1) non deve portare a rottura il terreno sottostante. 2) non deve indurre nel terreno cedimenti eccessivi

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2 SICUREZZA e FUNZIONALITÀ delle strutture in elevazione (edificio in c.a., rilevato, etc.) sono garantite anche da alcuni requisiti che il SISTEMA FONDALE deve rispettare. In particolare il carico trasmesso in corrispondenza del piano di posa: 1) non deve portare a rottura il terreno sottostante SLU GEO: collasso per carico limite dell insieme fondazione terreno 2) non deve indurre nel terreno cedimenti eccessivi SLE : si devono calcolare i valori degli spostamenti e delle distorsioni per verificarne la compatibilità con i requisiti prestazionali della struttura in elevazione 3) non deve produrre fenomeni di instabilità generale (e.g. nel caso di strutture realizzate su pendio) SLU - GEO: stabilità globale 4) non deve indurre stati di sollecitazione nella struttura di fondazione incompatibili con la resistenza dei materiali SLU STR: raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali 2/

3 Collasso dell insieme fondazione terreno per raggiungimento del carico limite Condizione di collasso: q Ed q lim la pressione trasmessa dalla sovrastruttura al piano di posa q Ed è della pressione limite trasmissibile q lim Schema rigido-plastico di Terzaghi(1943) litotipo 1 (γ 1 ) litotipo 2 (γ 2 ) q ' lim = 1 2 B N ( ϕ' ) + c' N ( ϕ' ) + γ D N ( ϕ' ) γ 2 γ c 1 q Terreni a grana grossa Terreni a grana fine in condizioni drenate (lungo termine) Valutare effetti prodotti dalla presenza di acqua in pressione Sottospinta idraulica Riduzione del peso di volume efficace 3/

4 Collasso dell insieme fondazione terreno per raggiungimento del carico limite Condizione di collasso: q Ed q lim la pressione trasmessa dalla sovrastruttura al piano di posa q Ed è della pressione limite trasmissibile q lim Schema rigido-plastico di Terzaghi(1943) litotipo 1 (γ 1 ) litotipo 2 (γ 2 ) q = cu 5, + γ 1 D lim 14, u Terreni a grana fine in condizioni NON drenate (breve termine) NON sono da valutare effetti prodotti dalla presenza di acqua in pressione Le condizioni non drenate sono generalmente le più sfavorevoli: al termine del processo di consolidazione (a lungo termine) l incremento delle tensioni efficaci avrà prodotto un incremento della resistenza al taglio ( ϕ' ) 4/

5 Collasso dell insieme fondazione terreno per raggiungimento del carico limite Condizione di collasso: q Ed q lim la pressione trasmessa dalla sovrastruttura al piano di posa q Ed è della pressione limite trasmissibile q lim Schema rigido-plastico di Terzaghi(1943) litotipo 1 (γ 1 ) litotipo 2 (γ 2 ) Nel caso di TERRENI MOLTO COMPRESSIBILI, Terzaghisuggerisce di utilizzare ancora la schema rigido plastico riducendo di 1/3 i parametri di resistenza al taglio di progetto: * ϕ = 0,67 ϕ' c * = 0,67 c' * c u = 0,67 c u 5/

6 Cedimento del piano di posa - introduzione Il cedimento del piano di posa è prodotto da un incremento dello stato tensionale nel terreno sottostante dovuto al carico trasmesso dalla sovrastruttura (o anche da un abbassamento della falda) Stima cedimento (S) è necessaria nel caso di deposito prevalentemente a grana fine (+ compressibile) S = S I + S C + S V S I : cedimento immediato, ne tengo conto incrementando del 10% S C (Burland et al. 1978) S C : cedimento per consolidazione, stimato in via semplificativa e cautelativa con la teoria della consolidazione monodimensionale di Terzaghi (1936) S C = S ED S V : cedimento viscoso, è in genere trascurabile (tranne che in terreni prevalentemente organici) Dati e parametri geotecnici necessari alla determinazione di S C = S ED sondaggio geotecnico campione indisturbato prova edometrica successione stratigrafica interpretata e profondità falda z w peso di volume efficace soprafalda γ e sottofalda γ indice dei vuoti iniziale e 0 pressione di preconsolidazioneσ c indice di compressione C C indice di rigonfiamento C S

