Geotecnica e Laboratorio

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1 Corso di Laurea a ciclo Unico in Ingegneria Edile-Architettura Geotecnica e Laboratorio D.M Norme Tecniche per le Costruzioni Prof. Ing. Marco Favaretti marco.favaretti@unipd.it website:

2 1. Premessa e oggetto Norme Tecniche per le costruzioni Sicurezza e prestazioni attese 3. Azioni sulle costruzioni 4. Costruzioni civili ed industriali 5. Ponti 6. Progettazione geotecnica 7. Progettazione per azioni sismiche 8. Costruzioni esistenti 9. Collaudo statico 10. Redazione dei progetti strutturali esecutivi e delle relazioni di calcolo 11. Materiali e prodotti per uso strutturale 12. Riferimenti tecnici 2

3 1. Oggetto Norme Tecniche per le costruzioni Le presenti N.T. definiscono i principi per: Progetto Esecuzione delle costruzioni Collaudo nei riguardi delle prestazioni loro richieste in termini di requisiti essenziali di: resistenza meccanica e stabilità anche in caso di incendio di durabilità 3

4 Norme Tecniche per le costruzioni Le N.T.: forniscono i criteri generali di sicurezza precisano le azioni che devono essere utilizzate nel progetto definiscono le caratteristiche dei materiali e dei prodotti trattano gli aspetti attinenti alla sicurezza strutturale delle opere. 4

5 .. Norme Tecniche per le costruzioni per l ottenimento delle prescritte prestazioni, per quanto non espressamente specificato nel presente documento, ci si può riferire a normative di comprovata validità e ad altri documenti tecnici elencati nel Cap. 12. In particolare quelle fornite dagli Eurocodici con le relative Appendici Nazionali costituiscono indicazioni di comprovata validità e forniscono il sistematico supporto applicativo delle presenti norme. 5

6 Costituiti da 10 standards inerenti alla progettazione di opere edili e civili. Sono a loro volta divisi in 58 parti e sotto parti, accompagnati dalle Appendici Nazionali degli SM EC STRUTTURALI A. Bond, A. Harris: Decoding Eurocode 7 Taylor & Francis,

7 EN 1990: basis of structural design EN 1991: actions on structures EN 1992: design of concrete structures EN 1993: design of steel structures EN 1994: design of composite steel and concrete strutctures EN 1995: design of timber structures EN 1996: design of masonry structures EN 1999: design of aluminium structures EN 1997: geotechnical design (2 parti) EN 1998: design of strctures for earthquake resistance (6 parti) 7

8 Evoluzione della normativa geotecnica italiana Periodo Condizioni statiche Condizioni sismiche < 2003 D.M. LL. PP Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce,. D.M. LL.PP : Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche 2003 D.M. LL. PP O.P.C.M. n.3274 ( ) 2005 Ministero Infrastrutture e Trasporti Norme tecniche per le costruzioni O.P.C.M. n.3431 (3.5.05) 2008 EUROPA D.M Norme tecniche per le costruzioni EN : Geotechnical design D.M Norme tecniche per le costruzioni EN : Design provisions for earthquake resistance of structures 8

9 Norme Tecniche per le costruzioni Sicurezza e prestazioni attese 2.1. Principi fondamentali Le opere e gli elementi strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale da consentirne la prevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle presenti norme. La sicurezza e le prestazioni di un opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli SL che si possono verificare durante la vita nominale. SL è la condizione superata la quale l opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. 9

10 Norme Tecniche per le costruzioni In particolare, secondo quanto stabilito nei capitoli specifici, le opere e le varie tipologie strutturali devono soddisfare i seguenti requisiti: -sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): capacità di evitare 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; -sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE): tutti i requisiti atti a garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio; - robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all entità delle cause innescanti quali incendio, esplosioni, urti. 10

11 Norme Tecniche per le costruzioni Il superamento di uno SLU ha carattere irreversibile e si definisce collasso. Il superamento di uno SLE può avere carattere reversibile o irreversibile. Per le opere esistenti è possibile fare riferimento a livelli di sicurezza diversi da quelli delle nuove opere ed è anche possibile considerare solo gli SLU. La durabilità, definita come conservazione delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei materiali e delle strutture, proprietà essenziale affinché i livelli di sicurezza vengano garantiti durante tutta la vita dell opera, deve essere garantita attraverso una opportuna scelta dei materiali e un opportuno dimensionamento delle strutture, comprese le eventuali misure di protezione e manutenzione. 11

