diametro Con trivella ad elica continua (CFA) e malta o cls iniettato Con o senza tubazione di rivestimento Medio e grande diametro Con vibroinfissione di un tubo forma aperto, svuotato all interno e recuperato Medio e grande diametro 94 47

48 EQUILIBRIO DI UN PALO SINGOLO 95 Da Jamiolkowski,

49 Da Jamiolkowski, CAPACITÀ PORTANTE DI UN PALO SINGOLO SOGGETTO A CARICO ASSIALE Q Q Q u us ub z L 2 D us us Q ub q ub 0 4 Q D dz ; Q u = Carico ultimo (limite) Q us = Carico limite laterale Q ub = Carico limite di base us = Carico limite unitario laterale q ub = Carico limite unitario di base D = Diametro del palo L = lunghezza del palo 98 49

50 Determinazione delle resistenze unitarie di calcolo per pali di fondazione 99 Resistenza laterale unitaria limite per pali a sostituzione in terreni fini mediante correlazioni da risultati di prove in sito (A) PALI A SOSTITUZIONE IN TERRENI FINI S,U DA PROVE IN SITO Cat Equazioni [kn/m 2 ] Note Riferimenti 1 s,u = f (q c ) Vedi Figura 2 Bustamante e Gianeselli (1982) α SPT = 0 kpa β SPT = 5.0 kpa Shioi e Fukui (1982) 1 s,u = α SPT + β SPT N SPT trivellazione con fango bentonitico: α SPT = 10 kpa β SPT = 3.3 kpa limite: s,u,max = 170 kpa per 3 < N SPT < 50 Decourt (1982)

51 Resistenza laterale unitaria limite per pali a sostituzione in terreni fini mediante correlazioni da risultati di prove in sito 101 Resistenza laterale unitaria limite per pali a sostituzione in terreni fini mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio (B) PALI A SOSTITUZIONE IN TERRENI FINI - S,U DA PARAMETRI GEOTECNICI Cat Metodo : s,u = c u. [FL -2 ] Note Riferimenti 1 = con medio =0.45 s,u,max =96 kpa Skempton (1959) c u 25kPa = c u 70kPa = (c u -25) c u 70kPa =0.35 c u 25 kpa = c u 50 kpa = c u 75 kpa =0.6 c u 75 kpa =0.4 p c a u Viggiani (1993) s,u,max =100 kpa AGI (1984) Stas e Kulhawy (1984) 1 p c a p c a p c a u u u Compressione trazione tutti Chen e Kulhawy (1994) 1 Per c u < 150 kpa α = 0.55 c u 150 kpa < c u < 250 kpa O Neill e Reese (1999)

52 Resistenza laterale unitaria limite per pali a sostituzione in terreni fini mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio s,u (kpa) 80 Skempton Viggiani 1993 AGI Stas e Kulhawy 1984 Chen e Kulhawy 1994 C 20 O'Neill e Reese 1999 c u (kpa) Resistenza laterale unitaria limite per pali a sostituzione in terreni granulari mediante correlazioni da risultati di prove in sito (C) PALI A SOSTITUZIONE IN TERRENI GRANULARI - S,U DA PROVE IN SITO Cat Equazioni [kn/m 2 ] Note Riferimenti Fig. 4 Bustamante e Gianeselli (1982) 1 s,u = f (q c) 1 s,u =α SPT+β SPT N SPT Sabbie e sabbie limose fig. 5 s,u,max = 100 kpa Sabbie ghiaiose e ghiaie fig. 5 s,u,max = 136 kpa Perforazione - con tubo forma: α SPT = 0 kpa0 βspt = 1.8 kpa s,u,max = 90 kpa - con fango: α SPT = 0 kpa βspt = 3.0 kpa s,u,max = 150 kpa rielaborazione del database di Bustamante e Gianeselli (1982) da Alsamman (1995) Gwizdala (1984) αspt= 0 kpa βspt = 1 kpa Findlay (1984) Shioi e Fukui (1982) αspt= 0 kpa βspt = 3.3 kpa Wright e Reese (1979)

