Fasi del progetto geotecnico di una fondazione

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1 1 Fasi del progetto geotecnico di una fondazione 1. Indagini per la caratterizzazione geotecnica del sottosuolo. Analisi di entità e distribuzione delle azioni di progetto in esercizio (carichi fissi + sovraccarichi permanenti e accidentali) 3. Scelta della tipologia e del piano di posa 4. Dimensionamento, verifica di capacità portante, valutazione della sicurezza 5. Analisi stato tensio deformativo nel sistema terreno fondazione in esercizio 5.1 Previsione entità e ammissibilità spostamenti verifica funzionale 5. Interazione terreno fondazione verifica strutturale 6. Prescrizione modalità esecutive per la messa in opera 7. Piano di controlli in corso d opera (monitoraggio) 8. Computi metrici e preventivo di spesa (ev. analisi comparative)

2 Cosa vogliamo ottenere? progettare quella parte di manufatto a diretto contatto con il terreno, al quale vincola stabilmente la struttura stessa ed al quale trasmette i carichi su di essa agenti

3 3 e invece cosa vogliamo evitare? Ho risparmiato un po sulla fondazione, ma nessuno se ne accorgerà mai

4 4 Fasi del progetto di una fondazione superficiale Fase Requisito I. verifica allo Stato Limite Ultimo (capacità portante) II. verifiche allo Stato Limite di Esercizio 1. Previsione entità cedimenti massimi. Previsione tempi di decorso cedimenti 3. Previsione cedimenti differenziali Verifica ammissibilità cedimenti max e differenziali Sicurezza rispetto all instabilità Eventuale progetto interventi Statica e funzionalità manufatto 4. Analisi interazione terreno fondazione Verifica strutturale fondazione Tensioni elementi strutturali III. varie ed eventuali Interazione terreno fondazione sovrastruttura Effetti di gruppo (meno importante che per fondazioni profonde) Effetti prodotti su altri manufatti Stabilità dell equilibrio (soprattutto per strutture alte)

5 5 Meccanismi di collasso delle fondazioni superficiali Sabbia densa (Dr = 100 %) Rottura generale comportamento plastico fragile Sabbia media (Dr = 47 %) Rottura locale comportamento plastico perfetto Sabbia sciolta (Dr = 15 %) Punzonamento comportamento plastico incrudente

6 6 Modello fondamentale per la capacità portante 1. Schema geometrico di riferimento fondazione rettangolare con L > 5 ( nastriforme), profondità piano di posa = D N..: la resistenza del rinterro è trascurata (ipotesi attendibile e cautelativa). Modello costitutivo del terreno di fondazione mezzo monofase dotato di peso proprio comportamento a rottura rigido plastico, criterio di Mohr Coulomb

7 7 Evoluzione del modello Realtà Q lim Cunei di Rankine q 0 Soddisfano le condizioni di equilibrio ma sono cinematicamente incompatibili A P Idealizzazione A spinta attiva, in sprofondamento P spinta passiva, in sollevamento Il peso del terreno sul piano di posa è sostituito da q 0 (sovraccarico uniforme) q lim = Q lim / Profondità H della superficie di scorrimento (in aumento con e ) Espressione di q lim p q 0 H tan 45 H K p ipotesi semplificative: falda assente (T.E. T.T.) valutazione di p per tensione σ v media sulla profondità H v v0 q0 v v0 qlim (lato passivo) (lato attivo) con: 1 v0 H P p Kp( v0 q0) c Kp 1 qlim Kp q0 c( Kp 1) Kp ( Kp -1) Kp Nqq0 NccN A ( 4 p Ka v0 qlim) c Ka

8 8 Carico : la formula trinomia Teorie di Prandtl/Caquot/Terzaghi/Vesic (ipotesi di meccanismo di rottura generale) Q lim q 0 O 45 + / A 90 P 45 - / A = cuneo spinta attiva T T = settore di transizione P = cuneo spinta passiva, c, Nel ventaglio di Prandtl (T) le famiglie di superfici di rottura sono il fascio di semirette di polo O (punto di discontinuità tensionale) e gli archi di spirale logaritmica intersecanti con inclinazione costante = 45 / Capacità portante = carico unitario q 0 = sovraccarico unitario dovuto al rinterro q N q N cn lim q 0 = peso unità di volume del terreno di fondazione = larghezza della striscia ( profondità max della superficie di scorrimento) N q, N c, N g = funzioni crescenti dell angolo di attrito j c

9 9 Coefficienti di carico 4 tan Nq e tan N N 1 cot c q N N q 1 tan N q, N c, N = funzioni esponenziali e tangente Il valore del carico ha una notevolissima sensibilità a piccole variazioni di necessarie determinazioni accurate!!!

10 10 Influenza della falda Analisi in tensioni totali La formula trinomia di base del carico q N qn cn lim q c è relativa ad un generico mezzo monofase pesante alla Mohr Coulomb caratterizzato da: Peso dell u.d.v. Coesione c Angolo d attrito Condizioni di riferimento usuali per le verifiche sotto falda: terreno condizioni drenaggio tensioni peso dell udv coesione c angolo d attrito a grana grossa libero (t>0) efficaci c = 0 a grana fina impedito (t=0) totali sat c u u = 0 Analisi in tensioni totali terreno a grana fina (in genere sotto falda), in condizioni non drenate u 0 Nq 1, Nc, N 0 q q c lim u

11 11 Influenza della falda Analisi in tensioni efficaci Analisi in tensioni efficaci terreni a grana grossa, comunque in condizioni drenate terreni a grana fina, a lungo termine (t ) Falda al di sopra del piano di posa qlim N q v Nc c N (sottospinta u = w h w dedotta dal carico di esercizio; oppure q lim = q lim +u) h w Falda assente, o d w > (effetto trascurabile) qlim Nq v Nc c N (tensioni totali tensioni efficaci) d w Falda a profondità d w < (non più trascurabile) qlim Nq v Nc c N dw d w = valore mediato tra e per una profondità d w