12 Norme Tecniche per le costruzioni I prodotti ed i componenti utilizzati per le opere strutturali devono essere chiaramente identificati in termini di caratteristiche meccanico fisico - chimiche indispensabili alla valutazione della sicurezza e dotati di idonea qualificazione. I materiali ed i prodotti, per poter essere utilizzati nelle opere previste dalle presenti norme devono essere sottoposti a procedure e prove sperimentali di accettazione. Le prove e le procedure di accettazione sono definite nelle parti specifiche delle presenti norme riguardanti i materiali. La fornitura di componenti, sistemi o prodotti, impiegati per fini strutturali, deve essere accompagnata da un manuale di installazione e di manutenzione da allegare alla documentazione dell opera. 12

13 Norme Tecniche per le costruzioni I componenti, sistemi e prodotti, edili od impiantistici, non facenti parte del complesso strutturale, ma che svolgono funzione statica autonoma, devono essere progettati ed installati nel rispetto dei livelli di sicurezza e delle prestazioni prescritte di seguito prescritti. Le azioni da prendere in conto devono essere assunte in accordo con quanto stabilito nei relativi capitoli delle presenti norme. In mancanza di specifiche indicazioni, si dovrà fare ricorso ad opportune indagini, eventualmente anche sperimentali, o a normative di comprovata validità. 13

14 2.2.1 STATI LIMITE ULTIMI (SLU) Norme Tecniche per le costruzioni a) perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte; b) spostamenti o deformazioni eccessive; c) raggiungimento della massima capacità di resistenza di parti di strutture, collegamenti, fondazioni; d) raggiungimento della massima capacità di resistenza della struttura nel suo insieme; e) raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni; f) rottura di membrature e collegamenti per fatica; g) rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti dal tempo; h) instabilità di parti della struttura o del suo insieme; 14

15 2.2.2 STATI LIMITE DI ESERCIZIO (SLE) Norme Tecniche per le costruzioni a) danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del calcestruzzo) che possano ridurre la durabilità della struttura, la sua efficienza o il suo aspetto; b) spostamenti e deformazioni che possano limitare l uso della costruzione, la sua efficienza e il suo aspetto; c) spostamenti e deformazioni che possano compromettere l efficienza e l aspetto di elementi non strutturali, impianti, macchinari; d) vibrazioni che possano compromettere l uso della costruzione; e) danni per fatica che possano compromettere la durabilità; f) corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione dell ambiente di esposizione; 15

16 2.2.3 VERIFICHE Norme Tecniche per le costruzioni Le opere strutturali devono essere verificate: a) per gli SLU che possono verificarsi, in conseguenza alle diverse combinazioni delle azioni; b) per gli SLE definiti in relazione alle prestazioni attese. Le verifiche di sicurezza delle opere devono essere contenute nei documenti di progetto, con riferimento alle prescritte caratteristiche meccaniche dei materiali e alla caratterizzazione geotecnica del terreno, dedotta in base a specifiche indagini. 16

17 Norme Tecniche per le costruzioni La struttura deve essere verificata nelle fasi intermedie, tenuto conto del processo costruttivo; le verifiche per queste situazioni transitorie sono generalmente condotte nei confronti dei soli stati limite ultimi. Per le opere per le quali nel corso dei lavori si manifestino situazioni significativamente difformi da quelle di progetto occorre effettuare le relative necessarie verifiche. 17

18 2.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Norme Tecniche per le costruzioni Per la valutazione della sicurezza delle costruzioni si devono adottare criteri probabilistici scientificamente comprovati. Nel seguito sono normati i criteri del metodo semiprobabilistico agli SL basati sull impiego dei coefficienti parziali di sicurezza, che sono applicabili nella generalità dei casi. Per opere di particolare importanza si potranno adottare metodi di livello superiore tratti da documentazione tecnica di comprovata validità. Secondo il metodo semiprobabilistico agli SL, la sicurezza strutturale deve essere verificata tramite il confronto tra la resistenza e l effetto delle azioni. Per la sicurezza strutturale, la resistenza dei materiali e le azioni sono rappresentate dai valori caratteristici, R ki e F kj definiti, rispettivamente, come il frattile inferiore delle resistenze e il frattile (superiore o inferiore) delle azioni che minimizzano la sicurezza. 18

