Safety Sicurezza verifiche e coefficienti

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1 Safety Sicurezza verifiche e coefficienti

2 Quando si progetta un opera geotecnica nei confronti della rottura o di stati limite di collasso si possono utilizzare vari approcci: 1. The overall factor of safety approach (OSF) Coefficiente globale di sicurezza 2. The load and resistance factor design approach (LRFD)- Approccio DA2 eurocodici 3. The partial safety factor approach (PSF) Coefficienti di sicurezza parziali Approccio DA1 eurocodici 4. A probabilistic approach.

3 Overall Safety Factor Coefficiente di Sicurezza Globale Per la maggior parte del XX secolo l approccio alla sicurezza con il coefficiente globale è stato di gran lunga il più usuale e diffuso. In questo caso la verifica da effettuare è: R u / F ΣP i con P i carico esterno applicato e R u capacità ultima o resistenza del sistema. It was customary for most of the 20th century for designers to adopt an overall factor of safety approach when designing against failure. The design criterion when using this approach can be described as follows: R u / F ΣP i where P i = applied loading; R u = ultimate load capacity or strength; F = overall factor of safety.

4 Partial Safety Factor Coefficienti di sicurezza parziali Approccio Europeo. In questo approccio il criterio di verifica si può simbolicamente scrivere come : R Σα i P i Dove R' = resistenza di progetto, calcolata utilizzando i parametri di resistenza di progetto (c d, φ d ) ottenuti riducendo i valori caratteristici (c k φ k ) con coefficienti parziali si sicurezza; α i, P i sono gli stessi dell approccio LRFD. The partial factor of safety approach is sometimes referred to as the European Approach. Secondo gli eurocodici si parla di DA1

5 Load and resistance factor design approach In questo approccio il criterio di verifica si può simbolicamente scrivere come : R Σα i P i Dove R = resistenza di progetto, calcolata utilizzando i parametri di resistenza caratteristici (c k φ k ) con coefficienti applicati direttamente sul valore di calcolo della resistenza; α i, P i sono concettualmente gli stessi dell approccio PSF. The LRFD approach is sometimes referred to as the North-American Approach. Secondo gli eurocodici si parla di DA2

6 Approccio DA1 Eurocodici (PSF) Approccio DA2 Eurocodici (LRFD)

7 Approccio DA1 Eurocodici: vantaggio in problemi complessi dove compaiono contemporaneamente problemi di fondazioni, stabilità dei pendii ed opere di sostegno. teorie e metodi diversi per il calcolo delle condizioni di stabilità ma operando sui parametri di resistenza si possono uniformare i livelli di affidabilità tra le varie categorie di problemi.. Grecia, Portogallo, Gran Bretagna, Italia Approccio DA2 Eurocodici: vantaggio tiene conto sia delle incertezze insite nei parametri ma anche di quelle insite nel modello di calcolo svantaggio (Foye et al., 2006) a parità di affidabilità o di probabilità di collasso dovrebbe utilizzare coefficienti diversi in funzione dei diversi parametri di resistenza al taglio e delle diverse teorie utilizzate Spagna, Francia, Germania, Svizzera, Gran Bretagna, Italia Italia nelle NTC the rulers propongono DA1 e DA2 a libera scelta su alcune categorie di opere fondazioni, muri di sostegno. mentre adottano solo DA1 per paratie, pendii e costruzioni in terra I pali sono a parte..

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11 In Italy we moved from the overall safety factor approach to the partial safety factor approach or LRFD approach The old code, DM , ask for an overall safety factor F = 3 - (F=2 only for foundation of retaining walls) The new code T.U tanϕ = d tanϕ k 1.25 c = d c k 1.4

12 Foundation engineering ITALIAN APPROACH T.U

13 Foundation engineering

14 Peculiarità degli SLU geo rispetto agli altri SLU previsti dalla norma: Introduzione di un coefficiente γ R che agisce sulla resistenza calcolata R del sistema opera-terreno e di un coefficiente γ E che agisce sugli Effetti delle azioni calcolati con i valori caratteristici delle azioni anziché con i valori di progetto F d =γ F x F k

