Il terreno di FONDAZIONE Resistenza e rischio sismico Costruzioni in zona sismica

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1 Tecnologia dei Materiali e degli Elementi Costruttivi Corso A Il terreno di FONDAZIONE Resistenza e rischio sismico Costruzioni in zona sismica 1

2 Fondazioni - il rapporto con il terreno Terreno di fondazione Funzione delle fondazioni scaricare i carichi dell edificio sul terreno Resistenza meccanica dei terreni a 2 m di prof. N/mm 2 roccioso ghiaioso sabbioso argilla magra argilla grassa terra di riporto torboso pessima da scartare Criteri di scelta del tipo di fondazione Tipo di terreno Sistema costruttivo Tipologia strutturale Carichi permanenti Carichi accidentali Costi 2

3 Fondazioni - il rapporto con il terreno Terreno di fondazione roccioso ghiaioso sabbioso Resistenza meccanica dei terreni a 2 m di prof. N/mm 2 argilla magra argilla grassa terra di riporto torboso Resistenza meccanica dei materiali Elementi per muratura 2-40 N/mm2 Cls N/mm2 Malta 2,5-20 N/mm2 Un terreno roccioso sopporta da 0,5 a 3 N/mm2 (5-30 kg/cm2)!! pessima da scartare 3

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5 Classificazione del territorio italiano in zone sismiche Per ridurre gli effetti del terremoto, l azione dello Stato si è concentrata sulla classificazione del territorio, in base all intensità e frequenza dei terremoti del passato, e sull applicazione di speciali norme per le costruzioni nelle zone classificate sismiche. La legislazione antisismica italiana prescrive norme tecniche in base alle quali un edificio debba sopportare senza gravi danni i terremoti meno forti e senza crollare i terremoti più forti, salvaguardando prima di tutto le vite umane. Dal 2003 sono stati emanati i criteri di nuova classificazione sismica del territorio nazionale, basati sull analisi della probabilità che il territorio venga interessato in un certo intervallo di tempo (generalmente 50 anni) da un evento che superi una determinata soglia. A tal fine è stata pubblicata l Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n del 20 marzo 2003, sulla Gazzetta Ufficiale n. 105 dell 8 maggio

6 Zone sismiche in Italia 2012 Zone sismiche del territorio italiano con recepimento delle variazioni operate dalle singole Regioni (fino al 2012). Mappa disponibile sul sito del Dipartimento della Protezione Civile 6

7 Zone sismiche in Toscana Il mutato assetto normativo in campo antisismico, legato soprattutto al passaggio ad un criterio sito-dipendente introdotto dalle vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2008) rende superata la distinzione all interno della zona sismica 3. L analisi sismica alla base del presente aggiornamento della classificazione sismica è volta, quindi, al superamento della zona 3S. Inoltre, si è provveduto mediante moderne procedure ad un controllo sui territori comunali adiacenti alle aree appenniniche che in Toscana, costituiscono le zone a maggiore pericolosità sismica. Mediante differenti step di analisi si è giunti ad una proposta di aggiornamento della classificazione sismica 7

8 2012 Per 5 comuni (Stazzema, Villa Basilica, Marliana, Pelago e Talla) si propone l innalzamento alla zona sismica 2, la zona 3 e 3s diventano solo zona 3 8

9 Zone sismiche in Italia Zona 1 - E' la zona più pericolosa, dove possono verificarsi forti terremoti Zona 2 - Nei Comuni inseriti in questa zona possono verificarsi terremoti abbastanza forti Zona 3 - I Comuni inseriti in questa zona possono essere soggetti a scuotimenti modesti Zona 4 - E' la zona meno pericolosa 9

10 Zone sismiche e accelerazione di picco su terreno rigido ai fini della classificazione del territorio Il criterio che porta alla classificazione del territorio ha però funzione di programmazione e pianificazione e non è riferimento per la progettazione di un opera 10

11 Il nuovo approccio locale al progetto in funzione del sito 11

12 Accelerazione di riferimento criterio per la pericolosità a livello locale di progetto di un opera Dal 1 luglio 2009 con l entrata in vigore delle Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008, per ogni costruzione ci si deve riferire ad una accelerazione di riferimento propria individuata sulla base delle coordinate geografiche dell area di progetto e in funzione della vita nominale dell opera. Un valore di pericolosità di base, dunque, definito per ogni punto del territorio nazionale, su una maglia quadrata di 5 km di lato, indipendentemente dai confini amministrativi comunali. La classificazione sismica (zona sismica di appartenenza del comune) rimane utile solo per la gestione della pianificazione e per il controllo del territorio da parte degli enti preposti (Regione, Genio civile, ecc.). 12

13 Categorie del sottosuolo per la definizione dell azione sismica di progetto (approccio in funzione del sito) Eurocodice 8 Design of structures for earthquake resistance Tipo A Tipo B Tipo C Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi Rocce tenere o terreni a grana grossa molto addensati o a grana fine molto consistenti Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o a grana fine mediamente consistenti Tipo D Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o a grana fine scarsamente consistenti Tipo E Terreni dei sottosuoli tipo C o D per profondità 20 m posti su un substrato roccioso di riferimento La classificazione dei terreni è basata sulla velocità equivalente Vs,30 una sorta di velocità equivalente di propagazione delle onde di taglio nei primi 30 m di sottosuolo più alta nei terreni tipo A e progrssivamente inferiore 13