53 Resistenza laterale unitaria limite per pali a sostituzione in terreni granulari mediante correlazioni da risultati di prove in sito 105 Resistenza laterale unitaria limite per pali a sostituzione in terreni granulari mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio (D) PALI A SOSTITUZIONE IN TERRENI GRANULARI - S,U DA PARAMETRI GEOTECNICI Cat Equazioni [FL -2 ] Note Riferimenti 2 s,u = K σ v0 tanδ 2 s,u = β σ v0 cv p K = 0.83K0 perforazione a secco K = perforazione con camicia K = 0.92K0 perforazione con fanghi ' K = decrescente con la profondità K = 0.5 sabbia sciolta K = 0.4 sabbia densa K = 0.7 sabbie ( ): ' cv p NSPT > 15 colpi/0.3m β = (z) 0.5 N SPT 0.5 NSPT < 15 colpi/0.3m (z) sabbie e ghiaie ( ): NSPT > 15 colpi/0.3m β = (z) s,u,max = 200 kpa Chen e Kulhawy (1994) AGI (1984) Viggiani (1993) Fleming et al. (1992) O Neill e Reese (1999)

54 Portata limite unitaria di base per pali a sostituzione in terreni fini mediante correlazioni con i risultati di prove in sito (E) PALI A SOSTITUZIONE IN TERRENI FINI - q b,u DA PROVE IN SITO Cat Equazioni [MN/m 2 ] Note Riferimenti Argille tenere q c < 1 MPa CPT =0.4 1 q b,u = CPT q c Argille mediamente consistenti 1 < q c < 5 MPa CPT =0.35 Argille consistenti/sovraconsolid. q c > 5 MPa CPT = q b,u = SPT N SPT Argille SPT = 0.15 MPa Bustamante e Gianeselli (1982) Shioi e Fukui (1982) 107 Portata limite unitaria di base per pali a sostituzione e a spostamento in terreni fini mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio (F) PALI A SOSTITUZIONE E A SPOSTAMENTO IN TERRENI FINI - qb,u DA PARAMETRI GEOTECNICI Cat Equazione [FL -2 ] Note Riferimenti 2 q b,u = N c c u + σ v,l Nc = 9 per L/D> 3 per argille OC fessurate 2 q b,u = (9c u + σ v,l)r c pali a spostamento R D 0.5 con D[m] 2 D C pali a sostituzione R D 1 con D[m] 2 D 1 C NC = 9 2 q b,u = N C c u NC = 9 per penetrazione di 3D NC = 6 per palo appena appoggiato q b,u = N * C c u + σ v,l ζcs = 1.2 fattore di forma 2 ζcd = f (L/D) fattore di profondità N * C = NC ζcs ζcd ζcr da fig. 7 ζcr = f (Ir) fattore dio rigidezza N * C = 1.33(ln Ir + 1) 2 q b,u = N * C c u N * C = 9 se cu > 96 kpa pali a sostituzione Skempton (1951) AGI (1984) Meyerhof (1983) API 2002 Fleming et al. (1992) Kulhawy (1984) O Neill e Reese (1999)

55 (G) PALI A SOSTITUZIONE IN TERRENI GRANULARI - qb,crit DA PROVE IN SITO Cat Equazione [MPa] Note Riferimenti 1 qb,crit = CPT qc Cedimento relativo: s/d = 5% CPT = 0.10 (molto densa) CPT = 0.14 (mediamente densa) s/d=10% CPT = 0.15 (molto densa) CPT = 0.21 (mediamente densa) Bustamante e Gianeselli (1983) Van Impe et al. (1988); De Beer (1988); Jamiolkowski e Lancellotta (1988); Franke (1991); Frank (1994); Fioravante et al. (1995); Lee e Salgado (1999) s/d = 10% vedi fig. 8 1 qb,crit = f (qc) 1 qb,crit = SPT ωspt NSPT valida per pali attestati per almeno 3D in strati Alsamman (1995) di spessore 6D qb,crit,max = 3 MPa s/d = 5% SPT = MPa s/d=10% sabbia: SPT = 0.08 MPa ghiaia: SPT = 0.16 MPa 1.25 SPT 1 D Reese e O Neill (1988) qb,crit,max = 4.9 MPa Matsui (1993) Portata critica unitaria di base per pali a sostituzione in terreni granulari, mediante correlazioni con risultati di prove in sito 1 qb,crit = SPT NSPT s/d=10% sabbia: SPT = MPa ghiaia: SPT = 0.15 MPa sabbie limose: SPT = MPa qb,crit,max = 5.7MPa qb,crit,max = 7.4MPa qb,crit,max = 4.2 MPa Gwizdala (1984) 109 Portata critica unitaria di base per pali a sostituzione in terreni granulari, mediante correlazioni con risultati di prove in sito