15 α... γ

16 Factors for design strength parameters

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19 Corso di fondazioni Factors for reduced resistance.... for design

20 Foundation engineering ITALIAN APPROACH..

21 7.2.5 REQUISITI STRUTTURALI DEGLI ELEMENTI DI FONDAZIONE Le azioni trasmesse in fondazione derivano dall analisi del comportamento dell intera opera, in genere condotta esaminando la sola struttura in elevazione alla quale sono applicate le azioni statiche e sismiche. Per le strutture progettate sia per CD A sia per CD B il dimensionamento delle strutture di fondazione e la verifica di sicurezza del complesso fondazione-terreno devono essere eseguiti assumendo come azioni in fondazione le resistenze degli elementi strutturali soprastanti. Più precisamente, la forza assiale negli elementi strutturali verticali derivante dalla combinazione delle azioni di cui al deve essere associata al concomitante valore resistente del momento flettente e del taglio; si richiede tuttavia che tali azioni risultino non maggiori di quelle trasferite dagli elementi soprastanti, amplificate con un γrd pari a 1,1 in CD B e 1,3 in CD A, e comunque non maggiori di quelle derivanti da una analisi elastica della struttura in elevazione eseguita con un fattore di struttura q pari a 1. Le fondazioni superficiali devono essere progettate per rimanere in campo elastico. Non sono quindi necessarie armature specifiche per ottenere un comportamento duttile. Le travi di fondazione in c.a. devono avere armature longitudinali in percentuale non inferiore allo 0,2 %, sia inferiormente che superiormente, per l intera lunghezza. I pali in calcestruzzo devono essere armati per tutta la lunghezza, con un area non inferiore allo 0,3% di quella del calcestruzzo.

22 Fondazioni superficiali La sicurezza del complesso fondazione-terreno deve essere verificata nei confronti del collasso per carico limite e per scorrimento, nel rispetto della condizione (6.2.1). Per tutte le verifiche, la procedura adottata per il calcolo della resistenza deve essere congruente con quella adottata per il calcolo delle azioni. Più precisamente, la resistenza può essere valutata con approcci di tipo pseudostatico se la determinazione delle azioni discende da un analisi pseudo-statica o di dinamica modale. Stato Limite Ultimo di collasso per carico limite Le azioni derivano dall analisi della struttura in elevazione come specificato al Le resistenze sono i corrispondenti valori limite che producono il collasso del complesso fondazione terreno; esse sono valutabili mediante l estensione di procedure classiche al caso di azione sismica, tenendo anche conto dell effetto dell inclinazione e dell eccentricità delle azioni in fondazione. Stato Limite Ultimo per collasso per scorrimento sul piano di posa Per azione si intende il valore della forza agente parallelamente al piano di scorrimento, per resistenza si intende la risultante delle tensioni tangenziali limite sullo stesso piano, sommata, in casi particolari, alla risultante delle tensioni limite agenti sulle superfici laterali della fondazione. Specificamente, si tiene conto della resistenza lungo le superfici laterali nel caso di contatto diretto fondazione-terreno in scavi a sezione obbligata o di contatto diretto fondazione-calcestruzzo o fondazione-acciaio in scavi sostenuti da paratie o palancole. In tali casi, il progettista deve indicare l aliquota della resistenza lungo le superfici laterali che intende portare in conto, da giustificare con considerazioni relative alle caratteristiche meccaniche dei terreni ed ai criteri costruttivi dell opera.

23 3.2.1 STATI LIMITE E RELATIVE PROBABILITÀ DI SUPERAMENTO Nei confronti delle azioni sismiche gli stati limite, sia di esercizio che ultimi, sono individuati riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali e gli impianti. Gli stati limite di esercizio sono: - Stato Limite di Operatività (SLO): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi; - Stato Limite di Danno (SLD): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nell interruzione d uso di parte delle apparecchiature. Gli stati limite ultimi sono: - Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV): a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali; - Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC): a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi dei componenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali.

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