CITTA' DI GALATINA Provincia di Lecce Regione Puglia PROGETTO DI INTERVENTO DI RISTRUTTURAZIONE, ADEGUAMENTO A NORMA IGIENICO- SANITARIO, VV.F. E M E S S A I N S IC U R E Z Z A I S T ITUTO C OM P R E N S I V O POLO 1 in piazza Cesari - GALATINA RELAZIONE GEOTECNICA E SULLE FONDAZIONI GRUPPO DI LAVORO Progettazione: Arch. Rita Taraschi Responsabile Procedimento: geom. Daniele Grappa Assistenza alla progettazione (Collaboratore tecnico per redazione elaborati grafici): geom. Nico Serafino Cordinamento sicurezza in fase di progettazione: Arch. Rita Taraschi Collaborazione per predisposizione atti amministrativi: Massimo Quida Supporto amministrativo: Alfonso Preste Data: 10 Settembre 2013
I. Indice I. Indice... 1 II. Norme specifiche... 2 1. Premessa... 4 2. Inquadramento Geografico-Geomorfologico... 5 3. Caratterzzazione meccanica dei terreni... 5 3.1. Caratterizzazione geotecnica... 5 3.2. Caratterizzazione sismica dei terreni... 6 4. Schematizzazione della struttura... 7 4.1. Premessa... 7 4.2. Caratteristiche dei materiali... 7 4.3. Analisi dei carichi... 8 4.4. Azioni sismiche... 8 5. Definizione e criteri di calcolo geotecnico...10 5.1. Definizione del carico limite per fondazioni dirette...10 5.2. Definizione del carico limite per fondazioni indirette...11 5.3. Criteri di analisi e verifica del complesso terreno - fondazione...14 6. Analisi delle strutture...20 6.1. Premessa...20 6.2. Ipotesi di calcolo e metodi di verifica...20 6.3. Combinazioni di carico...21 6.4. Criteri di verifica per le sezioni in c.a. ed in acciaio...22 6.5. Calcoli automatici e descrizione della modellazione...23 9. Conclusioni...24 Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 1
II. Norme specifiche Nella stesura della presente relazione si sono seguite le indicazioni contenute nella normativa vigente. In particolare si sono considerate le seguenti normative: NORME GENERALI RELATIVE ALLE COSTRUZIONI Legge 2 Febbraio 1974 N 64 Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche ; Legge 5 Novembre 1971 N 1086 Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio, normale e precompresso ed a struttura metallica ; D.M. LL.PP. 14 Gennaio 2008 - Norme tecniche per le costruzioni ; Circolare del M.M. LL.PP. n 617 del 02.02.09 - Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D M. del 14.01.2008 ; CARICHI E SOVRACCARICHI D.M. LL.PP. 14 Gennaio 2008 Norme tecniche per le costruzioni ; Circolare del M.M. LL.PP. n 617 del 02.02.09 Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D M. del 14.01.2008 ; CNR-DT 207/2008 Istruzioni per la valutazione delle azioni e degli effetti del vento sulle costruzioni ; STRUTTURE IN C.A. D.M. LL.PP. 14 Gennaio 2008 Norme tecniche per le costruzioni ; Circolare del M.M. LL.PP. n 617 del 02.02.09 Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D M. del 14.01.2008 ; UNI ENV 1992-1-1:2005 Eurocodice 2 - Progettazione delle strutture in calcestruzzo. Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici ; UNI ENV 13670-1:2001 Esecuzione di strutture di calcestruzzo - Requisiti comuni ; STRUTTURE IN ACCIAIO CNR 10029/87 Costruzioni di acciaio ad elevata resistenza: istruzioni per il calcolo, l'esecuzione, il collaudo e la manutenzione ; UNI ENV 1993-1-1 / 1994/A1: 1998 Eurocodice 3 - Progettazione delle strutture in acciaio. Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici :; UNI ENV 1090-1 / 2001 Esecuzione di strutture in acciaio: Regole generali e regole per gli edifici ; D.M. LL.PP. 14 Gennaio 2008 - Norme tecniche per le costruzioni ; Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 2
