TECNICA DELLE COSTRUZIONI: PROGETTO DI STRUTTURE LE FONDAZIONI

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Agnello Rosi
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1 LE FONDAZIONI Generalità sulle fondazioni Fondazioni dirette Plinti isolati Trave rovescia Esecutivi di strutture di fondazione

2 Generalità Le opere di fondazione hanno il compito di trasferire le sollecitazioni provenienti dalla struttura in elevazione al terreno. Tale trasferimento deve essere compatibile con la resistenza del terreno e le deformazioni che ivi si producono devono essere tali da non compromettere la stabilità e la funzionalità dell edificio. Le fondazioni si possono distinguere in: Fondazioni dirette: plinti, travi rovesce, platee che poggiano direttamente sul terreno. Fondazioni indirette: le strutture di fondazione poggiano su pali che provvedono a trasmettere le sollecitazioni provenienti dalla struttura a strati più profondi del terreno rispetto al loro piano d imposta. La scelta del tipo di fondazione deve essere fatta in base alle caratteristiche del terreno, alle caratteristiche e all economia dell opera, alle interferenze con manufatti già esistenti.

Le fondazioni si possono distinguere in: Fondazioni dirette: plinti, travi rovesce, platee che poggiano direttamente sul terreno.

3 Fondazioni Dirette Nell ambito della nostra esercitazione abbiamo trascurato completamente l interazione tra la struttura in elevazione e il terreno. In realtà, ciò può essere consentito solo quando si ha la certezza che la natura del terreno sia tale da non causare apprezzabili cedimenti differenziali (0.5 2 cm su 10 m di distanza) tra i vari punti del tracciato (terreni con buone caratteristiche meccaniche e poco cedevoli). Il problema dei cedimenti differenziali può essere anche in parte risolto realizzando strutture di fondazione rigide, una struttura in elevazione molto rigida o entrambe le componenti rigide come illustrato in figura.

5 2 cm su 10 m di distanza) tra i vari punti del tracciato (terreni con buone caratteristiche meccaniche e poco cedevoli).

4 Fondazioni Dirette: Plinti isolati I plinti possono essere impiegati quando: Il terreno non è particolarmente deformabile ed è sufficientemente resistente I carichi non sono eccessivi Le distanze tra i pilastri siano tali da non comportare numerosi casi di compenetrazione.

sufficientemente resistente I carichi non sono eccessivi Le distanze

5 Fondazioni Dirette: Plinti Isolati Da un punto di vista geometrico, i plinti possono essere distinti in alti o bassi, ovvero in deformabili e rigidi. Da un punto di vista meccanico, a seconda della scelta cambia sia il comportamento del plinto stesso, sia la sua interazione con il terreno sottostante e quindi la distribuzione delle tensioni come riportato in figura. In genere, le varie categorie di plinto si distinguono nel seguente modo: c 4h grande snellezza h/2 c 4h media snellezza c h/2 piccola snellezza

Da un punto di vista meccanico, a seconda della scelta cambia sia il comportamento del plinto stesso, sia la sua interazione con

6 Fondazioni Dirette: Plinti Isolati I plinti di media snellezza, i più usati, vengono progettati seguendo la teoria della trave. I plinti di grande snellezza, soluzione poco economica,vengono progettati seguendo la teoria delle piastre. I plinti di piccola snellezza, vengono trattati come travi tozze. Nonostante la complessità del problema e nell ottica di individuare, per quanto possibile, modelli semplici, ma comunque efficaci, i plinti usuali vengono dimensionati ipotizzando un comportamento rigido su un terreno schematizzabile come una serie di molle di uguale rigidezza. Ne consegue una distribuzione delle tensioni di tipo lineare. Considerando che le sollecitazioni di calcolo, in genere, sono una sovrastima delle sollecitazioni reali, il modello semplificato garantisce la sicurezza della struttura nonostante possa sottostimare le sollecitazioni che si sviluppano nel plinto.

