In qualità di esperto in Geotecnica, ha tenuto lezioni a livello universitario e presso gli Ordini professionali.

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2 Dr. Ing. Angelo Silvio Rabuffetti Laureato nel 1982 al Politecnico di Milano, sezione Edile, ha iniziato la sua carriera collaborando con studi di Geotecnica che svolgono attività in Italia e all estero, occupandosi di problemi di fondazioni, palificazioni, controlli di falda. In seguito è stato responsabile della progettazione e poi dirigente dell Ufficio tecnico della ICOS spa, azienda leader nel settore di diaframmi in fanghi bentonitici. Dal 1992 svolge attività professionale con una propria struttura a Milano, collaborando con geologi, architetti e strutturisti in problematiche ingegneristiche legate a interventi nel sottosuolo: fondazioni speciali, sostegni di scavo in contesti urbani, consolidamenti. Come progettista e/o direttore lavori di fondazioni speciali ha curato interventi delicati come la realizzazione del Museo Interrato del Duomo di Monza, le fasi esecutive di un grande numero di parcheggi nel sottosuolo a Milano e nel resto d Italia, la realizzazione di importanti infrastrutture nei porti di Genova, Oristano, Salina, Palau e altri. Come professionista, collaudatore, consulente, svolge attività in Italia e all estero, per committenze pubbliche e private e collabora con imprese specializzate nel settore delle opere speciali di fondazioni (pali, diaframmi, micropali, jet-grouting). In qualità di esperto in Geotecnica, ha tenuto lezioni a livello universitario e presso gli Ordini professionali. Scrivere un libro è un avventura, e un avventura non si affronta senza degni compagni. Un ringraziamento ai miei collaboratori in Studio, che hanno partecipato a volte loro malgrado alle fasi della stesura e del controllo. Grazie all Ing. Stefano Gregoratto e all Arch. Pierangelo Mariani per i loro consigli e la loro pazienza. Sono in debito con il Dr. Geol. Piero Zuccato di Varese, caro amico, per aver creduto nel progetto e averlo sostenuto collaborando ai test del programma GEOSLU, utilizzando, chiedendo, criticando quando era necessario. Se il mio lavoro non farà brutta figura, lo devo anche a loro. Devo comprensione a mia moglie Paola e a Giovi e Franci, se non altro per il comportamento del sottoscritto, incidentalmente loro familiare, perennemente immerso nella lettura dell ennesimo libro, sabati e domeniche inclusi. Grazie all amico Ing. Paolo Gazzarrini, Senior Geotechnical a Vancouver, B.C., che senza saperlo mi ha dato un motivo per concludere in tempi certi. Copyright 2010 DEI s.r.l. TIPOGRAFIA DEL GENIO CIVILE Roma, Via Nomentana, Roma Tel Fax dei@build.it I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento, totale o parziale con qualsiasi mezzo (compreso i microfilm e le copie fotostatiche) sono riservati per tutti i Paesi. L elaborazione dei testi, anche se curata con scrupolosa attenzione, non può comportare specifiche responsabilità per eventuali involontari errori o inesattezze.

3 Angelo Silvio Rabuffetti Fondazioni superficiali Progetto e calcolo geotecnico secondo le nuove NTC

4 Indice Prefazione Generalità. Le normative prestazionali nel settore delle costruzioni Approcci geotecnici agli Stati Limite Stato Limite Ultimo Definizione Coefficienti parziali per le azioni Coefficienti parziali per il calcolo della resistenza di progetto Approcci progettuali di Normativa Stato limite di esercizio Come si progetta una fondazione diretta Verifica sismica Grandezze di riferimento Grandezze numeriche necessarie per il calcolo di capacità portante in campo sismico. La risposta sismica locale e gli effetti sulla struttura e sul terreno Come si calcola la capacità portante in campo sismico La formulazione di Vesić per la capacità portante La risposta ai carichi verticali La risposta ai carichi verticali accompagnati da un azione flettente Risposta ai carichi verticali accompagnati da un azione orizzontale Effetto di forma della fondazione La verifica SLU Verifica di capacità portante Verifica a traslazione sul piano di posa La stima dei cedimenti Il cedimento immediato Il cedimento di consolidazione Determinazione del coefficiente di reazione di sottofondo (Winkler) Il programma Geo Fondazione Superficiale agli SLU (GEOSLU)