Circolare del M.M. LL.PP. n 617 del 02.02.09 - Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D M. del 14.01.2008 ; SISMICA Legge 2 Febbraio 1974 n.64 : Provvedimenti per le costruzioni, con particolari prescrizioni per le zone sismiche ; D.M. LL.PP. 14 Gennaio 2008 Norme tecniche per le costruzioni ; Circolare del M.M. LL.PP. n 617 del 02.02.09 Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D M. del 14.01.2008 ; FONDAZIONI OPERE GEOTECNICHE UNI EN 1536:2003 Esecuzione di lavori geotecnici speciali - Pali trivellati ; D.M. LL.PP. 14 Gennaio 2008 Norme tecniche per le costruzioni ; Circolare del M.M. LL.PP. n 617 del 02.02.09 Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D M. del 14.01.2008 ; CARATTERISTICHE DEI MATERIALI D.M. LL.PP. 14 Gennaio 2008 Norme tecniche per le costruzioni ; Circolare del M.M. LL.PP. n 617 del 02.02.09 Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D M. del 14.01.2008 ; UNI ENV 206-1:2006 Calcestruzzo - Prestazioni, produzione, posa in opera e criteri di conformità ; UNI 9858 Maggio 2005 Calcestruzzo. Prestazioni, produzione, posa in opera e criteri di conformità ; UNI EN 197-1:2007 Cemento - Parte 1: Composizione, specificazioni e criteri di conformità per cementi comuni ; UNI EN 197-2:2007 Cemento - Valutazione della conformità ; UNI EN 1008:2003 Acqua d'impasto per il calcestruzzo - Specifiche di campionamento, di prova e di valutazione dell'idoneità dell'acqua, incluse le acque di ricupero dei processi dell'industria del calcestruzzo, come acqua d'impasto del calcestruzzo ; UNI ENV 10080 Maggio 1997 Acciaio per cemento armato - Armature per cemento armato saldabili nervate Condizioni tecniche di fornitura per barre, rotoli e reti saldate ; UNI EN 12620:2008 Aggregati per calcestruzzo ; UNI 11104:2004 Calcestruzzo - Specificazione, prestazione, produzione e conformità - Istruzioni complementari per l'applicazione della EN 206-1 ; UNI ENV 10020/2000 Definizione e classificazione dei tipi di acciai ; Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 3
1. Premessa La presente relazione è parte integrante del progetto strutturale relativo al completamento e messa a norma dell Istituto Scolastico Comprensivo sito in Galatina alla piazza Fortunato Cesari. Nel seguito si riportano tutte le considerazioni inerenti le opere di fondazione e di contenimenti relative alle sovrastrutture; il progetto di tutti gli interventi di seguito esposti è stato eseguito in ottemperanza alle cogenti Norme Tecniche sulle Costruzioni di cui al D.M. 14.01.2008 di seguito riportato come NTC08, avendo adottato la metodologia di verifica agli Stati Limite. Allo scopo, si è analizzata la campagna di caratterizzazione geognostica e geotecnica del sito, costituita da sondaggi geognostici a carotaggio continuo, campionatura di provini indisturbati per prove meccaniche di laboratorio e prove penetrometriche. Il tutto viene riportato nella relazione geologica facente parte integrante del progetto. Nel seguito della presente si riportano alcune delle considerazioni, in richiamo da suddetta relazione, al fine di esemplificare il contenuto delle analisi svolte nella stesura del progetto. Per il calcolo e la verifica delle nuove fondazioni in c.a. presenti del tipo indirette, alla luce delle indicazioni della normativa vigente, si è proceduto mediante modelli semplificati. Per tali analisi sono state considerate le azioni di carattere gravitazionale derivanti dai pesi propri e dai sovraccarichi permanenti, dai sovraccarichi accidentali per le diverse aree in oggetto, oltre alle azioni orizzontali da sisma, derivanti tutte dal modello FEM della sovrastrutttura. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 4