56 (H) PALI A SOSTITUZIONE IN TERRENI GRANULARI - qb,crit DA PARAMETRI GEOTECNICI Cat Equazione [FL -2 ] Note Riferimenti 2 qb,crit B K ' D E s q D S 2 b,crit 2 L BK f ' p, D E s/d= Fig. 9 S E s/d= E 0.08 S E s/d= Berezantzev (1970) Ghionna et al. (1994) Portata critica unitaria di base per pali a sostituzione in terreni granulari, mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio 111 Resistenza laterale unitaria limite per pali a spostamento in terreni fini mediante correlazioni da risultati di prove in sito (I) PALI A SPOSTAMENTO IN TERRENI FINI - S,U DA CORRELAZIONI CON PROVE IN SITO Cat Equazione [kpa] Note Riferimenti 1 s,u = f (q c) Vedi Figura 10 pali completamente a spostamento (battuti prefabbricati) α SPT = 0 kpa - β SPT = 1.0 kpa Bustamante e Gianeselli (1982) Shioi e Fukui (1982) 1 s,u =α SPT+β SPT N SPT pali completamente a spostamento (battuti prefabbricati) α SPT = 10 kpa - β SPT = 3.3 kpa s,u,max = 170 kpa 3 < N SPT < 50 colpi/0.3m pali a spostamento gettato in opera α SPT = 0 kpa - β SPT = 5 kpa s,u,max = 150 kpa α SPT = 0 kpa - β SPT = 10 kpa Decourt (1982) Yamashita et al. (1987) Shioi e Fukui (1982)

57 Resistenza laterale unitaria limite per pali a spostamento in terreni fini mediante correlazioni da risultati di prove in sito 113 Resistenza laterale unitaria limite per pali a spostamento in terreni fini mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio (L) PALI A SPOSTAMENTO IN TERRENI FINI - S,U DA PARAMETRI GEOTECNICI Cat Metodo : s,u = c u. [FL -2 ] Note Riferimenti 1 = f (cu) fig. 12 Tomlinson (1977) cu 25kPa = cu 70kPa = (cu-25) cu 70kPa =0.5 cu 25kPa = cu 50kPa = cu 75kPa =0.65 cu 75kPa =0.50 cu 25kPa = cu 50kPa = cu 75kPa =0.65 cu 75kPa =0.50 Viggiani (1993) AGI (1984) s,u,max = 120 kpa Pali in cls s,u,max = 100 kpa AGI (1984) Pali in acciaio 1 cu ' v0 cu ' v c ' v0 u c ' v0 u Olson e Dennis (1982) Randolph e Murphy (1985) API c ' u v0 L/D Kolk e Ven der Velde (1996) 1 s,u = F cu = f (cu, v0) F = f (L/D) fig. 13 Semple e Rigden (1984)

58 Resistenza laterale unitaria limite per pali a spostamento in terreni fini mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio (-) AGI 1984 acciaio AGI 1984 cls Randolph e Murphy 1985 Viggiani s,u (kpa) AGI 1984 acciaio AGI 1984 cls Randolph e Murphy 1985 Viggiani 1993 ' v0=400kpa 'v0=400kpa 'v0=200kpa 'v0=100kpa 'v0=50kpa 'v0=20kpa ' v0=10kpa c u (kpa) ' v0=200kpa 150 ' v0=100kpa ' v0=50kpa 100 ' v0=20kpa ' v0=10kpa 50 c u (kpa) Resistenza laterale unitaria limite per pali a spostamento in terreni fini mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio Cat Metodo β s,u = K σ v0 tanδ = β σ v0 [FL -2 ] Note Riferimenti sen ' OCR tan ' Burland (1973) Meyerhof (1976) Flaate e Selnes (1977) 2 1 sen ' tan ' 0.25 argille NC AGI (1984) K0 tan ' TD Francescon (1983)

59 (M) PALI A SPOSTAMENTO IN TERRENI GRANULARI - S,U DA PROVE IN SITO Cat Equazione [kpa] Note Riferimenti 1 s,u = f (qc) Fig s,u = CPT qc 1 s,u =α SPT+β SPT N SPT qc < 10 MPa CPT = qc 20 MPa CPT = tan ' CPT 0.11 e Bustamante e Gianeselli (1983) De Beer (1985) Vesic (1977) Pali battuti Sabbia molto sciolta qc < 2 MPa CPT =0.020 Sabbia sciolta 2 qc < 5 MPa CPT =0.015 Sabbia media 5 qc < 15 MPa CPT =0.012 Sabbia densa 15 qc < 25 MPa CPT =0.009 Sabbia molto densa qc > 25 MPa CPT =0.007 pali battuti prefabbricati pali battuti prefabbricati αspt = 0 kpa βspt = 2.0 kpa αspt = 10 kpa βspt = 3.3 kpa per 3 < NSPT < 50 s,u,max = 170 kpa pali battuti e gettati in opera αspt = 0 kpa βspt = 5.0 kpa Viggiani (1993) AGI (1984) Meyerhof (1976) Shioi e Fukui (1982) Decourt (1982) Shioi e Fukui (1982) Resistenza laterale unitaria limite per pali a spostamento in terreni granulari mediante correlazioni da risultati di prove in sito pali battuti e gettati in opera αspt = 30 kpa βspt = 2.0 kpa s,u,max = 200 kpa pali battuti αspt = 0 kpa βspt = 2.0 kpa s,u,max = kpa Yamashita et al. (1987) AGI (1984) 117 Resistenza laterale unitaria limite per pali a spostamento in terreni granulari mediante correlazioni da risultati di prove in sito