14 Categorie topografiche del sito per la definizione della azione sismica di progetto (approccio in funzione del sito) 14

15 normativa antisismica comprende sia la classificazione sismica del territorio nazionale recante la definizione delle zone sismiche, che la normativa tecnica che prevede, per ciascuna zona sismica, specifici criteri progettuali e costruttivi, definiti per edifici, ponti ed opere di fondazione e di sostegno dei terreni. norme tecniche per le costruzioni D.M. 14 gennaio istruzioni applicative Circ. 2 febbraio 2009, n

16 NTC regole generali Le costruzioni devono avere, quanto più possibile, struttura iperstatica caratterizzata da regolarità in pianta e in altezza. Se necessario ciò può essere conseguito suddividendo la struttura, mediante giunti, in unità tra loro dinamicamente indipendenti. 16

17 NTC regole generali Regolarità in pianta a) la configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze; b) il rapporto tra lato maggiore e lato minore di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4; c) nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione totale della costruzione nella corrispondente direzione; d) gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente resistenti. 17

18 Irregolarità in pianta 18

19 NTC regole generali Regolarità in altezza Una costruzione è regolare in altezza se : - tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l altezza della costruzione; - massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull altezza o di telai controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell azione sismica alla base; - nelle strutture intelaiate eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione avvengono in modo graduale da un orizzontamento al successivo. 19

20 Distanze e altezze massime degli edifici L altezza massima degli edifici di nuova costruzione è specificata in funzione del sistema costruttivo e della zona sismica 20

21 Altezze degli edifici in zona sismica Zona sismica Sistema costruttivo struttura in calcestruzzo armato struttura in acciaio mista in acciaio e calcestruzzo Altezza massima consentita (in m) nessuna limitazione nessuna limitazione nessuna limitazione 1 muratura ordinaria n.l ,5 muratura armata n.l Struttura in legno n.l

22 Telaio in c.a. e muratura di tamponamento Deformazioni del telaio e azioni sulla muratura 22

23 Tamponamenti in muratura Limitazioni dei danni ai tamponamenti In zone sismiche 1, 2 e 3. dovranno essere adottate misure atte ad evitare collassi fragili e prematuri dei pannelli di tamponamento esterno e la possibile espulsione di elementi di muratura in direzione perpendicolare al piano del pannello. Le verifiche strutturali si intendono soddisfatte con l inserimento di leggere reti da intonaco sui due lati della muratura, collegate tra loro a distanza non superiore a 500 mm sia in direzione orizzontale sia in direzione verticale, ovvero con l inserimento di elementi di armatura orizzontale nei letti di malta, a distanza non superiore a 500 mm. 23

24 Esecuzione delle fondazioni Tracciato del perimetro esterno delle fondazioni con picchetti PROFONDITÀ DELLE FONDAZIONI: Quasi mai una costruzione appoggia direttamente sugli strati superficiali del suolo. Le fondazioni dovrebbero essere impostate ad una profondità di circa m 0,8-1,0 così da proteggere gli edifici dalle variazioni di volume causate dall acqua contenuta nel terreno per effetto del gelo. In climi rigidi si deve considerare una profondità di almeno m 1,5 Sbancamento scavo e puntellamento casseratura 24

25 La SUPERFICIE DELLA FONDAZIONI e la PROFONDITÀ DI TERRENO INTERESSATO sono tra loro direttamente proporzionate: per superfici di contatto più estese la profondità del terreno interessato è maggiore. 25

26 SCAVO DI SBANCAMENTO: l asportazione del terreno all interno dell area individuata dal tracciamento del perimetro dell edificio. Quando possibile, gli scavi di fondazione devono essere eseguiti all asciutto lo scavo si esegue con macchine escavatrici quali benne mordenti e bulldozer. 26

27 LE FONDAZIONI Fondazioni dirette e Fondazioni indirette In relazione alle CARATTERISTICHE MECCANICHE DEL TERRENO le fondazioni possono essere SUPERFICIALI (FONDAZIONI DIRETTE) PROFONDE (FONDAZIONI INDIRETTE) 27 Prof.sa Maria Chiara Torricelli Dipartimento di Tecnologie dell Architettura e Design P. L. Spadolini

28 TIPOLOGIE DI FONDAZIONI FONDAZIONI DIRETTE FONDAZIONI INDIRETTE CONTINUE DISCONTINUE SU PALI IDRAULICHE ORDINARIE TRAVI ROVESCE PLATEA PLINTI ZATTERE INFISSI TRIVELLATI In relazione alle CARATTERISTICHE MECCANICHE DEL TERRENO le fondazioni possono essere SUPERFICIALI (FONDAZIONI DIRETTE) PROFONDE (FONDAZIONI INDIRETTE) 28