2. Inquadramento Geografico-Geomorfologico Il complesso è sito nel territorio comunale di Galtina (Le). Per ulteriori specifiche inerenti la natura dei terreni, e relativamente all inquadramento geo-morfologico del sito, si rimanda alla relazione geologica specialistica, così come per le considerazioni inerenti il rischio idrogeologico e geologico dell area. Nel complesso, il terreno di fondazione si può schematizzare in maniera omogenea come un limo argilloso, a venti le caratteristiche geomeccaniche riportate in seguito. 3. Caratterzzazione meccanica dei terreni 3.1. Caratterizzazione geotecnica Con riferimento alle indagini geologiche contenute nella Relazione Geologica è possibile dedurre i parametri geomeccanici del sito in oggetto. La stratigrafia tipologica deducibile dalla relazione specialistica, dall alto geometrico verso il basso, è composta da: - Strato 1 - Terreno di riporto spessore variabile compreso tra 0.00 1.00m - Strato 2 Sabbie limose spessore variabile ma mediamente compreso tra 2.50 3.50m - Strato 3 Limo argilloso spessore non definito Dalla lettura dei parametri meccanici, ed assumendo valide le ipotesi di Coulomb sulla meccanica dei terreni, si assumono ai fini del progetto i seguenti parametri: - Strato 1 Peso specifico del terreno g t =14.0kN/m 3, angolo di attrito f =0.0, coesione c=0.0 MPa - Strato 2 Peso specifico del terreno g t =16.5kN/m 3, angolo di attrito f =27.0, coesione c=0.0 MPa - Strato 3 Peso specifico del terreno g t =20.0kN/m 3, angolo di attrito f =10.0, coesione non drenata c u =0.12 MPa Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 5
3.2. Caratterizzazione sismica dei terreni Con riferimento alle prospezioni geologiche effettuate ed alle indicazioni contenute in norma, è stato possibile classificare la categoria di sottosuolo del sito in oggetto, al fine di determinare gli effetti di amplificazione sismica locale dovuti alle conformazioni geologiche presenti. Stante le ricostruzioni stratigrafiche effettuate e le prove in situ di caratterizzazione meccanica eseguita, il sottosuolo si può classificare come categoria C, e cioè per terreni a grana fina mediamente consistenti con spessori superiori ai 30.0 m, e caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V s,30 compresi tra 180m/s e 360 m/s. Sulla base dell andamento clivometrico della zona, la zona si classifica come categoria topografica T1, tipica delle zone pianeggianti con pendii e rilievi aventi angolo inferiore a 15 o pendenze non superiori al 25%. Per la definizione dei parametri caratteristici che influenzano gli spettri di risposta elastico e gli spettri di progetto, da utilizzare nelle analisi sismiche, si rimanda alla Relazione di Calcolo Pa rte Generale, mentre per la definizione delle sovraspinte indotte dal sisma si rimanda al capitolo successivo. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 6
4. Schematizzazione della struttura 4.1. Premessa In questo paragrafo vengono riportate, nell ordine, le caratteristiche dei materiali adottati, l analisi dei carichi per le diverse destinazioni d uso ed il calcolo delle forze sismiche nonché le ipotesi di calcolo alla base delle verifiche. 4.2. Caratteristiche dei materiali 4.2.1. Conglomerato di classe di resistenza C20/25 - R CK 25 MPa (per sistemazioni esterne) - Modulo elastico (convenzionale) E cm fcm = 22000 10 0.3 = 30200.0 MPa - Coefficiente di Poisson (cls non fessurata) n = 0.20 - Resistenza cilindrica media f cm = 0.83 x R ck + 8 = 28.75 MPa - Resistenza cilindrica caratteristica f ck = 0.83 x R ck = 23.86 MPa - Resistenza media a trazione semplice f ctm = 0.30x (f CK ) 2/3 = 2.48 MPa - Resistenza caratteristica a trazione semplice f ctkm = 0.7x f ctm = 1.74 MPa - Resistenza media a trazione per flessione f ctm,f = 1.2x f ctm = 2.98 MPa Diagramma di calcolo sforzi deformazioni ottenuto con diagramma parabola-re ttangolo: a (alfa) = 0,85 e c (epsilon limite) e c1 = 0.20 %. e c2 = 0.35 %. 