4. ANALISI DEL COMPORTAMENTO DEL PALO TEORICO CONFRONTATO CON QUELLO REALE EMERSO DALLE PROVE DI CARICO

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1 4. ANALISI DEL COMPORTAMENTO DEL PALO TEORICO CONFRONTATO CON QUELLO REALE EMERSO DALLE PROVE DI CARICO Si vuole ora riportare un confronto relativo all analisi del comportamento del sistema fondazionale ipotizzato teoricamente e quello effettivamente emerso dalle prove di carico. In sede di redazione di progetto esecutivo il consulente geotecnico, basandosi sulle indagini geologiche effettuate in sede di progettazione definitiva, aveva determinato un parametro per il palo ad elica in termini di rigidezza pari a 2.0 t/mm. Il valore è stato assunto per la definizione del modello strutturale della corte, che ha permesso di dimensionare il numero di pali necessari ad assorbire la differenza di carico (fra esistente e previsto in progetto), nell ipotesi di ripartizione del carico permanente, nuovo, in quota parte sulla fondazione esistente (compatibilmente alla sua capacità portante in termini percentuali) ed in quota parte sulla nuova e facendo sì, d altro canto, che il sovraccarico d esercizio fosse totalmente assorbito dalla nuova fondazione a favore della sicurezza. In tal modo si è potuto verificare che le fondazioni esistenti non subiscono un incremento di carico permanente superiore al 5%; d altro canto in prima analisi a ulteriore favore della sicurezza si era assunta l ipotesi che tutto l incremento di carico di competenza delle nuove fondazioni fosse portato dai pali ad elica, senza che la nuova fondazione in c.a. contribuisse alla portanza sul terreno. Poiché il tipo di modellazione spinta richiesta in questa sede ha portato a svolgere un analisi non lineare, è stato necessario considerare un modello più accurato, che considerasse la reale geometria di tutti gli elementi previsti in progetto. A questo punto si è modellata tri-dimensionalmente (nel sistema fondazione) anche la trave di collegamento fra pali e si è rappresentata mediante shells su suolo elastico alla Winckler di valore 0.3 kg/cm 3, come determinato dal consulente geotecnico. Ne è risultato (com era ovvio attendersi) che pure la nuova fondazione contribuisce alla ripartizione dei carichi con la propria rigidezza, per cui l effettivo valore del carico su palo al 100% dello SLE corrisponde a 7.6 t e non 10.5 t, come precedentemente cautelativamente determinato nel trascurare l effetto della fondazione nuova che, ricordiamo, ha uno sviluppo trasversale di 130 cm per tutto il fronte del lato corte (su tre lati e sui due fronti fondazionali).. I pali ad elica sono quindi stati rappresentati mediante legge costitutiva forza-spostamento ricavata dalle diverse prove in situ svolte fra agosto ed ottobre; in particolare mediando per il palo i valori delle prove in situ, si ottiene un riscontro sull entità del valore teorico della molla determinato dal consulente geotecnico in sede di redazione di progetto esecutivo e con cui è stato schematizzato il palo ad elica (pari a 2.0 t/mm), che risulta confrontabile con il valore che deriva dalle prove di carico ed è pari a circa 1.7 t/mm. Pagina 33 di 63