60 (N) PALI A SPOSTAMENTO IN TERRENI GRANULARI - S,U DA PARAMETRI GEOTECNICI Cat Equazione [FL -2 ] Note Riferimenti 2 s,u = K σ v0 tanδ K=1, = f (terreno, DR) Tab. 3 API (2002) profilati acciaio: = 20 K = tubo chiuso acciaio = 20 K= cls prefabbricato: ' K= cls gettato in opera = K= 1 3 oss: limiti inferiori sabbia sciolta, superiori sabbia densa; pali battuti pali battuti acciaio = 20 K = pali battuti cls pref. ' K= pali battuti cls gettato in opera = K= 1 3 = cv pali infissi gettati in opera K= 1 pali infissi con tubo forma lasciato in opera K= 1.2 oppure K = 0.02 Nq Nq=f ( p) Berezantzev (1970) K/K0 = f (grado di spostamento) Tab. 4 / = f (materiale del palo) Tab. 4 Viggiani (1993) AGI (1984) Fleming et al. (1992) Stas e Kulhawy (1983) Kulhawy et al. (1983) Resistenza laterale unitaria limite per pali a spostamento in terreni granulari mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio K = f (grado di spostamento, DR) Fig. 15 = f (DR, c) Fig. 15 Kraft (1990) =28 =0.44 =35 =0.75 =37 =1.20 Meyerhof (1976) 2 s,u = β σ v0 con: z min max min e q max min c 0.01 tan ' cv ' v0 0.3 tan ' cv L z D Randolph et al. (1994) Randolph (2003) 119 Portata limite unitaria di base per pali a spostamento in terreni fini mediante correlazioni con i risultati di prove in sito

61 (P) PALI A SPOSTAMENTO IN TERRENI GRANULARI - q b,u DA PROVE IN SITO da CPT: qb,u = CPT qc [MPa] Cat Riferimenti da SPT qb,u = SPT NSPT [MPa] 1 Pali infissi (con ammorsamento>10d) CPT = 1 Meyerhof (1976) 1 Pali infissi CPT = Bustamante e Gianeselli (1983) 1 Pali infissi CPT = 0.4 Randolph (2003) Portata limite unitaria di base per pali a spostamento in terreni granulari mediante correlazioni con i risultati di prove in sito 1 Pali infissi CPT = White (2003) White e Bolton (2005) 1 Valida in terreni omogenei per pali infissi SPT = 0.4 MPa Meyerhof (1976) Pali battuti 1 sabbie SPT = 0.45 MPa Martin et al. (1987) limi e limi sabbiosi SPT = 0.35 MPa Pali battuti 1 sabbie limi sabbiosi di riporto SPT =0.40 MPa SPT =0.25 MPa Decourt (1982) limi argillosi di riporto SPT =0.20 MPa 1 Pali infissi e gettati in opera SPT =0.15 MPa qb,u,max =7.5 MPa Shioi e Fukui (1982) Yamashita et al. (1987) L/D 5: SPT =0.30 MPa 1 L/D 5: pali a punta chiusa SPT = L/D MPa Shioi e Fukui (1982) pali a punta aperta SPT = 0.06L/D MPa Pali battuti Limi e limi sabbiosi SPT =0.20 MPa 1 Sabbie e sabbie limose SPT =0.35 MPa AGI (1984) Sabbie ghiaiose Ghiaie sabbiose e ghiaie SPT =0.50 MPa SPT =0.60 MPa 121 Portata limite unitaria di base per pali a spostamento in terreni granulari mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio (Q) PALI A SPOSTAMENTO IN TERRENI GRANULARI - q b,u DA PARAMETRI GEOTECNICI Cat Equazione [FL -2 ] Note Riferimenti N q = f (, p, D R, litologia) Tab.5 2 q b,u = N q σ vl valori limite su q b,u 2 q b,u = N q σ vl N q = f ( p, meccanismo di rottura) Fig16 API (2002) Lancellotta (1987) 2 q b,u = N * D + N * q σ vl 2 q b,u = f ( cv, D R, σ v ) N * = 0.3 ζ r N Vedi Fig. 17(a) N * q = ζ qr ζ qs ζ qd N q Vedi Fig. 17(b) Eu Ir indice di rigidezza 3c u Metodo iterativo Fig 19 oppure Abachi Fig 20 Kulhawy (1984) Fleming et al. (1992)

