VERIFICHE TIRANTI A NONLINEAR FINITE ELEMENT PROGRAM FOR THE DESIGN OF FLEXIBLE EARTH RETAINING WALLS. RELEASE 2014 January 2014

Transcript

1 A NONLINEAR FINITE ELEMENT PROGRAM FOR THE DESIGN OF FLEXIBLE EARTH RETAINING WALLS RELEASE 2014 January 2014 VERIFICHE TIRANTI CeAS C E N T R O D I A N A L I S I S T R U T T U R A L E S. R. L. viale Giustiniano Milano

2 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM 2 Ce.A.S. s.r.l.

3 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti Sommario PREMESSA NORMATIVE NTC RESISTENZA DI PROGETTO GEO RESISTENZA DI PROGETTO STR GERARCHIA DELLE RESISTENZE Esempio EC Ce.A.S. s.r.l. 3

4 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM Premessa Nel caso di opere di sostegno multiancorate, le normative attualmente vigenti in Europa prescrivono di verificare gli elementi di ancoraggio (tipicamente i tiranti) dal punto di vista geotecnico (resistenza allo sfilamento del tratto ancorato, detto bulbo di ancoraggio) e dal punto di vista strutturale (sezione in acciaio). La normativa italiana inoltre, diversamente da quanto indicato negli Eurocodici, prescrive il rispetto della gerarchia delle resistenze per l elemento di ancoraggio Scopo del presente documento è illustrare la procedura seguita da Paratie Plus 2014 per la verifica dei suddetti elementi strutturali. 4 Ce.A.S. s.r.l.

5 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti 1 Normative Paratie Plus 2014 permette di eseguire la verifica dei tiranti adottando le seguenti normative: EC 7 NTC Ce.A.S. s.r.l. 5

6 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM 6 Ce.A.S. s.r.l.

7 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti 2 NTC 2008 La normative italiana attualmente vigente assimila il calcolo dei tiranti, come criteri generali, a quello dei pali. 2.1 Resistenza di Progetto GEO La resistenza di progetto R a,d della fondazione del tirante è espressa da: R a,d = R a,k / γ R Con Ra,k resistenza caratteristica e γ R coefficiente di sicurezza parziale, da derivare dalla tabella 6.6.I di NTC La resistenza R a,k caratteristica è derivata da sperimentazion diretta oppure da formule analitiche. (Ra,c) medio e (Ra,c) min sono le resistenze media e minima derivate tramite correlazioni disponibili in letteratura. ξa3 e ξa4 sono coefficienti che tengono conto del grado di approfondimento sperimentale del terreno, come da tabella 6.6.III di NTC La condizione di verifica si esprime nel seguente modo: Ed Rd Dove Ed è la sollecitazione di calcolo. Ce.A.S. s.r.l. 7

8 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM 2.2 Resistenza di Progetto STR Il programma effettua anche le verifiche strutturali della resistenza del tratto libero del tirante, in base a quanto contenuto nel paragrafo di NTC 2008, in cui si fa riferimento alla resistenza di calcolo dell acciao f yd. In particolare: f yd = f yk / γs dove γs è il coefficiente parziale di sicurezza relativo all acciaio e f yk, per armature di precompressione, è la tensione convenzionale caratteristica di snervamento data, a seconda del tipo di prodotto, da: f pyk per barre f p(0.1)k per fili f p(1)k per trefoli e trecce. Il coefficiente γs assume sempre, per tutti i tipi di acciaio, il valore Il paragrafo Caratteristiche Meccaniche di NTC 2008 esprime le caratteristiche meccaniche minime per gli acciai per armature di precompressione. 8 Ce.A.S. s.r.l.

9 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti 2.3 Gerarchia delle resistenze Nell intenzione di raccomandare che i meccanismi di collasso più critici siano il più possibile duttili, le NTC 2008 contengono una richiesta specifica in merito ai tiranti. Nel paragrafo VERIFICHE DI SICUREZZA (SLU)E è richiesto quanto segue: Nei tiranti il cui tratto libero è realizzato con trefoli di acciaio armonico, nel rispetto della gerarchia delleresistenz, si deve verificare che la resistenza caratteristica al limite di snervamento del tratto libero sia sempre maggiore della resistenza a sfilamento della fondazione dell ancoraggio. Ce.A.S. s.r.l. 9

10 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM Esempio Nel seguito verrà mostrato un esempio di calcolo effettuato da Paratie Plus Il caso in esame è lo studio di una paratie in terreni granulari ad andamento suborizzontale, con tre ordini di tiranti temporanei, le cui caratteristiche sono compiutamente elencate nel seguito. Tabella 2.1 Fase finale 10 Ce.A.S. s.r.l.

11 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti Caratteristiche Tiranti Tecnologia Quota Lunghezza Libera Lunghezza Bulbo Passo Inclinazione Diametro Perforazione m m m m m Ground-anchor1 IGU Ground-anchor2 IGU Ground-anchor3 IGU Tabella 2.2 Riepilogo caratteristiche tiranti La normativa con cui effettuare le verifiche e i coefficienti di sicurezza adottati sono disponibili nella finestra delle Proprietà Verifiche: Paratie Plus 2014 considera un coefficiente ξa3 (dipendente dal grado di approfondimento di indagini nel terreno), in quanto ipotizza di utilizzare un valore medio della resistenza caratteristica, ricavato tramite correlazioni di letteratura, tra le quali si cita quella di Bustamante Doix (che lega la l aderenza q skin di un terreno al risultato di prove penetrometriche SPT. Tale valore di aderenza q skin e il coefficiente adimensionale α, essendo caratteristici del tipo di terreno interessato dalla fondazione del tirante, sono impostabili nella finestra delle Proprietà dei terreni: Figure 1 Proprietà terreno Ce.A.S. s.r.l. 11

12 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM In funzione della metodologia realizzativa del tirante, specificabile nella finestra di Proprietà del Tirante, il programma riconoscerà gli strati di terreno attraversati e i relativi valori di α e q skin. Nell esempio in questione, i due ordini di tiranti più superficiali, attraversano solo uno strato di terreno, mentre il terzo ordine, più profondo, attraversa due strati. 12 Ce.A.S. s.r.l.