7 Cedimento del piano di posa stima - Associati i parametri geotecnici a ogni strato di potenza H i, - Notoγe γ di ogni strato i-esimo si calcola il profilo delle tensioni litostaticheσ v,0 (z) - Nota la pressione NETTA trasmessa al piano di posa p = q γ D, si calcola il profilo dell incremento di tensione σ v (z) prodotto da p, tramite la teoria dell elasticità (Boussinesq, 1885) 7/

8 Cedimento del piano di posa - stima Quindi si stima il cedimento di ogni strato i-esimo nel modo seguente, (terreno O.C. in condizioni iniziali e finali): (terreno O.C. in condizioni iniziali e N.C. in condizioni finali): 8/

9 Cedimento del piano di posa - ammissibilità Distorsioni angolari limite (Bjerrum, 1963) Cedimenti massimi e rotazioni rigide limite (Sowers, 1962) β max : distorsione angolare massima ρ max : cedimento massimo ω: rotazione rigida

10 Esempio di calcolo del cedimento del piano di posa CONDIZIONI DI CARICO E PARAMETRI GEOTECNICI q = 50,0 kpa Plinto a sezione quadrata 2,0 x 2,0 m γ 1 = 18 kn/m 3 γ 2 = 10 kn/m 3 Analisi della variazione dell entità del cedimento per consolidazione S ED al variare dei parametri di compressibilità del terreno sottostante il piano di posa In particolare si intende confrontare l entità dei cedimenti nel caso di: - terreno NC (normalconsolidato) - terreno OC (sovraconsolidato) e al variare di: - Cc, Cs (indici di compressione, rigonfiamento) 10/

11 Esempio di calcolo del cedimento del piano di posa TERRENO NC: STIMA DELL INCREMENTO DI TENSIONE TOTALE σ v (z) PRODOTTO DA q 11/

12 Esempio di calcolo del cedimento del piano di posa TERRENO NC: EFFETTO DELL INCREMENTO DI Cc SULL ENTITA DEI CEDIMENTI 12/

13 Esempio di calcolo del cedimento del piano di posa TERRENO OC: STIMA DELL INCREMENTO DI TENSIONE TOTALE σ v (z) PRODOTTO DA q 13/

14 Esempio di calcolo del cedimento del piano di posa TERRENO OC: EFFETTO DELL INCREMENTO DI Cs SULL ENTITA DEI CEDIMENTI 14/

15 Cedimento del piano di posa: legame carico cedimento - tempo A parità di compressibilità del terreno, il cedimento complessivo per consolidazione S ED - è proporzionale al carico applicato al piano di posa - si produce in un tempo t inversamente proporzionale alla permeabilità del terreno e funzione delle condizioni di filtrazione dell acqua in pressione nei pori La riduzione/annullamento di S ED può essere conseguito anche durante lo svolgersi del fenomeno di consolidazione tramite una RIDUZIONE DEL CARICO APPLICATO AL PIANO DI POSA s f cedimento al tempo t s prodotto dal carico p s (curva 1) p s Riducendo al tempo t s il carico applicato al piano di posa da p s a p f si ottiene l interruzione del processo di consolidazione (curva 2) Curva 1 Curva 2 15/

16 Cedimento del piano di posa - terreni prevalentemente organici Terreni organici sono estremamente compressibili Indice di compressione elevatissimo: Cc = 4,0 8,0 (!!!) Velocità di consolidazione lenta Componente viscosa S V del cedimento estremamente accentuato a causa delle notevoli proprietà di adsorbimento Rigonfiamento moderato in presenza di acqua, elevato in presenza di liquidi organici 16/

17 Case histories: edifici di civile abitazione Struttura in elevazione mista c.a. muratura Sistema fondale a travi rovesce Anno fine lavori 2006 Diffuso quadro fessurativo a estensione e intensità crescente nel tempo tipico del prodursi di cedimenti per consolidazione Iniezioni di resine fino a 3,50 dall intradosso delle fondazioni che non hanno rallentato il progredire del fenomeno 17/

18 Case histories: edifici di civile abitazione Nei campioni disturbati estratti dai primi 3,50 m dall intradosso delle fondazioni sono evidenti tracce della resina iniettata 18/

19 Case histories: edifici di civile abitazione Particolare delle tracce di resina Visibili numerosi elementi carboniosi di origine vegetale (apparati radicali delle essenze arbustive) inglobato nella resina iniettata 19/