19 Norme Tecniche per le costruzioni In genere, i frattili sono assunti pari al 5%. Per le grandezze con piccoli coefficienti di variazione, ovvero per grandezze che non riguardino univocamente resistenze o azioni, si possono considerare frattili al 50% (valori mediani). Per la sicurezza di opere e sistemi geotecnici, i valori caratteristici dei parametri fisico-meccanici dei terreni sono definiti nel La verifica della sicurezza nei riguardi degli SLU di resistenza si ottiene con il metodo dei coefficienti parziali di sicurezza espresso come: R d E d (2.2.1) R d è la resistenza di progetto, valutata in base ai valori di progetto R di = R ki / γ Mi della resistenza dei materiali ed ai valori nominali delle grandezze geometriche interessate; E d è il valore di progetto dell effetto delle azioni, valutato in base ai valori di progetto F dj = F kj γ Fj delle azioni combinate ( 2.5.3) ed ai valori nominali delle grandezze geometriche interessate. 19

20 ... Norme Tecniche per le costruzioni I coefficienti parziali di sicurezza, γ Mi e γ Fj, associati rispettivamente al materiale i-esimo e all azione j-esima, coprono la variabilità delle rispettive grandezze e le incertezze relative alle tolleranze geometriche e alla affidabilità del modello di calcolo. La verifica della sicurezza nei riguardi degli SLE si esprime controllando aspetti di funzionalità e stato tensionale. 20

21 8.3. Valutazione della sicurezza Norme Tecniche per le costruzioni La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU; nel caso in cui si effettui la verifica degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente. 12. Riferimenti tecnici Possono essere utilizzati anche altri codici internazionali, purché sia dimostrato che garantiscano livelli di sicurezza non inferiori a quelli delle presenti N.T. 21

22 6 - PROGETTAZIONE GEOTECNICA Norme Tecniche per le costruzioni DISPOSIZIONI GENERALI OGGETTO DELLE NORME Il presente capitolo riguarda il progetto e la realizzazione: delle opere di fondazione; delle opere di sostegno; delle opere in sotterraneo; delle opere e manufatti di materiali sciolti naturali; dei fronti di scavo; del miglioramento e rinforzo dei terreni e degli ammassi rocciosi; del consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nonché la valutazione della sicurezza dei pendii e la fattibilità di opere che hanno riflessi su grandi aree. 22

23 EC 7 PRINCIPI (lettera (P)) (1) affermazioni di carattere generale e definizioni inderogabili (2) requisiti e modelli analitici inderogabili, a meno di specifiche concessioni previste dalla norma ESEMPIO Design situations (1)P Both short-term and long-term design situations shall be considered La progettazione geotecnica deve essere condotta considerando la condizione sia a breve termine, sia a lungo termine 23

24 EC 7 Regole di applicazione Contrassegnate solo con nr. tra parentesi [es. : (1)] sono esempi di regole e procedure, generalmente accettate, che soddisfano i principi ed i relativi requisiti. 24

25 EC 7 - DEFINIZIONI Azione geotecnica Azione (forza o deformazione imposta) applicata alla struttura da terreno, acqua libera e sotterranea quando le azioni derivano da un unica origine devono essere fattorizzate allo stesso modo sia che il loro effetto sia favorevole o sfavorevole (analisi di stabilità o progetto di opere di sostegno: il peso del terreno può dare origine ad azioni favorevoli e sfavorevoli). 25

26 EC 7 - DEFINIZIONI Esperienza comparabile EC7 consente di considerare informazioni già a disposizione, relative al sottosuolo, se: sono sufficientemente documentate, viene coinvolto lo stesso tipo di terreno o di roccia, per questo ci si aspetta un comportamento meccanico simile da un punto di vista geotecnico sono coinvolte strutture analoghe. 26

27 EC 7 - DEFINIZIONI Terreno Terra, roccia, riporto nella posizione precedente l esecuzione dei lavori di costruzione Valore derivato Parametro geotecnico ottenuto attraverso teorie e correlazioni (anche empiriche) dai risultati di prove sperimentali 27