62 Portata limite unitaria di base per pali a spostamento in terreni granulari mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio 123 Portata limite unitaria di base per pali a spostamento in terreni granulari mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio

63 Portata limite unitaria di base per pali a spostamento in terreni granulari mediante parametri geotecnici determinati da prove in sito o di laboratorio 125 OPERE DI FONDAZIONE PROFONDE : CEDIMENTI

64 CEDIMENTO PALO SINGOLO 127 OPERE DI FONDAZIONE PROFONDE: CEDIMENTI Palo soggetto a forze verticali - stima attraverso relazioni empiriche - metodo analitico approssimato - metodo delle curve di trasferimento - metodo BEM lineare - metodo BEM non lineare Gruppo di pali - metodo empirico - metodo delle equivalenze -winkler - metodo dei coefficienti di interazione

65 OPERE DI FONDAZIONE PROFONDE: CEDIMENTI Non linearità della relazione carichi cedimenti: Concentrazione sforzi scorrimenti all interfaccia 129 CEDIMENTO DEL PALO SINGOLO: METODI ANALITICI APPROSSIMATI Fleming et al. PALO RIGIDO Palo rigido se L 0.25 d E G p L

66 CEDIMENTO DEL PALO SINGOLO: METODI ANALITICI APPROSSIMATI Fleming et al. PALO DEFORMABILE 131 CEDIMENTO DEL PALO SINGOLO:METODI NUMERICI Metodo agli elementi di contorno 132 Adatto all introduzione di un legame elasto plastico dell interfaccia palo - terreno 66

67 CEDIMENTO PALI IN GRUPPO metodi empirici metodi delle equivalenze (palo equiv., piastra eq.) winkler metodi dei coefficienti di interazione 133 CEDIMENTO PALI IN GRUPPO

68 CEDIMENTO PALI IN GRUPPO 135 CEDIMENTO PALI IN GRUPPO Metodo empirico (Mandolini et Al., 1997) w gruppo = w singolo n R g R = (n s/l)

69 CEDIMENTO PALI IN GRUPPO Metodo empirico (Mandolini et Al., 1997) Cedimento differenziale R ds w w gruppo R ds,max 0.36 R CEDIMENTO PALI IN GRUPPO

70 OPERE DI FONDAZIONE: FONDAZIONI PROFONDE SOGGETTE A CARICHI TRASVERSALI 139 PALI SOGGETTI AD AZIONI ORIZZONTALI: CARICO LIMITE RESISTENZA LIMITE DEL TERRENO Distribuzione Distribuzione definita da analisi semplificata secondo teoriche e sperimentali Broms (1964)

71 PALI CON ROTAZIONE IN TESTA IMPEDITA (in terreni fini e granulari) MECCANISMI DI ROTTURA PALO CORTO PALO INTERMEDIO PALO LUNGO IPOTESI Carico applicato alla quota del p.c. (e=0) Vincolo tale da impedire completamente la rotazione in testa (la struttura di fondazione deve essere in grado di esplicare 141 il momento necessario) PALI SOGGETTI AD AZIONI ORIZZONTALI: CARICO LIMITE PALI LIBERI DI RUOTARE IN TESTA IN TERRENI FINI: PALO CORTO Rottura provocata da una rotazione rigida del palo Il valore della forza orizzontale limite H dipende solo dalla geometria del problema (d, L, e) e dalla resistenza del terreno (c u ) Il massimo momento flettente agente sul palo è inferiore al suo momento di plasticizzazione M y la resistenza strutturale della sezione del palo non influenza il cinematismo di rottura

