Università degli Studi di Napoli Federico II

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1 Università degli Studi di Napoli Federico II Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Strutturale e Geotecnica Dipartimento di Ingegneria Geotecnica Tesi di laurea Fondazioni miste platee su pali: efficienza nella progettazione. Relatore: Prof. Ing. Gianpiero Russo Candidato: Natale Sorrentino Matr. M56/150 ANNO ACCADEMICO

2 ABSTRACT Il presente lavoro di tesi si pone in linea di continuità con lo studio del comportamento delle fondazioni su pali soggette ad azioni verticali statiche che ha interessato da diversi anni il Dipartimento di Ingegneria Geotecnica (DIG) di Napoli. Nell ambito dell ampia produzione scientifica degli ultimi anni, si possono citare, ad esempio, i lavori di Mandolini (1994) e Russo (1996), che, oltre ad offrire un contributo alla ricerca in termini di dati sperimentali e numerici, hanno compreso la realizzazione dei programmi di calcolo GRUPPALO (Mandolini, 1994) e NAPRA (Russo, 1996) adibiti, rispettivamente, all analisi del comportamento dei gruppi di pali (la piastra non è a contatto con il terreno) e all analisi del comportamento delle piastre (a contatto con il terreno) su pali soggetti a carichi verticali. Entrambi i programmi di calcolo si basano sulla modellazione del terreno come un continuo elastico. L analisi di piastre di fondazioni su pali con metodi rigorosi viene eseguita con metodi di analisi numerica ad elementi di contorno (Boundary Element Method, BEM) o con metodi agli elementi finiti (Finite Element Method, FEM) con modellazione 3D o con procedure approssimate. Un analisi preliminare o di valutazione generale invece può essere condotta con metodi empirici e semplificati. Questo lavoro di tesi ha avuto come obiettivo in particolare l implementazione mediante l utilizzo del codice NAPRA di una serie di casi di fondazioni su pali, in vera grandezza o in scala ridotta, confrontando i valori calcolati con i valori forniti dalle misure effettuate e facendo le opportune considerazioni ove possibile. In sostanza, tale codice di calcolo presuppone l utilizzo dei dati di almeno una prova di carico. Da essa mediante un analisi di regressione dei valori

3 Q/w, w si ricavano i parametri di cedevolezza iniziale m e l inverso del carico limite n. Si riporta la retta di regressione con la quale ricavare i parametri. Dalle informazioni disponibili sulle caratteristiche del sottosuolo (utilizzando i dati delle prove eseguite quali CPT, SPT, cross-hole) si ricavano i moduli elastici o meglio i rapporti tra i moduli dei vari strati di cui è costituito il volume significativo al di sotto della platea. Tali moduli potranno essere corretti in modo tale da riprodurre il valore di cedevolezza iniziale della prova di carico. In alcuni casi l assenza della prova di carico comporta la stima dei moduli elastici nel modo migliore possibile in base ai dati disponibili (prove cross-hole) e la determinazione del carico limite del singolo palo necessario a produrre la relazione iperbolica tra carico e cedimento. L assenza della prova di carico o di un adeguata caratterizzazione del terreno sino ad una certa profondità comporta incertezze maggiore per la previsione del comportamento. Tabella 1 Riepilogo dei risultati dei casi analizzati Per quanto concerne i risultati ottenuti dalle analisi condotte, utilizzando il codice NAPRA per lo studio delle interazioni, si è appurato che, in presenza di dati sufficienti, la metodologia proposta risulta essere ben consolidata per l analisi dell interazione terreno-struttura. Con lo scopo di considerare i tipici fenomeni di non linearità e di interazione si è scelta un analisi non lineare incrementale, aggiornando ad ogni incremento di carico la matrice delle rigidezze. Il codice impiegato in questo

4 lavoro assume che la non linearità sia concentrata all interfaccia palo-terreno; ciò equivale ad aggiornare per ogni incremento di carico i soli termini della diagonale principale della matrice delle rigidezze, mentre gli altri vengono mantenuti costanti. Questa tipologia di analisi si conferma essere la più indicata consentendo una stima del cedimento medio della palificata con un accuratezza del ±20% per tutti i casi trattati. Si sarebbe potuto optare anche per un analisi di tipo lineare (LE) che risulta pur sempre un ottima analisi. Questa è tuttavia basata su caratteristiche di deformabilità del terreno dedotte dalla tangente iniziale della curva carico-cedimento ottenuta con prova di carico su palo singolo. E quindi un analisi preferibile nel caso in cui il livello di carico non è elevato, e per fondazioni caratterizzate da coefficienti di sicurezza elevati. Figura Errore. Nel documento non esiste testo dello stile specificato..1 Confronto tra le evidenze sperimentali e le previsioni di NAPRA per il cedimento medio (analisi non lineare). Quando la finalità dell analisi è lo studio delle caratteristiche della sollecitazione nella struttura di fondazione o anche la previsione del cedimento, il problema generale dell interazione viene semplificato in uno studio dell interazione fra due sole componenti: il terreno di fondazione e la struttura di fondazione. La sovrastruttura non viene considerata esplicitamente e l analisi presuppone si conoscano i carichi trasmessi in fondazione e la loro distribuzione. Come è ben noto i suddetti carichi sono

5 pari a quelli calcolati considerando la sovrastruttura a vincoli fissi nel solo caso in cui la fondazione è infinitamente rigida rispetto alla sovrastruttura; qualora ciò non si verificasse, lo studio dell interazione fondazione-terreno si complica perché bisogna tener conto dell influenza della sovrastruttura ad esempio con il metodo della rigidezza equivalente. Sebbene il problema possa sembrare semplificato non considerando la sovrastruttura, l interazione terreno-fondazione è un argomento di grande complessità, e ben lungi dall essere esaurito o completamente chiarito; tuttavia sembra possibile trarre, dal materiale che è stato qui presentato, alcune considerazioni. Abbiamo mostrato come esistano ormai metodologie ben consolidate per l analisi dell interazione terreno-struttura (calcolo del cedimento medio e differenziale; ripartizione dei carichi fra piastra e pali; caratteristiche della sollecitazione nella piastra) per fondazioni su pali. Queste metodologie possono essere usate per l analisi nell ambito dei criteri di progetto esistenti, o più significativamente per esplorare e consolidare criteri di progetto innovativi, che consentano di ottenere di più con meno. L affidabilità delle analisi, come sempre in Ingegneria geotecnica, non dipende tanto dalla raffinatezza degli algoritmi di calcolo, ma dalla scelta di appropriate relazioni di corrispondenza, e cioè da un appropriata modellazione del problema. I progressi più significatici sono venuti dallo studio accurato di case histories ben documentate; il monitoraggio di opere in vera grandezza ha giocato e continuerà a giocare un ruolo assolutamente decisivo.