5 6 INDICE 7.1. Installazione del programma GEOSLU Utilizzo del programma Il calcolo della capacità portante Il calcolo dei cedimenti I cedimenti immediati (elastici) I cedimenti di consolidazione Il coefficiente di Winkler Alcuni esempi di calcolo con GEOSLU Trave di fondazione Verifiche SLU Capacità portante statica Trave di fondazione Verifiche SLU Capacità portante in campo sismico Plinti isolati Verifiche SLU Capacità portante Verifiche SLE Stima del cedimento con la teoria elastica Verifica SLE Fondazione rigida Verifica SLE Fondazione flessibile Verifica SLE Il cedimento di consolidazione primaria Determinazione del coefficiente di Winkler di una fondazione Le Nuove Norme Tecniche e la Circolare Il DM Infrastrutture 14 gennaio La Circolare del Consiglio superiore LL.PP. del 2 febbraio 2009, n Appendice Norme di riferimento Bibliografia essenziale

6 Prefazione Quando apparvero per la prima volta nel 2005, le nuove Norme Tecniche per le costruzioni hanno gettato scompiglio nel panorama delle costruzioni in Italia. Fin dal lontano 1971 (anno di promulgazione della norma quadro in materia di strutture, la legge 1086), gli ingegneri, gli architetti e i geologi si erano affezionati all idea che il nostro Paese sarebbe sopravvissuto per sempre all ombra di un certo numero di limitate, immutabili certezze. Il settore tecnico che faceva capo all Ingegneria Civile si sentiva protetto. Calcoli semplici, visioni consolidate, dimensionamenti rapidi, sembravano il sale della vita professionale. I vari aggiornamenti di normativa, che si succedevano pur sempre negli anni, riuscivano a glissare più o meno elegantemente sulle novità di approccio ai calcoli ingegneristici. In Italia, tutto funzionava come doveva funzionare: la sudatissima laurea veniva conseguita una volta per tutte nella vita, e fino all agognato pensionamento qualcuno riusciva a evitare persino di rimettersi a studiare. Oggi, guardarsi indietro equivale a meravigliarsi di quanto fossimo bloccati nelle nostre abitudini mentre il mondo correva, quando in realtà bastava poco per comperare un biglietto e salire sul treno. Ancora nel 2005 le nuove verifiche allo stato limite non erano rese obbligatorie: era prevista la solita scappatoia dei cosiddetti metodi semplificati. Tuttavia, nel 2008, la storia è cambiata, il legislatore ha fatto sul serio, e così in tanti abbiamo preso coraggio e ci siamo proiettati nel mondo degli SLU e degli SLE, con tutte le opportune varianti. Attualmente, molti di noi si sentono più sicuri o più modestamente meno insicuri proprio in base alle nuove conoscenze e ai risultati che nel frattempo sono maturati sul campo. Nel mondo attuale, complesso e in continuo movimento, molti progettisti hanno afferrato l importanza di capire e dominare i processi di costruzione, fatti di regole e di eccezioni, suscettibili di evoluzione e di intrecci rispetto ad altri settori. I calcoli, gli stessi che un tempo gli ingegneri distillavano dall immancabile regolo nel taschino, oggi li fanno i computer, meglio e più velocemente di quanto sapremmo mai fare con altri mezzi. Le conoscenze di base sono le stesse di sempre, è il modo di applicarle che cambia.