72 PALI SOGGETTI AD AZIONI ORIZZONTALI: CARICO LIMITE PALI LIBERI DI RUOTARE IN TESTA IN TERRENI FINI: PALO LUNGO Il momento flettente massimo uguaglia o supera il momento di plasticizzazione della sezione My Il cinematismo di rottura avviene con la formazione di una cerniera plastica ad una certa profondità Il valore della forza orizzontale limite H dipende dalla geometria del problema (d, L, e), dalla resistenza del terreno (c u ) e dal momento di plasticizzazione della sezione M y 143 PALI IN TERRENI FINI: PALO CORTO RESISTENZA ORIZZONTALE LIMITE DI CALCOLO

73 PALI IN TERRENI FINI: PALO LUNGO RESISTENZA ORIZZONTALE LIMITE DI CALCOLO 145 PALI IN TERRENI GRANULARI: PALO CORTO RESISTENZA ORIZZONTALE LIMITE DI CALCOLO

74 PALI IN TERRENI GRANULARI: PALO LUNGO RESISTENZA ORIZZONTALE LIMITE DI CALCOLO 147 PALI SOGGETTI AD AZIONI ORIZZONTALI: SPOSTAMENTI INDOTTI Terreno schematizzato come mezzo alla Winkler (letto di molle orizzontali) P p d P: Reazione del terreno per unità di lunghezza del palo d: diametro del palo p k y h k h : coefficiente di reazione del terreno y: spostamento orizzontale K k d K: modulo di reazione del terreno 148 h 74

75 PALI SOGGETTI AD AZIONI ORIZZONTALI: SPOSTAMENTI INDOTTI In genere, nell ipotesi di terreno uniforme si assume: k h costante con la profondità per terreni argillosi sovraconsolidati k h linearmente variabile con la profondità per terreni argillosi normalconsolidati e terreni sabbiosi Per terreni fini k h è funzione della resistenza a taglio non drenata Per terreni granulari k h è funzione della densità relativa k h andrebbe calibrato caso per caso attraverso prove di carico su pali soggetti ad azioni orizzontali La soluzione del problema viene trattata con gli strumenti teorici della trave su suolo elastico 149 PALI SOGGETTI AD AZIONI ORIZZONTALI: SPOSTAMENTI INDOTTI Terreni fini Terzaghi (1955) CIRIA (1984) Jamiolkowski&Lancellotta (1977) (Argille di Porto Tolle) k k h h cu ( ) d ( ) cu 3 d k h cu ( ) d Carichi di breve durata Carichi di lunga durata

76 PALI SOGGETTI AD AZIONI ORIZZONTALI: SPOSTAMENTI INDOTTI Terreni granulari Garassino et Al. (1975) 151 OPERE DI FONDAZIONE PROFONDE : CAPACITA PORTANTE DEI MICROPALI

77 SOTTOFONDAZIONI MEDIANTE RETICOLI DI MICROPALI (Juran et al., 1999) 153 CLASSIFICAZIONE DEI MICROPALI IN BASE ALLA MODALITA DI INIEZIONE Bruce et Al.,

78 CLASSIFICAZIONE DEI MICROPALI 155 CLASSIFICAZIONE DEI MICROPALI

79 PALI TRIVELLATI DI PICCOLO DIAMETRO (Micropali) PALO RADICE (TIPO B) Perforazione con tubo Posizionamento armatura (tubo, unica barra o gabbia) Riempimento con malta Compressione del getto D=80 250mm 157 CLASSIFICAZIONE DEI MICROPALI IN BASE ALLA MODALITA DI INIEZIONE Bruce et Al.,

80 CLASSIFICAZIONE DEI MICROPALI Pressione 1 MPa Pressione 2-8 MPa 159 PALI TRIVELLATI DI PICCOLO DIAMETRO (Micropali) PALO TUBFIX (TIPO D) Perforazione con sonda a rotazione Inserimento tubo finestrato con valvole di non ritorno Formazione di una guaina in malta cementizia Iniezione di cls a forte pressione (20-40 atm) D=85 200mm

81 MICROPALI FHWA, 2000 Bustamante & Doix 1985 CCTG MICROPALI FHWA, 2000 Bustamante & Doix 1985 CCTG

82 MICROPALI FHWA, 2000 Bustamante & Doix 1985 CCTG MICROPALI FHWA, 2000 Bustamante & Doix 1985 CCTG

83 MICROPALI FHWA, MICROPALI FHWA,

84 MICROPALI FHWA, MICROPALI FONDAMENTALE IMPORTANZA DELLE PROVE DI CARICO COME BASE E VERIFICA DEL DIMENSIONAMENTO STANTE LA SIGNIFICATIVA DIPENDENZA DALLE MODALITA ESECUTIVE E DALL INTERAZIONE CON LE CONDIZIONI DI SITO LA PORTATA DI BASE E IN GENERE PARI AL 10-15% DI QUELLA LATERALE IN GENERE VIENE TRASCURATA NEL DIMENSIONAMENTO SE MESSA IN CONTO SI POSSONO IMPIEGARE LE FORMULE PER PALI A SOSTITUZIONE