4.2.2. Conglomerato di classe di resistenza C25/30 - R CK 30 MPa (per opere di fondazione platee, plinti e travi di fondazione) - Modulo elastico (convenzionale) E cm fcm = 22000 10 0.3 = 31450.0 MPa - Coefficiente di Poisson (cls non fessurata) n = 0.20 - Resistenza cilindrica media f cm = 0.83 x R ck + 8 = 32.90 MPa - Resistenza cilindrica caratteristica f ck = 0.83 x R ck = 24.90 MPa - Resistenza media a trazione semplice f ctm = 0.30x (f CK ) 2/3 = 2.59 MPa Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 7
- Resistenza caratteristica a trazione semplice f ctkm = 0.7x f ctm = 1.81 MPa - Resistenza media a trazione per flessione f ctm,f = 1.2x f ctm = 3.11 MPa Diagramma di calcolo sforzi deformazioni ottenuto con diagramma parabola-re ttangolo: a (alfa) = 0,85 e c (epsilon limite) e c1 = 0.20 %. e c2 = 0.35 %. 4.2.3. Acciaio per c.a. B450C saldabile - Modulo elastico (convenzionale) E s = 206000 MPa - Tensione di rottura f yt = 540.00 MPa - Tensione di snervamento f yk = 450.00 MPa - Allungamento A gt,k 7.5% diagramma elastico-perfettamente plastico: f yt e s (epsilon limite) = 1.15 < 1. 35. f yk Tensioni tangenziali di aderenza: - Barre ad aderenza migliorata fbd = 2.25 f ctkm / γ c = 2.52 MPa 4.3. Analisi dei carichi Relativamente alle analisi dei carichi agenti sulle strutture, si rimanda al rispettivo paragrafo della Relazione di Calcolo Pa rte Generale. 4.4. Azioni sismiche 4.4.1. Premessa Relativamente alle opere di fondazione, per il calcolo delle sollecitazioni indotte dalle azioni sismiche, la normativa vigente prevede diversi procedimenti atti a definire la massima sollecitazione agente, compatibilmente sia con la gerarchia delle resistenze della struttura, che con le massime azioni previste in campo elastico. Ai fini della valutazione della sicurezza sulla scorta di quanto definito nella normativa vigente, si rimanda al relativo capitolo contenuto nella Relazione di Calcolo Parte Generale per la definizione della zonizzazione sismica, del periodo di riferimento V R Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 8
delle strutture, e di tutti gli altri parametri necessari per individuare la P.A.G. relativa al sito in oggetto ed allo stato limite considerato. Relativamente alla stabilità dei terreni nei confronti di fenomeni di liquefazione, è possibile escludere tale verifica, in quanto si ottemperano tutte le disposizioni di cui al punto 7.11.3.4.2 del citato D.M. del 2008, e si rimanda alla Relazione Geologica facente parte integrante della documentazione di progetto. 4.4.2. Opere di fondazione Fondazioni dirette Il progetto delle opere di fondazione deve essere realizzato unitamente al progetto delle sovrastrutture presenti. Nel caso in oggetto, trattasi della platea di fondazione diretta delle opere di sistemazione esterne, realizzate completamente giuntate rispetto alle adiacenti strutture del complesso sportivo. Pertanto, secondo quanto contenuto al capitolo 7.11 del citato D.M. del 2008, e con particolare riferimento alle fondazioni dirette, la normativa prevede l utilizzo di metodi di calcolo pseudostatici per il calcolo della resistenza del complesso terrenofondazioni, da confrontare, introducendo gli opportuni fattori di sicurezza, con le azioni derivanti dalla sovrastruttura derivanti da modelli di calcolo sia dinamici che statici equivalenti. Nel caso specifico, le azioni di natura sismica sono quelle derivanti dalle masse in elevazione eccitate nel caso di azioni sismiche, ed opportunamente ridotte in funzione del fattore di struttura definito per la struttura stessa, in accordo con quanto riportato nella relazione di calcolo. 