28 EC 7 - DEFINIZIONI Resistenza Capacità di sopportare le azioni senza giungere a rottura. (es.: il termine viene usato in EC7 anche per esprimere la capacità portante, la resistenza allo scorrimento, ecc.) Dato geometrico (a) quota e pendenza di una superficie, livelli dell acqua, livelli delle superfici di separazione tra litotipi differenti, quote di scavo, dimensioni delle strutture geotecniche. 28

29 EC 7 Principi base EC7 considera in particolare le opere di Catg. n.2. i valori caratteristici pedice k i valori di progetto pedice d 29

30 EC 7 Valore caratteristico Considerando la variabilità di una grandezza, il valore caratteristico è quello che, nell'arco di vita dell'opera, corrisponde ad una prefissata (generalmente piccola) probabilità per la grandezza di presentarsi con un valore più sfavorevole. 30

31 EC 7 Valore caratteristico Il valore caratteristico ( (2)P) è definito: A cautious estimate of the value affecting the occurrence of the limit state, i valori caratteristici delle proprietà fisiche e meccaniche dei terreni coincidono con quelli che usualmente utilizziamo nella progettazione tradizionale 31

32 EC 7 Valore caratteristico Il valore caratteristico va scelto anche in base al particolare SL da analizzare, tenendo conto del volume di terreno coinvolto e del modo in cui il terreno viene sollecitato per uno specifico SL. A parità di terreno possiamo quindi avere differenti valori caratteristici del parametro geotecnico (es.: φ' al variare del meccanismo di collasso considerato) 32

33 EC 7 Valore caratteristico Si definiscono i valori caratteristici - delle azioni (F), - dei parametri geotecnici (X) - dei parametri geometrici (a) ed i corrispondenti valori di progetto ottenuti applicando un CP al valore caratteristico 33

34 EC 7 Valore caratteristico 1. AZIONI (normativa) 2. RESISTENZE STRUTTURALI (statistica) 3. PROPRIETA GEOTECNICHE TERRENI (???) (3) i valori caratteristici delle proprietà fisiche e meccaniche coincidono con quelli che usualmente utilizziamo nella progettazione tradizionale Abbiamo fin qui utilizzato inconsapevolmente i valori caratteristici dei parametri geotecnici!!! 34

35 EC 7 Valore caratteristico e di progetto Valori caratteristici e valori di progetto entrano in gioco nel calcolo: - delle resistenze R - degli effetti delle azioni E R = R(F, X, a) E = E(F, X, a) 35

36 EC 7 AZIONI si considera il valore rappresentativo per tenere conto della possibilità che queste siano di tipo: - permanente (pedice G) - variabile o accidentale (pedice Q) Il valore rappresentativo di un'azione è solo un particolare valore caratteristico che tiene conto del modo in cui le azioni si manifestano. 36

37 Definizioni grandezze EN Basis of Design Valore rappresentativo Fattore di combinazione Simbologia F rep = ψ F k ψ 1 Note Si ottiene combinando fra loro le azioni caratteristiche F k permanenti, variabili e accidentali Valore di progetto F d = γ F F rep γ F coefficiente di sicurezza parziale Geotecnici Valore caratteristico Valore di progetto X k X d Stima cautelativa di un parametro geotecnico Si ricava alternativamente: 1) X d = X k /γ M 2) Scelta diretta Geometrici Valore nominale a nom Dato geometrico Valore di progetto a d = a nom +/- a a tolleranza ammessa da EC7 37

38 DM Progettazione Geotecnica SLU (fondazione): la sicurezza è inglobata e garantita dal coefficiente globale di sicurezza FS = Q Q lim es 3 Non si applicano CP: su carichi e su azioni su caratteristiche di resistenza del terreno 38

39 REQUISITI DI PROGETTO Il requisito più significativo introdotto dall EC7 (EN 1997) è costituito dall impegno alla progettazione agli stati limite: Per ciascuna situazione di progetto dovrà essere verificato che nessuno stato limite rilevante venga superato [EN (1)P] Per la maggior parte degli ingegneri geotecnici europei questa è la variazione più rilevante introdotta nella filosofia progettuale dall EC7, distante dall approccio delle tensioni ammissibili che consideravano un unico fattore di sicurezza globale. 39