85 MICROPALI Carico critico per instabilità dell equilibrio elastico - Mascardi 1981 P 2 E J k arm arm k h D D: Diametro del micropalo k h : coefficiente di Winkler orizzontale 169 MICROPALI Cedimento verticale (Poulos&Davis 1981) metodo elastico P max EL u L u 0.5 Log D D: Diametro del micropalo L u : lunghezza utile del micropalo (tratto iniettato nel terreno di ammorsamento) E: Modulo di Young del terreno di ammorsamento del micropalo

86 OPERE DI FONDAZIONE PROFONDE : VERIFICHE AGLI STATI LIMITE (NTC08) 171 RESISTENZA ULTIMA A COMPRESSIONE DI PROGETTO RESISTENZA ULTIMA A COMPRESSIONE DI PROGETTO R c,d DA PROVE DI CARICO STATICHE DALLE PROPRIETÀ MECCANICHE DEL TERRENO DERIVANTI DALLA CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA DA PROVE DI CARICO DINAMICHE

87 REQUISITI PROGETTUALI FONDAMENTALE IMPORTANZA DELLE PROVE DI CARICO COME BASE DEI METODI DI PROGETTO DELLE FONDAZIONI PROFONDE UTILIZZO DI FATTORI DI CORRELAZIONE PER RICAVARE I VALORI CARATTERISTICI DELLA RESISTENZA A COMPRESSIONE O A TRAZIONE DEI PALI DIRETTAMENTE DAI RISULTATI DELLE PROVE DI CARICO STATICHE O DALLE PROVE IN SITO IL VALORE DEI FATTORI DI CORRELAZIONE DIPENDE DAL NUMERO DI PROVE DI CARICO ESEGUITE O DAL NUMERO DI VERTICALI INDAGATE 173 STATO LIMITE ULTIMO 174 da Mandolini (2011) 87

88 STATO LIMITE ULTIMO 175 da Mandolini (2011) A RESISTENZA ULTIMA A COMPRESSIONE DA RISULTATI DI INDAGINI GEOTECNICHE PROCEDURE DI PROGETTO CON DA1 E DA2: PROCEDURA DEL PALO MODELLO Si determina la resistenza a compressione di calcolo attraverso uno dei metodi presenti in letteratura geotecnica a partire dai risultati delle indagini geotecniche di ciascun profilo considerato RESISTENZA DI BASE CALCOLATA R R R c, cal b, cal s, cal RESISTENZA LATERALE CALCOLATA Il risultato R c,cal sarebbe la resistenza prevista se il palo fosse installato esattamente sulla verticale indagata ( palo modello)

89 STATO LIMITE ULTIMO 177 da Mandolini (2011) STATO LIMITE ULTIMO 178 da Mandolini (2011) 89

90 STATI LIMITE PER LE FONDAZIONI PROFONDE PERDITA DI STABILITÀ GLOBALE SUPERAMENTO DELLA CAPACITÀ PORTANTE DEI PALI SFILAMENTO O INSUFFICIENTE RESISTENZA A TRAZIONE ROTTURA DEL TERRENO PER CARICHI ORIZZONTALI ROTTURA STRUTTURALE DEL PALO ULS ROTTURA COMBINATA DEI PALI E DEL TERRENO ROTTURA COMBINATA DELLA SOVRASTRUTTURA E DEL TERRENO CEDIMENTI ECCESSIVI SOLLEVAMENTO ECCESSIVO SPOSTAMENTO LATERALE ECCESSIVO VIBRAZIONI INTOLLERABILI SLS ULS o SLS 179 AZIONI E SITUAZIONI DI PROGETTO AZIONI DA CONSIDERARE IN FASE DI PROGETTO CARICHI PERMANENTI E VARIABILI DERIVANTI DALLA SOVRASTRUTTURA MOVIMENTI DEL TERRENO Cedimenti del terreno ATTRITO NEGATIVO Sollevamenti del terreno Movimenti orizzontali del terreno