2 5. ANALISI DEL COMPORTAMENTO FONDAZIONALE IN FASE DI ESERCIZIO Ipotizzando lo studio della struttura in fase di esercizio, si analizza il modello di calcolo considerando cautelativamente le situazioni di seguito riassunte e relative ai casi ipotetici in cui il terreno non corrisponda completamente alla stratigrafia rilevata, ma presenti delle locali anomalie stratigrafiche. Si eseguono quindi tre controlli generali della struttura nell ipotesi di: CASO A. Nessun palo ad elica con comportamento anomalo CASO B. Un palo ad elica con cedimento anomalo in corrispondenza di una colonna centrale su ogni lato della corte; CASO C. Due pali ad elica con cedimento anomalo in corrispondenza di due colonne centrali su ogni lato della corte; CASO D. Due pali ad elica con cedimento anomalo in corrispondenza delle colonne d angolo; e per ognuno di essi si vanno a determinare: carichi sui pali; abbassamenti in corrispondenza della sezione di contatto colonna-fondazione esistente; analisi della deformazione differenziale, onde verificare la compatibilità dei cedimenti fondazionali teorici rispetto alla normale funzionalità della struttura relativamente agli impianti ed alla necessaria salvaguardia dell opera per quanto attiene agli intonaci ed alle finiture in genere. In merito alla distorsione angolare si riepilogano di seguito i parametri ed i limiti assunti per gli edifici in muratura: Pagina 34 di 63

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7 Nel caso in esame si tratta di edificio in muratura (non armata), per il quale si definiscono i parametri di riferimento di distorsione seguenti: limite per la rotazione relativa β = Pagina 39 di 63

8 5.1 CASO A. Nessun palo ad elica con comportamento anomalo Il modello prevede di attribuire su ciascun fronte le caratteristiche del palo che è stato provato su quell allineamento, per cui sui 4 fronti della corte si sono rappresentati i pali tipo B-I-L-G, si sottolinea che lungo il lato in cui si considera il palo L è stato provato un palo che si è dimostrato caratterizzato da un comportamento anomalo H, poi attribuito a diversi pali negli altri casi studiati: Caso B-Caso C e Caso D: Pali B Pali L Pali G Pali I I pali sono caratterizzati dalla seguente legge costitutiva: Pagina 40 di 63

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10 Si è eseguita una analisi incrementale per steps successivi con incrementi del carico così previsti: Si sono quindi ottenuti i seguenti grafici: Diagramma dei carichi sui pali Lo step con 100% del carico è il 15 in corrispondenza di tale step si ha un valore di carico di 60 kn Pagina 42 di 63

11 5.1.2 Abbassamenti in corrispondenza della testa palo valutata per tutti gli step di carico Lo step con il 100% del carico è il 15 ed in corrispondenza di tale step si ha un valore di abbassamento di 1.52 mm. Alla luce dei valori determinati con l analisi in fase di esercizio, nella quale si sono considerate le curve caricospostamento risultate dai secondi cicli di prova di carico, si determina la rigidezza del palo, pari a: = 39.4 kkkk mmmm Il valore della rigidezza derivante dall analisi non lineare corrisponde al dato di prova che si ricava dai diagrammi seguenti, dove a 60 kn di carico si ha un valore di 1.5 mm di spostamento: Pagina 43 di 63

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13 5.1.3 Analisi della deformazione differenziale In questo caso l entità del cedimento di 1.52 mm comporta una rotazione relativa (sempre nell ipotesi più cautelativa di fondazione più prossima che NON cede) pari a: δ/l = 1.52 mm / 3800 mm = < dove L è la distanza fra le colonne del portico ed il muro interno alla corte (fondazione più prossima). Dato quanto sopra riportato i limiti prescritti dalla norma sono rispettati ed ampiamente, nel caso di intonaci lesionati (limite di 0.001); in particolare si sottolinea, a ulteriore garanzia dei quanto fatto, che non vi sono (su ogni piano) pareti trasversali alla parete stessa e quindi non esistono pareti interessate da questa deformazione tagliante, onde il relativo rischio di lesione è effettivamente nullo. Come si nota dall immagine sopra riportata non vi sono cedimenti relativi per colonne che stanno sullo stesso lato, ma tutte hanno un comportamento omogeneo sul medesimo allineamento e quindi si esclude qualsiasi cedimento differenziale in facciata. Pagina 45 di 63