Nonostante la complessità del problema e nell ottica di individuare, per quanto possibile, modelli semplici, ma comunque efficaci, i plinti usuali vengono dimensionati ipotizzando un comportamento

7 Fondazioni Dirette: Plinti Isolati Considerando che la superficie di contatto tra il plinto ed il terreno può essere considerata come non reagente a trazione, il giunto sarà interamente reagente se e x a/6 e e y b/6, altrimenti la sezione si parzializzerà.

considerata come non reagente a trazione, il giunto sarà

8 Fondazioni Dirette: Plinti Isolati Data la relativa complessità del problema, le dimensioni del plinto devono essere stabilite per tentativi successivi. In prima battuta, e soprattutto quando, come nel nostro caso, i momenti sono piccoli rispetto allo sforzo normale (piccola eccentricità), data la resistenza del terreno σ lim, le dimensioni in pianta del plinto possono essere determinate tenendo conto del solo sforzo normale N d trasmesso dal pilastro al quale deve essere aggiunto il peso proprio approssimato del plinto stesso: l area del plinto sarà data da: Ap = N d / σ t con σ t = σ lim / 3 (CdS) Seguono piccoli aggiustamenti successivi dovuti al peso proprio dell elemento strutturale

lim, le dimensioni in pianta del plinto possono essere determinate tenendo conto del solo sforzo normale N d trasmesso dal pilastro al quale deve essere aggiunto il peso

9 Fondazioni Dirette: Plinti Isolati - I plinti usuali vengono progettati a flessione suddividendoli in 4 mensole soggette ad un carico distribuito trasmesso dal terreno (dal basso verso l alto). La zona tesa, quindi, è quella a contatto con il terreno. - In genere, per migliorare le prestazioni del plinto, l armatura longitudinale viene infittita al di sotto del pilastro (deformabilità, fessurazione) - Le armature inferiori nelle due direzioni, quindi, possono anche essere diverse, tuttavia la minore non può mai essere inferiore, come quantitativo, al 20% di quella superiore.

- In genere, per migliorare le prestazioni del plinto, l armatura longitudinale viene infittita al di sotto del pilastro (deformabilità,

10 Fondazioni Dirette: Plinti Isolati - In genere, viene disposta un armatura superiore con passo pari o multiplo dell armatura inferiore. - Allo scopo di limitare le fessurazioni dovute al ritiro, in genere viene anche disposta un armatura di parete - In genere, date le dimensioni del plinto e l entità delle sollecitazioni taglianti, i plinti non vengono armati a taglio tuttavia può essere necessario inserire un armatura adeguata per contrastare il fenomeno del punzonamento. Ciò può essere evitato progettando il plinto sufficientemente alto.

dimensioni del plinto e l entità delle sollecitazioni taglianti, i plinti non vengono armati a taglio tuttavia può essere necessario

11 Fondazioni Dirette: Plinti Isolati Spesso i plinti vengono collegati tra loro tramite travi di collegamento che possono svolgere svariate funzioni: - Irrigidimento - Assorbimento di sollecitazioni provvenienti dalle strutture in elevazione. - Costituire la fondazione di tamponature e solai direttamente poggiati su di esse. - Le dimensioni vengono stabilte in funzione del compito che devono svolgere.

sollecitazioni provvenienti dalle strutture in elevazione.

12 Fondazioni Dirette: Trave rovescia Sono sicuramente fondazioni con caratteristiche di rigidezza superiore a quelle dei plinti isolati. In secondo luogo sono in grado di ripartire le sollecitazioni su superfici di terreno più ampie. A volte la scelta della trave rovescia può anche avere una semplice giustificazione geometrica come quella di pilastri disposti a distanze molto piccole. Predimensionamento: -H L/4 L interasse tra i pilastri - h = m (B b) con m h h/3 -

A volte la scelta della trave rovescia può anche avere una semplice giustificazione geometrica come quella di pilastri

13 Trave rovescia Il modello che maggiormente rispecchia il comportamento reale della struttura su trave rovescia è quello che prevede di disporre al di sotto della fondazione un letto di molle che simula l interazione dell edificio con il terreno. La rigidezza delle molle dipende, ovviamente dalle caratteristiche meccaniche del terreno, in particolare dal cosiddetto coefficiente di sottofondo K, dall interasse delle molle e dalla base di appoggio della trave. Una volta determinate le sollecitazioni che agiscono sulla trave, le armature vengono progettate secondo le procedure usuali

La rigidezza delle molle dipende, ovviamente dalle caratteristiche meccaniche del terreno, in particolare dal cosiddetto coefficiente di

14 Pianta delle fondazioni: plinti su pali

15 Pianta delle fondazioni: plinti su pali

16 Plinto a due pali: Dettaglio delle armature

17 Pianta delle fondazioni: trave rovescia

18 Pianta delle fondazioni: trave rovescia

19 Pianta delle fondazioni: trave rovescia

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