91 STATO LIMITE ULTIMO (GEO E STR) CARICHI DI PROGETTO R = Resistenza SLU (da prove di carico o dalle proprietà del terreno) R k = Resistenza caratteristica F d R d CONSIDERA LA VARIABILITÀ DEL TERRENO E GLI EFFETTI DI INSTALLAZIONE DEL PALO R R k = R R d = R k RESISTENZA DI PROGETTO = Fattore di correlazione = Fattore parziale di sicurezza 181 STATO LIMITE ULTIMO 182 da Franceschini (2011) 91

92 STATO LIMITE ULTIMO 183 RESISTENZA ULTIMA A COMPRESSIONE DA RISULTATI DI INDAGINI GEOTECNICHE PROCEDURE DI PROGETTO CON DA1 E DA2: PROCEDURA DEL PALO MODELLO C I valori di progetto della resistenza a compressione (di base e laterale) si ottengono applicando i fattori parziali: R R R cd, R bd, R sd, bk, sk, b s FATTORE PARZIALE SULLA RESISTENZA DI BASE FATTORE PARZIALE SULLA RESISTENZA LATERALE

93 STATO LIMITE ULTIMO 185 STATO LIMITE ULTIMO

94 STATO LIMITE ULTIMO 187 STATO LIMITE ULTIMO

95 B RESISTENZA ULTIMA A COMPRESSIONE DA RISULTATI DI INDAGINI GEOTECNICHE PROCEDURE DI PROGETTO CON DA1 E DA2: PROCEDURA DEL PALO MODELLO Ai valori medi e minimi di R c,cal, R b,cal, R s,cal sono applicati i fattori di correlazione 3 e 4 per considerare la variabilità del terreno e delle resistenze calcolate all interno del sito Se la struttura di collegamento dei pali è sufficientemente rigida e resistente da poter trasferire carico dai pali più deboli a quelli più resistenti (EC7): STATO LIMITE ULTIMO 190 da Franceschini (2011) 95

96 STATO LIMITE ULTIMO PALIFICATE PALI IN GRUPPO LA RESISTENZA A COMPRESSIONE DELL INSIEME DEI PALI DEVE ESSERE ASSUNTA LA MINORE DI: SOMMA DELLA RESISTENZA A COMPRESSIONE DEI SINGOLI PALI RESISTENZA A BLOCCO (CALCOLATA COME UNICO PALO DI GRANDE DIAMETRO) 191 OPERE DI FONDAZIONE PROFONDE : PLATEE SU PALI PALI COME RIDUTTORI DI CEDIMENTO (CENNI)

97 PLATEE SU PALI PALI COME RIDUTTORI DEL CEDIMENTO (CENNI) 193 da Mandolini (2011) PLATEE SU PALI PALI COME RIDUTTORI DEL CEDIMENTO (CENNI) 194 da Mandolini (2011) 97

98 PLATEE SU PALI PALI COME RIDUTTORI DEL CEDIMENTO (CENNI) 195 da Mandolini (2011) PLATEE SU PALI PALI COME RIDUTTORI DEL CEDIMENTO (CENNI) 196 da Mandolini (2011) 98

99 PLATEE SU PALI PALI COME RIDUTTORI DEL CEDIMENTO (CENNI) 197 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (CENNI)

100 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM ) DEVONO ESSERE PROGETTATE PER RESISTERE ALLE SEGUENTI SOLLECITAZIONI FORZE INERZIALI trasmesse dalla sovrastruttura FORZE CINEMATICHE derivanti dalla deformazione del terreno circostante in seguito al sisma 199 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM )

101 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM ) 201 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM )

102 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM ) 203 da Mandolini (2010) FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM ) 204 da Mandolini (2010) 102

104 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM ) 207 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM ) 208 da Mandolini (2010) 104

106 FONDAZIONI PROFONDE IN ZONA SISMICA (DM ) 211 da Mandolini (2010) FONDAZIONI IN TERRENI SOGGETTI A LIQUEFAZIONE

107 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO 213 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO VIBROFLOTTAZIONE COMPATTAZIONE DINAMICA PALI INFISSI JET-GROUTING INIEZIONI CEMENTIZIE DRENAGGI COLONNE DI GHIAIA E SABBIA VERIFICHE SUI PARAMETRI GEOTECNICI A FINE TRATTAMENTO

108 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO (da Lai, 2009) Vibroflottazione o vibrocompattazione (colonne di sabbia addensata in terreni a grana grossa) 215 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO (da Lai, 2009) Compattazione dinamica (terreni a grana grossa)

109 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO (da Lai, 2009) Jet Grouting 217 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO

110 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO 219 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO

111 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO 221 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO

112 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO Iniezioni di miscele cementizie 223 TERRENI LIQUEFACIBILI: INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO DEL TERRENO

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