14 5.2 CASO B. Due pali ad elica con cedimento anomalo in corrispondenza di una colonna centrale su ogni lato della corte Il modello prevede di attribuire su ciascun fronte le caratteristiche del palo che è stato provato su quell allineamento, per cui sui 4 fronti della corte si sono rappresentati i pali tipo B-I-L-G e almeno un palo tipo H caratterizzato da cedimento anomalo : Pali L Pali B Pali G Pali I Si è eseguita una analisi incrementale per steps successivi con incrementi del carico così previsti: Pagina 46 di 63

15 Si sono quindi ottenuti i seguenti grafici: Diagramma dei carichi sui pali Lo step con 100% del carico è il 15 in corrispondenza di tale step si ha un valore di carico di 60 kn Pagina 47 di 63

16 5.2.2 Abbassamenti in corrispondenza della sezione di contatto colonna fondazione esistente Lo step con 100% del carico è il 15 in corrispondenza di tale step si ha un valore di abbassamento di 1.5 mm Pagina 48 di 63

17 5.2.3 Analisi della deformazione differenziale In questo caso l entità del cedimento di 1.56 mm comporta una rotazione relativa (sempre nell ipotesi più cautelativa di fondazione più prossima che NON cede) pari a: δ/l = 1.56 mm / 3800 mm = < dove L è la distanza fra le colonne del portico ed il muro interno alla corte (fondazione più prossima). Dato quanto sopra riportato i limiti prescritti dalla norma sono rispettati ed ampiamente, nel caso di intonaci lesionati (limite di 0.001); in particolare si sottolinea, a ulteriore garanzia dei quanto fatto, che non vi sono (su ogni piano) pareti trasversali alla parete stessa e quindi non esistono pareti interessate da questa deformazione tagliante, onde il relativo rischio di lesione è effettivamente nullo. Come si nota dall immagine sopra riportata non vi sono cedimenti relativi per colonne che stanno sullo stesso lato, ma tutte hanno un comportamento omogeneo sul medesimo allineamento e quindi si esclude qualsiasi cedimento differenziale in facciata. Pagina 49 di 63

18 5.3 CASO C. Due pali ad elica con cedimento anomalo in corrispondenza di una colonna centrale su ogni lato della corte Il modello prevede di attribuire su ciascun fronte le caratteristiche del palo che è stato provato su quell allineamento, per cui sui 4 fronti della corte si sono rappresentati i pali tipo B-I-L-G e almeno due palo tipo H caratterizzato da cedimento anomalo : Pali B Pali L Pali G Pali I Si è eseguita una analisi incrementale per steps successivi con incrementi del carico così previsti: Pagina 50 di 63

19 Si sono quindi ottenuti i seguenti grafici: Diagramma dei carichi sui pali Lo step con 100% del carico è il 15 in corrispondenza di tale step si ha un valore di carico di 60 kn Pagina 51 di 63

20 5.3.2 Abbassamenti in corrispondenza della sezione di contatto colonna fondazione esistente Lo step con 100% del carico è il 15 in corrispondenza di tale step si ha un valore di abbassamento di 1.6 mm Pagina 52 di 63

21 5.3.3 Analisi della deformazione differenziale In questo caso l entità del cedimento di 1.57 mm comporta una rotazione relativa (sempre nell ipotesi più cautelativa di fondazione più prossima che NON cede) pari a: δ/l = 1.57 mm / 3800 mm = < dove L è la distanza fra le colonne del portico ed il muro interno alla corte (fondazione più prossima). Dato quanto sopra riportato i limiti prescritti dalla norma sono rispettati ed ampiamente, nel caso di intonaci lesionati (limite di 0.001); in particolare si sottolinea, a ulteriore garanzia dei quanto fatto, che non vi sono (su ogni piano) pareti trasversali alla parete stessa e quindi non esistono pareti interessate da questa deformazione tagliante, onde il relativo rischio di lesione è effettivamente nullo. Come si nota dall immagine sopra riportata non vi sono cedimenti relativi per colonne che stanno sullo stesso lato, ma tutte hanno un comportamento omogeneo sul medesimo allineamento e quindi si esclude qualsiasi cedimento differenziale in facciata. Pagina 53 di 63