40 REQUISITI DI PROGETTO La progettazione geotecnica tradizionale, usando il fattore di sicurezza unico globale, ha accumulato numerose esperienze per decenni e su questo approccio ha costruito metodi di calcolo assolutamente soddisfacenti per la pratica professionale. Ciò nonostante l uso del fattore di sicurezza unico che tenga conto di tutte le incertezze dell analisi, sebbene conveniente dal punto di vista del calcolo, non consente un controllo adeguato dei differenti livelli di incertezza che caratterizzano le varie parti dell analisi. 40

41 REQUISITI DI PROGETTO L approccio agli stati limite impone al progettista di pensare con maggiore rigore ai possibili meccanismi di rottura e a quelle parti del procedimento di calcolo che rivestono maggiore incertezza. Questo conduce a definire livelli di affidabilità assai razionali per l intera struttura. I CP dell EC7 sono stati scelti in modo da giungere a soluzioni progettuali similari rispetto a quelle con CP globale unico. Questo per non disperdere il bagaglio di esperienze precedenti che non dovevano essere distrutte dall introduzione del nuovo approccio. 41

42 REQUISITI DI PROGETTO La filosofia degli stati limite è usata da molti decenni nella progettazione di strutture di acciaio, calcestruzzo armato e legno. Laddove la struttura toccava terra in passato sorgevano difficoltà analitiche. Gli EC presentano un approccio unificato per tutti i materiali che costituiscono la struttura e dovrebbero perciò creare minor confusione e ridurre gli errori quando consideriamo il problema dell interazione terreno-struttura. 42

43 REQUISITI DI PROGETTO Gli stati limite dovranno essere verificati mediante: calcolo, misure prescrittive, modelli sperimentali, prove di carico, metodi osservazionali attraverso una combinazione dei vari metodi Non tutti gli stati limite devono essere controllati esplicitamente: quelli che chiaramente governano la progettazione devono essere attentamente considerati, per gli altri è sufficiente un esclusione ragionata. 43

44 Stati limite ultimi e di esercizio SLU: stato limite per cui si giunge alla rottura del terreno o della struttura. Vengono distinti i seguenti SL: GEO/STR/EQU/UPL/HYD SLE: stato limite a cui corrispondono inaccettabili livelli di deformazione, di vibrazione, di rumore, di flusso di acqua o di contaminante 44

45 Verifiche nei confronti degli stati limite ultimi (SLU) Per ogni SLU deve essere rispettata la condizione d R d E E d è il valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione γ γ = d M k k F d a ; X ; F E E R d è il valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico γ γ γ = d M k k F R d a ; X ; F R 1 R Norme Tecniche per le costruzioni

46 Norme Tecniche per le costruzioni Effetto delle azioni e resistenza sono espresse in funzione delle - azioni di progetto - parametri geotecnici di progetto - geometria di progetto a d γ F F k X k / Nella formulazione della resistenza R d, compare esplicitamente un coefficiente γ R che opera direttamente sulla resistenza del sistema. La verifica della suddetta condizione deve essere effettuata impiegando diverse combinazioni di gruppidi CP, rispettivamente definiti per le azioni (A1 e A2), i parametri geotecnici (M1 e M2) le resistenze (R1, R2 e R3). γ M 46

47 Norme Tecniche per le costruzioni Azioni I CP γ F relativi alle azioni sono indicati in Tab. 6.2.I. Si deve comunque intendere che il terreno e l acqua costituiscono carichi permanenti (strutturali) quando, nella modellazione utilizzata, contribuiscono al comportamento della opera con le loro caratteristiche di peso, resistenza e rigidezza. Nella valutazione della combinazione delle azioni i coefficienti di combinazione ψ ij devono essere assunti come specificato nel Cap

48 Tabella 6.2.I Coefficienti parziali per le azioni Norme Tecniche per le costruzioni CARICHI Permanenti (strutturali) Permanenti portati (1) (non strutturali) Variabili EFFETTO Favorevole COEFFICIENTE PARZIALE γ F γ G1 (A1) STR (A2) GEO 1,0 1,0 Sfavorevole 1,3 1,0 Favorevole γ G2 0,0 0,0 Sfavorevole 1,5 1,3 Favorevole γ Qi 0,0 0,0 Sfavorevole 1,5 1,3 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. 48