13 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti Tabella 2.3 Proprietà strato Silty Sand Tabella 2.4 Proprietà strato Gravel Ce.A.S. s.r.l. 13

14 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM Verifiche GEO La resistenza allo sfilamento è data da: Qs = Σ strato (π α Dd L q skin ) Dove Dd è il diametro di perforazione ed L è la quota parte di bulbo immersa nello strato di terreno attraversato. La resistenza caratteristica allo sfilamento è quindi così calcolata: Ra,k = Qs / ξa3 Mentre la resistenza di calcolo risulterà: Ra,d = Ra,k / γa Dove γa è un coefficiente che dipende dal tipo di ancoraggio (vincolo permanente o temporaneo), così come impostato nella finestra di Proprietà del tirante. Per i primi due ordini di tiranti (ground-anchor1 e ground-anchor2): Qs = π α Dd L q skin = = kn Per il terzo ordine di tiranti (ground-anchor3): L1 ed L2 sono rispettivamente la quota parte di bulbo immersa nel terreno Silty Sand (beige) e la parte di bulbo immersa nel terreno Gravel (grigio). Si noti che la linea rossa rappresenta l asse del bulbo di ancoraggio e che le lunghezze L1 ed L2 vengono calcolate, dal programma, rappresentando il bulbo proprio mediante il suo asse (linea rossa). 14 Ce.A.S. s.r.l.

15 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti Per ciascuno di questi due tratti il programma ricalcolerà il contributo alla resistenza allo sfilamento globale della fondazione, così come illustrato nel seguito. α qskin Tratto - KN/m2 m Silty Sand Gravel Qs TOT = Qs L1 + Qs L2 =Σ strato (π α Dd L q skin ) = = kn Calcolo delle resistenze caratteristiche e delle resistenze di progetto Per i primi due ordini di tiranti (ground-anchor1 e ground-anchor2): Ra,k = Qs / ξa3 = / 1.8 = kn Ra,d = Ra,k / γa = / 1.1 = kn Per il terzo ordine di tiranti (ground-anchor3): Ra,k = Qs / ξa3 = / 1.8 = kn Ra,d = Ra,k / γa = / 1.1 = kn Ce.A.S. s.r.l. 15

16 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM Verifiche STR Nell esempio in esame la sezione del tratto libero del tirante (uguale per tutti e tre gli ordini) è così definita: Figure 2 Proprietà sezione tirante L acciaio armonico utilizzato è definito nella finestra Cataloghi Materiali: Figure 3 Catalogo materiali per trefoli da precompressione La f yk specifica nella finestra sopra indicata corrisponde proprio alla f p(1)k richiesta dalla normativa,come si evince dalla tabella 11.3.VII. La resistenza caratteristica della sezione in acciaio è così calcolata: R a,k = f p(1)k A Dove A è l area della sezione. 16 Ce.A.S. s.r.l.

17 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti Nel caso in esame risulta quindi: R a,k = = kn La resistenza di progetto della sezione risulterà quindi: R a,d = R a,k / γs In particolare, nel caso in esame: R a,d = / 1.15 = kn Ce.A.S. s.r.l. 17

18 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM Risultati Paratie Plus 2014 Il programma esegue il calcolo della verifica per ogni combinazione di carico selezionabile dall utente. In particolare nel caso A1+M1+R1: Figure 4 Risultati verifiche tiranti La tabella sopra riportata contiene le verifiche di ciascun tirante, per ciascuno stage, raggruppate per Design Assumption. In particolare le colonne della sopracitata tabella contengono: nome tirante stage Resistenza GEO Resistenza STR Sollecitazione da calcolo Ratio o tasso di sfruttamento: rapporto tra min{resistenza GEO; Resistenza STR} / Sollecitazione da calcolo Resistenza: controlla che la sollecitazione da calcolo sia < min{resistenza GEO; Resistenza STR} Gerarchia delle Resistenze: verifica che Resistenza STR < Resistenza GEO 18 Ce.A.S. s.r.l.

19 7/10/2014 5:20:01 PM Verifiche Tiranti Ce.A.S. s.r.l. 19

20 PARATIEPLUS /10/2014 5:20:01 PM 3 EC7 Paratie Plus 2014 permette di effettuare anche la verifica adottando l Eurocodice 7. La logica è esattamente la stessa espressa nel capitolo relativo alle verifiche secondo NTC Le uniche differenze riguardano la gerarchia delle resistenza, che non è prevista a livello di Eurocodice, e l utilizzo dei coefficienti ξa, in quanto non vengono fornite esplicite indicazioni degli stessi nel caso di tiranti d ancoraggio. Figure 5 Definizione delle normative di verifica Come si può vedere nella figura soprastante, nel momento in cui l utente seleziona la normativa EC7, il programma suggerisce un valore unitario del coefficiente ξa3. 20 Ce.A.S. s.r.l.