22 5.4 CASO D. Due pali ad elica con cedimento anomalo in corrispondenza delle colonne d angolo Il modello prevede di attribuire su ciascun fronte le caratteristiche del palo che è stato provato su quell allineamento, per cui sui 4 fronti della corte si sono rappresentati i pali tipo B-I-L-G e almeno due palo tipo H caratterizzato da cedimento anomalo : Pali B Pali L Pali G Pali I Si è eseguita una analisi incrementale per steps successivi con incrementi del carico così previsti: Pagina 54 di 63

23 Si sono quindi ottenuti i seguenti grafici: Diagramma dei carichi sui pali Lo step con 100% del carico è il 15 in corrispondenza di tale step si ha un valore di carico di 59 kn Pagina 55 di 63

24 5.4.2 Abbassamenti in corrispondenza della sezione di contatto colonna fondazione esistente Lo step con 100% del carico è il 15 in corrispondenza di tale step si ha un valore di abbassamento di 1.5 mm Pagina 56 di 63

25 5.4.3 Analisi della deformazione differenziale In questo caso l entità del cedimento di 1.59 mm comporta una rotazione relativa (sempre nell ipotesi più cautelativa di fondazione più prossima che NON cede) pari a: δ/l = 1.59 mm / 3800 mm = < dove L è la distanza fra le colonne del portico ed il muro interno alla corte (fondazione più prossima). Dato quanto sopra riportato i limiti prescritti dalla norma sono rispettati ed ampiamente, nel caso di intonaci lesionati (limite di 0.001); in particolare si sottolinea, a ulteriore garanzia dei quanto fatto, che non vi sono (su ogni piano) pareti trasversali alla parete stessa e quindi non esistono pareti interessate da questa deformazione tagliante, onde il relativo rischio di lesione è effettivamente nullo. Come si nota dall immagine sopra riportata non vi sono cedimenti relativi per colonne che stanno sullo stesso lato, ma tutte hanno un comportamento omogeneo sul medesimo allineamento e quindi si esclude qualsiasi cedimento differenziale in facciata. 5.5 CONCLUSIONI Come si evince dalle analisi sopra riportate, anche nel caso in cui sui lati vi siano coppie di pali con cedimento superiore a quello atteso, il valore della deformazione differenziale non varia ed è all interno del range normativo stabilito, per cui si escludono danni o lesioni alle strutture secondarie dei piani superiori. Pagina 57 di 63

26 6. CONSIDERAZIONI FINALI SUL CONFRONTO FRA IPOTESI DI PROGETTO E COMPORTAMENTO REALE DEI PALI AD ELICA Le analisi puntuali sul comportamento dei pali ad elica condotte e riassunte nei capitoli precedenti sono state svolte con l obiettivo di verificare le ipotesi progettuali assunte in sede esecutiva, sulla scorta delle campagne geognostiche condotte dallo studio Conte e Pegorer nel mese di luglio 2009 basate su: 2 sondaggi geognostici spinti a 30 m di profondità, con esecuzione di Standard Penetration Test in corrispondenza dei livelli sabbiosi, prelievo di 2 campioni indisturbati per sondaggio, con esecuzione di prove di laboratorio per la caratterizzazione completa dei livelli argillosi, nonché certificare il comportamento del sistema fondazionale finale anche alla luce dei risultati della campagna di prove in situ svolta dall Impresa (con il supporto della ditta Metralab srl) fra agosto e ottobre 2014, campagna pianificata al fine del collaudo dei pali ai sensi delle NTC 2008 e s.m.i. Si sono scelti, come oggetto di prova di carico, pali ad elica in posizioni diverse all interno della corte, in particolare si è indagato il comportamento di un palo per ogni lato, come da planimetria seguente, così da avere un quadro complessivo e compiuto del comportamento di tutto il sistema fondazionale nel suo assieme: Da alcune prove è emerso che il comportamento del palo si stabilizza ai valori teorici di cedimento solo a seguito di un primo ciclo di carico spinto fino al 100% del valore allo SLE, mentre il comportamento al 150% del carico SLE corrispondente al secondo ciclo definito per il collaudo risulta confermare i valori teorici forniti per il riscontro alla prova in Pagina 58 di 63