49 Resistenze Norme Tecniche per le costruzioni Il valore di progetto della resistenza R d può essere determinato: a) in modo analitico, con riferimento al valore caratteristico dei parametri geotecnici del terreno, diviso per il CP γ m specificato nella successiva Tab. 6.2.II e tenendo conto, ove necessario, dei CP γ R specificati nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera; b) in modo analitico, con riferimento a correlazioni con i risultati di prove in sito, tenendo conto dei CP γ R riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera; c) sulla base di misure dirette su prototipi, tenendo conto dei CP γ R riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera. 49

50 Tabella 6.2.II CP per i parametri geotecnici del terreno Norme Tecniche per le costruzioni Parametro al quale applicare il CP Coefficiente parziale γ M (M1) (M2) tan φ k γ φ 1,0 1,25 c k γ c 1,0 1,25 c uk γ cu 1,0 1,4 γ γ γ 1,0 1,0 Per le rocce, al valore caratteristico della resistenza a compressione uniassiale q u deve essere applicato un CP γ qu =1,6. Per ammassi rocciosi e terreni a struttura complessa, nella valutazione della resistenza caratteristica, bisogna considerare natura e caratteristiche geometriche e di resistenza delle discontinuità strutturali. 50

51 Verifiche nei confronti degli SLU idraulici Norme Tecniche per le costruzioni Le opere geotecniche devono essere verificate nei confronti dei possibili stati limite di sollevamento o di sifonamento. Per la stabilità al sollevamento deve risultare che il valore di progetto dell azione instabilizzante V inst,d, combinazione di azioni permanenti (G inst,d ) e variabili (Q inst,d ), sia della combinazione dei valori di progetto delle azioni stabilizzanti (G stb,d ) e delle resistenze (R d ): V = G + Q G + inst,d inst,d inst,d stb,d Per le verifiche di stabilità al sollevamento, i relativi CP sulle azioni sono indicati in Tab. 6.2.III. Tali coefficienti devono essere combinati in modo opportuno con quelli relativi ai parametri geotecnici (M2). R 51 d

52 Norme Tecniche per le costruzioni Tabella 6.2.III Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sollevamento CARICHI Permanenti (strutturali) Permanenti portati (1) (non strutturali) Variabili EFFETTO COEFFICIENTE PARZIALE γ SOLLEVAMENTO (EQU) Favorevole 0,9 γ G1 Sfavorevole 1,1 Favorevole 0,0 γ G2 Sfavorevole 1,5 Favorevole 0,0 γ Qi Sfavorevole 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. 52

53 Norme Tecniche per le costruzioni Il controllo della stabilità al sifonamento si esegue verificando che il valore di progetto della pressione interstiziale instabilizzante (u inst,d ) risulti al valore di progetto della tensione totale stabilizzante (σ stb,d ), tenendo conto dei CP della Tab. 6.2.IV: u inst,d σ stb,d Tabella 6.2.IV Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sifonamento COEFFICIENTE SIFONAMENTO CARICHI EFFETTO PARZIALE γ F (HYD) Favorevole 0,9 Permanenti γ G1 Sfavorevole 1,3 Permanenti non Favorevole 0,0 γ G2 strutturali (1) Sfavorevole 1,5 Favorevole 0,0 Variabili γ Qi Sfavorevole 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali siano compiutamente definiti e 53 non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti.

54 Norme Tecniche per le costruzioni In entrambe le verifiche, nella valutazione delle pressioni interstiziali, si devono assumere le condizioni più sfavorevoli, considerando i possibili effetti delle successioni stratigrafiche sul regime di pressione dell acqua. Nelle verifiche al sifonamento, in presenza di adeguate conoscenze sul regime delle pressioni interstiziali, i coefficienti di sicurezza minimi sono indicati nella Tab. 6.2.IV. Valori superiori possono essere assunti e giustificati tenendo presente della pericolosità del fenomeno in relazione alla natura del terreno nonché dei possibili effetti della condizione di collasso. 54