29 FONDAZIONI DIRETTE DISCONTINUE I PLINTI Le fondazioni discontinue si adottano per strutture a telaio quando il terreno resistente si trova a profondità contenute ed ha una capacità portante elevata. I plinti dovrebbero avere forma troncopiramidale a base quadrata ma per semplicità di esecuzione hanno spesso Pilastro forma parallelepipeda sono realizzati in calcestruzzo o in calcestruzzo armato. I plinti possono essere collegati fra loro per assicurare un comportamento Raccordo alla omogeneo della struttura, in presenza di base cedimenti o altre sollecitazioni differenziati da punto a punto: il Magrone collegamento è costituito da un reticolo di travi o cordoli. Tale collegamento è esplicitamente richiesto in zona sismica così da garantire una struttura solida e compatta in grado di contrastare eventuali cedimenti differenziati. Raccordo al pilastro Plinto 29

30 FONDAZIONI DIRETTE DISCONTINUE PLINTI collegati fra loro per fare fronte a con travi cedimenti differenti da zona a zona con cordoli 30

31 FONDAZIONI DIRETTE DISCONTINUE Il plinto inerte ha una conformazione tale da conferirgli sufficiente rigidezza a fronte di sollecitazioni di trazione e flessione modeste, è realizzato in calcestruzzo con una armatura a rete alla base, così da ripartire in maniera uniforme i carichi sul terreno. L angolo che si viene a creare tra l esterno della struttura verticale e l esterno della base della fondazione deve essere di PLINTO INERTE Un plinto flessibile è un plinto che ha, rispetto alla superficie di appoggio del pilastro, una sporgenza laterale rilevante e di ridotta altezza, essendo sollecitato a trazione per flessione deve essere armato. L angolo che si viene a creare tra l esterno della struttura verticale e l esterno della base della fondazione è inferiore a PLINTO FLESSIBILE 40 31

32 Getto della fondazione a plinto 32

33 Plinto sagomato prefabbricato Plinto zoppo Plinto di collegamento 33

34 Fondazione di colonna metallica su plinto Piastra di appoggio e barre di ancoraggio Colonna a doppia C Colonna a doppia T Colonna a T 34

35 Fondazione superficiale a plinti collegati da cordoli 35

36 Fondazione superficiale a plinti collegati da cordoli 36

37 FONDAZIONI DIRETTE CONTINUE lineari A seconda della tipologia della struttura di elevazione verticale, la fondazione continua potrà funzionare come cordolo (carico verticale trasmesso da murature e setti, sollecitazioni di flessione modeste causate da movimenti del terreno) o come trave rovescia (sollecitazioni di flessione causate dal carico dei pilastri) Fondazione e cordolo Trave rovescia 37

38 FONDAZIONE CONTINUA sotto una muratura portante FONDAZIONI CONTINUE IN MURATURA Venivano eseguite quando il terreno buono per le fondazioni si trovava fino a 4 mt. di profondità. I tipi di muratura più usati erano a getto, a sacco o lavorato a mano. Oggi comunque all attacco della fondazione con la muratura si deve realizzare un cordolo in c.a. FONDAZIONI CONTINUE IN C.A. Fondazione lineare in c.a., allargata alla base, allo scopo di ripartire il carico verso il terreno su di una superficie maggiore possibile. Realizzata in c.a. resiste anche a flessione, e quindi ad eventuali assestamenti del terreno sottostante e movimenti sismici. Fondazioni continue in muratura e in c.a 38

39 Fondazione continua di edificio in muratura portante 39

40 Fondazione di edificio in muratura portante 40

41 FONDAZIONE CONTINUA A TRAVE ROVESCIA Impiegata sotto una struttura a pilastri si tratta di un elemento sottoposto a flessione verso l alto nella zona tra i pilastri e verso il basso nella zona sotto i pilastri. l armatura è disposta in modo tale da rispondere a trazione e taglio in relazione alle sollecitazioni trasmesse dai pilastri e dal terreno. 41

42 FONDAZIONE CONTINUA A TRAVE ROVESCIA l armatura è disposta in modo tale da rispondere a trazione e taglio. armatura a trazione 42

43 FONDAZIONE CONTINUA A TRAVE ROVESCIA Travi rovesce incrociate. 43

44 Fondazione a trave rovescia di edifici a pilastri e travi 44

45 Fondazione a trave rovescia di edifici a pilastri e travi 45

46 FONDAZIONI DIRETTE CONTINUE a platea Funziona come un solaio rovesciato sollecitato da un carico distribuito (la reazione del terreno) e da carichi concentrati (portati dalle strutture di elevazione verticale dell edificio realizzate a pilastri, a setti in c.a. o in muratura). Per queste strutture l armatura resistente a trazione è posta prevalentemente nella parte verso il terreno. Quando i carichi e la reazioni del terreno sono particolarmente rilevanti possono essere richieste delle platee alte anche 1,5-1,8 metri 46

47 FONDAZIONI DIRETTE CONTINUE a platea Fondazione a platea e diaframmi in c.a Sez. su locale interrato 47

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