27 situ e quindi quanto previsto in sede progettuale nel dimensionamento originale. In sostanza nel corso delle prove si è manifestato un cedimento residuo del palo, al primo ciclo di carico, superiore a quello attendibile, molto probabilmente per mancata richiusura del terreno mobilitato nel corso dell infissione del palo e/o per anomalie stratigrafiche che si discostano parzialmente da quanto rilevato nel corso della campagna geognostica del L analisi delle fasi esecutive esplicitate nella relazione di calcolo e nelle tavole esecutive depositate presso lo sportello unico del Comune esclude la necessità di prevedere una attività specifica per il solo precarico dei pali isolati. Infatti lo studio analitico delle fasi operative, previste nel progetto esecutivo per la realizzazione del rinforzo fondazionale, attuato oggi con la modellazione ad elementi finiti e riportato integralmente nella presente relazione consente di determinare il carico a cui i pali sono sottoposti in questa fase provvisoria, grazie anche alla puntuale analisi nello step provvisorio di sospensione delle colonne (per la creazione del by-pass di collegamento fra la fonda nuova e quella esistente) in cui i carichi permanenti e la colonna in pietra trovano contrasto sulla trave di fondazione collegata ai pali ad elica mediante i martinetti provvisori. Il carico che si trasferisce provvisionalmente alle coppie di pali in corrispondenza delle colonne è relativo a tutto il carico permanente che attualmente grava sulla fondazione esistente della corte. Tale carico, come risulta dalle analisi non lineari condotte ed ampiamente argomentate nei capitoli precedenti della presente relazione tecnica, è confrontabile con quello a cui i pali sono stati sottoposti nel primo ciclo delle prove di carico di collaudo e corrisponde a tutto il carico a SLE di progetto. Ciò è possibile perché, in fase finale, i carichi totali si distribuiscono in quota parte fra le fondazioni esistenti e quelle nuove, in base alle reciproche rigidezze. Infatti il tipo di analisi non lineare condotta in questa sede analizza il comportamento valutando le effettive ripartizioni dei carichi in base alle rigidezze su pali ad elica e su trave di fondazione in c.a., trascurata a favore di sicurezza in fase di redazione del progetto esecutivo, e fondazione esistente. Concludendo le fasi esecutive per la realizzazione dei by-pass, nelle modalità esplicitate nel progetto esecutivo depositato e qui analizzate e descritte in dettaglio, consentono di confermare integralmente, grazie al sovraccarico provvisorio sui pali per lo step di sospensione delle colonne, le ipotesi progettuali relative al comportamento della nuova fondazione e dei nuovi pali ad elica espresse nella relazione di calcolo depositata agli atti S-RC- 01.Relazione di calcolo delle strutture. Il palo nella fase finale si comporterà secondo le leggi (cedimento-deformazione) ipotizzate ed attese in sede di redazione di progetto esecutivo. In relazione all influenza del palo a rigidezza inferiore si precisa che il comportamento fondazionale globale non risente né del numero, né della posizione, né dell eventuale aggregazione a gruppi dei pali anomali. Tale affermazione trova conforto nelle tre analisi condotte, dove si sono ipotizzate posizioni diverse e differenti accoppiamenti dei pali anomali, come si evince dalle immagini contenute nei paragrafi della presente relazione che si riportano nel seguito con evidenziato il comportamento dei pali anomali congruente con il comportamento dei pali normali : Pagina 59 di 63

28 CASO A (pag 42): CASO B (pag 47): Pagina 60 di 63

29 CASO C (pag 51): Pagina 61 di 63