20 Case histories: edifici di civile abitazione CARICHI APPLICATI AL TERRENO DI FONDAZIONE: -Riprofilatura del piano di posa con terreno prev. granulare (L1, L2) per altezza di 1,0 1,5 m - Fabbricato - Rilevato di altezza 2 metri circostante il fabbricato EFFETTI PRODOTTI DAI CARICHI: -Innesco del PROCESSO DICONSOLIDAZIONE nel deposito di terreno sottostante LIMO ARGILLOSO con conseguenti cedimenti differenziati nel tempo -Cedimenti amplificati dalla compressibilità dello strato associato al litotipo L5, caratterizzato da: - Prevalenza di argilla; -Potenza 5-6 m; -Indice di plasticità IP = 43 % (molto plastico); - Basso grado di sovraconsolidazione; - Coefficiente di compressione Cc = 0,3; 20/

21 Case histories: edifici industriali Capannone in acciaio Anno fine lavori 1975 Sistema fondale profondo su pali in c.a. Interposizione di un giunto in c.a. tra in due fabbricati Lo sprofondamento del capannone in c.a. pesante procede nel tempo mentre il capannone in acciaio leggero e su pali non subisce cedimenti Formazioni di evidenti lesioni in corrispondenza del giunto e della pavimentazione del capannone in acciaio a ridosso della parete del capannone in c.a. Capannone in c.a. parzialmente prefabbricato Anno fine lavori 1969 Parete capannone in c.a. Sistema fondale superficiale a travi rovesce e plinti Pavimentazione industriale gravante direttamente su terreno riportato Capannone in acciaio La struttura mostra uno sprofondamento di alcuni cm ( 10) nei primi anni dal temine dei lavori senza subire danni evidenti (isostaticità strutturale + ridotti cedimenti differenziali) Capannone in c.a. Capannone in acciaio

22 Case histories: edifici industriali PIANO CAMPAGNA 0.0 DETERMINAZIONE DEI CEDIMENTI A B RIPORTO COSTITUITO DA SABBIA E GHIAIA LIMI INORGANICI AD ALTA COMPRESSIBILITA' ARGILLE ORGANICHE COMPATTE Integrando: -la teoriadell elasticità stimadi σ v (z) C LIMI INORGANICI AD ALTA COMPRESSIBILITA' ARGILLE ORGANICHE MOLLI -la teoriadellaconsolidazione1d Terzaghi S S ED 6 profondità [m] D E SABBIE ARGILLOSE / ARGILLE SABBIOSE ARGILLA INORGANICA MOLLE cedimentodel terrenosottostanteilcapannonein c.a. dal 75 al 2010 (dalterminedeilavoridel capannonein acciaio) S C = S ED = 10,80 cm F ARGILLE SABBIOSE / SABBIE ARGILLOSE 15.4 G LIMI INORGANICI AD ALTA COMPRESSIBILITA' E ARGILLE ORGANICHE MOLLI 18.3 H ARGILLA INORGANICA COMPATTA 22/

23 Case histories: edifici industriali PIANO CAMPAGNA 0.0 DETERMINAZIONE DEI CEDIMENTI A B RIPORTO COSTITUITO DA SABBIA E GHIAIA LIMI INORGANICI AD ALTA COMPRESSIBILITA' ARGILLE ORGANICHE COMPATTE Integrando: -la teoriadell elasticità stimadi σ v (z) C LIMI INORGANICI AD ALTA COMPRESSIBILITA' ARGILLE ORGANICHE MOLLI -la teoriadellaconsolidazione1d Terzaghi S S ED 6 profondità [m] D E SABBIE ARGILLOSE / ARGILLE SABBIOSE ARGILLA INORGANICA MOLLE cedimentodel terrenosottostanteilcapannonein c.a. dal 75 al 2010 (dalterminedeilavoridel capannonein acciaio) S C = S ED = 10,80 cm FATTORI GEOTECNICI PREDISPONENTI F ARGILLE SABBIOSE / SABBIE ARGILLOSE In prevalenza alternanza di : -limi altamente compressibili e argille organiche molli 15.4 indice di compressione (Cc) G LIMI INORGANICI AD ALTA COMPRESSIBILITA' E ARGILLE ORGANICHE MOLLI -Litotipo B = 0, H ARGILLA INORGANICA COMPATTA -Litotipo C = 0,542 (!!) 23/

24 GRAZIE PER L ATTENZIONE