55 SLU EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo rigido, nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire resistenza STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali, compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa nel fornire resistenza. GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia è significativa nel fornire resistenza. UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per sottopressioni idrauliche o galleggiamento. HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici eccessivi) 55

56 EN Basis of structural design SLU 56

57 SLU EQU Gli effetti delle azioni di progetto instabilizzanti E dstb,d (es.: momento ribaltante) e quelli delle azioni stabilizzanti E stb,d (es.: momento stabilizzante) devono soddisfare la relazione: E dstb,d E stb,d 57

58 SLU EQU E dstb,d = E (γ F F rep, X k /γ M, a d ) dstb E stb,d = E (γ F F rep, X k /γ M, a d ) stb γ F CP di sicurezza riferiti alle azioni permanenti (G) e variabili (Q) AZIONE SIMBOLO VALORE Permanente Non favorevole 1 γ G;dst 1,10 Favorevole 2 γ G;stb 0,90 Variabile Non favorevole 1 γ Q;dst 1,50 Favorevole 2 γ Q;stb 0 1 destabilizzante stabilizzante 58

59 Tabella 6.2.I Coefficienti parziali per le azioni Norme Tecniche per le costruzioni CARICHI Permanenti (strutturali) Permanenti portati (1) (non strutturali) Variabili EFFETTO (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati, tamponature, tramezzi, intonaci, isolanti, controsoffitti ecc.) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. COEFFICIENTE PARZIALE γ SOLLEVAMENTO (EQU) Favorevole 0,9 γ G1 Sfavorevole 1,1 Favorevole 0,0 γ G2 Sfavorevole 1,5 Favorevole 0,0 γ Qi Sfavorevole 1,5 59

60 SLU EQU E dstb,d = E (γ F F rep, X k /γ M, a d ) dstb E stb,d = E (γ F F rep, X k /γ M, a d ) stb γ M CP riferiti ai parametri geotecnici. PARAMETRI TERRENO SIMBOLO VALORE Angolo resistenza taglio 1 γ φ 1,25 Coesione efficace γ c 1,25 Resistenza non drenata γ cu 1,40 Resistenza non confinata γ qu 1,40 Peso di volume γ γ 1,00 1 fattore applicato a tan φ 60

61 Norme Tecniche per le costruzioni Parametro al quale applicare il CP Coefficiente parziale γ M (M1) (M2) tan φ k γ φ 1,0 1,25 c k γ c 1,0 1,25 c uk γ cu 1,0 1,4 γ γ γ 1,0 1,0 Per le rocce, al valore caratteristico della resistenza a compressione uniassiale q u deve essere applicato un CP γ qu =1,6. Per ammassi rocciosi e terreni a struttura complessa, nella valutazio-ne della resistenza caratteristica, bisogna considerare natura e carat-teristiche geometriche e di resistenza delle discontinuità strutturali. 61

62 SLU EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo rigido, nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire resistenza UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per sottopressioni idrauliche o galleggiamento. HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici eccessivi) STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali, compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa nel fornire resistenza. GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia è significativa nel fornire resistenza. 62

63 UPL rottura per sollevamento di struttura interrata per l azione della sottospinta idraulica (1) 1 piano di falda 2 superficie impermeabilizzata 63

64 UPL rottura per sollevamento di rilevato arginale alleggerito durante una piena (2) 1 piano dell acqua 2 - superficie impermeabilizzata 3 materiale di alleggerimento 64

65 ULP rottura per sollevamento del fondo scavo (3) 4 superficie originaria del terreno 5 sabbia 6 argilla 7 - ghiaia 65

66 UPL rottura di platea eseguita sotto falda (4) 1 - piano di falda; 2 - superficie impermeabilizzata; 5 - sabbia 6 - sabbia; 8 - sabbia iniettata 66

67 UPL - rottura per sollevamento di struttura ancorata (5) 1 - piano campagna (falda); 5 - sabbia; 9 - ancoraggio 67

68 UPL - Sollevamento della costruzione o del terreno per sottopressioni idrauliche Il valore di progetto V dst,d della combinazione delle azioni verticali destabilizzanti permanenti e variabili deve soddisfare la seguente condizione: V dst,d G stb,d V dst,d = G dst,d + Q dst,d G stb,d G dst;d, Q dst;d, G stb,d = azioni verticali - valori di progetto G dst;d permanenti destabilizzanti, Q dst;d variabili destabilizzanti, G stb,d permanenti stabilizzanti per la verifica al sollevamento. 68