7 10 PREFAZIONE Questo testo vuole essere d aiuto ai tecnici che progettano fondazioni: gli ingegneri e i geologi che hanno deciso che le novità vanno prima assecondate e poi utilizzate al meglio. I primi capitoli sono scritti in modo da richiamare i concetti di base degli Stati Limite, con un naturale riferimento alla nostra normativa. Il Capitolo 4 è dedicato al nuovo approccio sismico, senza pretesa di completezza in quanto esiste già una robusta letteratura che testimonia come in Italia, quando vogliamo, sappiamo fare le cose come si deve. I Capitoli 5, 6 e 7 trattano gli approcci numerici ai vari problemi da risolvere: capacità portante, cedimenti, determinazione del coefficiente di Winkler. La loro lettura dovrebbe confermare che la cara, vecchia Geotecnica non è mai cambiata del tutto. I Capitoli da 8 a 10 sono dedicati al programma GEOSLU: installazione, funzioni ed esempi. Nelle aspettative, GEOSLU dovrebbe aiutare i progettisti nel compito più noioso: tradurre in numeri le loro idee. La grafica del programma vuole evidenziare, ogni volta, tutti i passaggi logici e matematici che portano alla soluzione dei problemi. Le formule si succedono con lo stesso ordine con cui si eseguirebbero i calcoli manuali. Come tutti i programmi di computer, GEOSLU è suscettibile di miglioramenti. Alcuni sono già in gestazione, altri sicuramente verranno fuori, magari in seguito a qualche suggerimento da parte di chi lo utilizza. Gli ultimi due Capitoli riguardano le norme italiane: le NTC 2008 e la relativa Circolare esplicativa del Consiglio Superiore dei LL. PP. Conoscere le norme a menadito è necessario, ma averle sempre a portata di mano è comunque buona cosa. Infine, qualcuno avrà idee diverse circa l ampiezza con cui i vari temi vengono trattati, oppure si aspetterà che vengano meglio approfonditi certi particolari argomenti. Nel settore dell Ingegneria la discussione tecnica è fondamentale: tutti gli eventuali suggerimenti sono benvenuti. L Autore

8 Bibliografia essenziale J.E. BOWLES (1974) Analytical and Computer Methods in Foundation Engineering Mc Graw Hill Int. Ed. J.E. BOWLES (1984) Physical and Geotechnical Properties of Soils Mc Graw Hill Int. Ed. J.E. BOWLES (1982, 1997) Foundation Analysis and Design Mc Graw Hill Int. Ed. A. S. K. BUISMAN Grondmechanica Waltman, Belft, pp 190 e segg. B. M. DAS (1985) Advanced Soil Mechanics - Mc Graw Hill Int. Ed. H. DENVER (1982) Modulus of Elasticity for Sand Determinated by SPT and CPT Proceedings of the Second European Symposium on Penetrating Test, Amsterdam J. B. HANSEN N. H. CHRISTENSEN (1969) Discussion on theoretical bearing capacity of very shallows footings Proceedings ASCE, JSMFD, 95, N. SM-6, pp J. B. HANSEN (1970) A Revised and Extended Formula for Bearing Capacity Danish Geotechnical Institute, Copenhagen, Bul. N. 28, pp 21 segg. R. LANCELLOTTA (1987) Geotecnica Zanichelli R. LANCELLOTTA J. CALAVERA (1999) Fondazioni Mc Graw Hill Italia, pp T.W. LAMBE R.W. WHITMAN (1979) Soil Mechanics SI Version John Wiley & Sons H. LUNDGREN K. MORTENSEN (1953) Determination by the theory of plasticity of the bearing capacity of continuous footings on sand Proceedings, Third International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Zurich, Vol. 1, pp G.G. MEYERHOF (1953) The bearing capacity of foundations under eccentric and inclined loads - Proceedings, Third International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Zurich, Vol. 1, pp AA.VV. NAVFAC US Naval Facilities Engineering Command D.M (1986) Alexandria, Virginia, p R. B. PECK W. E. HANSON T.H. THORNBURN (1953) Foundation Egineering John Wiley & Sons pp L. PRANDTL (1921) Uber die Eindringungsfestigkeit plastisher Baustoffe und die Festigkeit von Schneiden Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik, 1, N. 1, pp H. REISSNER (1924) Zum Erddruckproblem Proceedings, First International Conference on Applied Mechanics, Delft, pp F. SCHLEICHER (1926) Zur Theorie des Baugrundes Bauingenieur, Vol. 7, pp W. STEINBRENNER (1934) Tafeln zur Setzungsberechnung Die Strasse Vol. 1, Oct. pp K. TERZAGHI (1943) Theoretical Soil Mechanics John Wiley & Sons K. TERZAGHI (1948) Soil Mechanics in Engineering Practice John Wiley & Sons

9 236 BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE A. S. VESIĆ (1961) Beams on Elastic Subgrade and the Winkler s Hypotesys 5th ICSMFE, Vol. 1 pp A. S. VESIĆ (1963) Bearing capacity of deep foundations in sand National Academy of Sciences, National research Council, Highway Research Record, 39, pp A. S. VESIĆ (1975) Bearing Capacity of Shallow Foundations in Foundation Engineering Handbook H.F. Winterkorn H.Y. Fang Van Nostrand Reinhold pp

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