69 UPL V dst,d = G dst,d + Q dst,d G stb,d AZIONE SIMBOLO VALORE Permanente Non favorevole 1 γ G;dst 1,1 Favorevole 2 γ G;stb 0,9 Variabile Non favorevole 1 γ Q;dst 1,5 1 destabilizzante stabilizzante 1,1 FS = = 0,9 1,22 PARAMETRI TERRENO SIMBOLO VALORE Angolo resistenza taglio 1 γ φ 1,25 Coesione efficace γ c 1,25 Resistenza non drenata γ cu 1,40 Resistenza a trazione del palo γ s;t 1,40 Ancoraggio γ R 1,40 1 fattore applicato a tan φ 69

70 Norme Tecniche per le costruzioni Tabella 6.2.III Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sollevamento CARICHI Permanenti (strutturali) Permanenti portati (1) (non strutturali) Variabili EFFETTO COEFFICIENTE PARZIALE γ SOLLEVAMENTO (EQU) Favorevole 0,9 γ G1 Sfavorevole 1,1 Favorevole 0,0 γ G2 Sfavorevole 1,5 Favorevole 0,0 γ Qi Sfavorevole 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. 70

71 UPL -1 m Livello iniziale ed esterno dell acqua Argilla γ sat = 20 kn/m 3-4 m Fondo scavo e livello interno dell acqua Argilla γ sat = 20 kn/m 3-10 m Sabbia G dst,d G stb,d 10 kn/m 3 * (10-1) m * 1,1 20 kn/m 3 * (10-4) m *0, OK! 71

72 EC 7 Verifiche agli SLU EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo rigido, nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire resistenza UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per sottopressioni idrauliche o galleggiamento. HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici eccessivi) STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali, compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa nel fornire resistenza. GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia è significativa nel fornire resistenza. 72

73 HYD rottura per sifonamento (1) heaving = sollevamento piping = sifonamento 1 - quota di scavo (sx); quota dell acqua (dx) 2 - acqua 3 - sabbia 73

74 HYD rottura per sifonamento (2) 1 - falda freatica 2 - livello piezometrico nel sottosuolo permeabile 3 - terreno di bassa permeabilità 4 - sottosuolo permeabile 5 - pozzo punto di innesco del sifonamento 6 - fascia di possibile sifonamento 74

75 HYD - Collasso del terreno causato da gradienti idraulici eccessivi (sifonamento) Alla base della stessa colonna di terreno, il valore di progetto della pressione interstiziale totale (u dst,d ) [o il valore di progetto della forza di filtrazione (S dst;d )], deve essere non maggiore del valore di progetto della tensione verticale totale (σ stb,d ) stabilizzante [ovvero del peso immerso stabilizzante (G stb:d )]: u dst,d σ stb,d S dst,d G stb,d 75

76 HYD u dst,d σ stb,d S dst,d G stb,d AZIONE SIMBOLO VALORE Permanente Non favorevole 1 γ G;dst 1,30 Favorevole 2 γ G;stb 0,90 Variabile Non favorevole 1 γ Q;dst 1,50 1 destabilizzante stabilizzante 1,3 FS = = 0,9 1,44 76

77 Norme Tecniche per le costruzioni Tabella 6.2.IV Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sifonamento CARICHI Permanenti (strutturali) Permanenti portati (1) (non strutturali) Variabili EFFETTO COEFFICIENTE PARZIALE γ F SIFONAMENTO Favorevole 0,9 Sfavorevole (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. γ G1 1,3 Favorevole 0,0 Sfavorevole γ G2 1,5 Favorevole 0,0 Sfavorevole γ Qi 1,5 77

78 HYD p.c. + acqua -2 m -3 m Fondo scavo e livello interno dell acqua Paratia verticale impermeabile -6 m Sabbia γ sat = 20 kn/m 3 1,5 m -9 m Argilla (confine impermeabile) S dst,d G stb,d 10 kn/m 3 * (3m 2m ) * 1,5 m * 1,3 10 kn/m 3 *(1,5 m * 3 m) * 0,9 = 19,5 27 OK! 78