4.4.3. Opere di fondazione Fondazioni indirette con pali in c.a. trivellati Nel caso in oggetto si tratta delle opere di fondazione della struttura in c.a. ed acciaio costituenti il complesso sportivo. Secondo quanto contenuto al capitolo 7.11 del succi ta to NTC08, e con particolare riferimento alle fondazioni indirette, la normativa prevede l utilizzo di metodi di calcolo pseudostatici per il calcolo della resistenza del complesso terreno-fondazioni, da confrontare, introducendo gli opportuni fattori di sicurezza, con le azioni derivanti dalla sovrastruttura derivanti da modelli di calcolo sia dinamici che statici equivalenti. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 9
5. Definizione e criteri di calcolo geotecnico 5.1. Definizione del carico limite per fondazioni dirette La verifica a carico limite della fondazione è stata eseguita in condizioni drenate ed in termini di tensioni effettive, facendo riferimento alla nota formula trinomia di Terzaghi. q lim = ζ ξ N γ D + ζ ξ N c + ζ ξ γ q q q 1 c c c γ γ 2 B 2 in cui i parametri indicati rappresentano: g 1 = il peso dell unità di volume del terreno presente al di sopra del piano di posa della fondazione; g 2 = il peso dell unità di volume del terreno presente al di sotto del piano di posa della fondazione. In questo caso γ 1 coincide con γ 2 ; D = la profondità del piano di posa delle travi rovesce; B = la larghezza della fondazione; N q, N c, Ng = coefficienti tabellati in funzione dell angolo di attrito del terreno presente al di sotto del piano di posa; ζ q, ζ c, ζ g = coefficienti correttivi di forma; essi dipendono dalla lunghezza L e dalla larghezza B della fondazione; ξ q, ξ c, ξ g = coefficienti correttivi di inclinazione del carico; essi dipendono dalla lunghezza L e dalla larghezza B della fondazione, dall entità dei carichi verticale ed orizzontale agenti, dalla coesione e dall angolo di attrito del terreno presente al di sotto del piano di posa; In particolare, per la determinazione del carico verticale di esercizio, si pone: q v = [ N + P trave ] / (L B) dove N = Risultante degli sforzi normali agenti sulla fondazione nella condizione di carico considerata; P trave = Peso proprio della trave di fondazione; L = Lunghezza della di fondazione; B = Larghezza della fondazione. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 10
Per la determinazione del carico orizzontale di esercizio, pari a: q h = (T)/(L B) in cui: T = Risultante degli sforzi di taglio agenti sulla fondazione nella condizione di carico considerata; L = Lunghezza della fondazione; B = Larghezza della fondazione Per tener conto dell eccentricità del carico viene considerata, ai fini del calcolo, una fondazione di dimensioni ridotte pari a: L = ( L 2 e L ) B = ( B - 2 e B ) con e L ed e B eccentricità del carico nelle due direzioni. In appendice alla presente, si riporta la determinazione del carico limite per la platea in c.a. e le relative verifiche, sia per il controllo delle pressioni limite di contatto, che per la verifica di resistenza dell elemento fondale. 5.2. Definizione del carico limite per fondazioni indirette 5.2.1. Premessa Per la valutazione del carico limite si fa riferimento alla caratterizzazione geotecnica del sottosuolo di cui ai paragrafi precedenti. In particolare nel seguito si riporta sia la determinazione del calcolo della capacità portante del micropalo, sia per azioni verticali, secondo un modello alla Berezantzev, che orizzontali, secondo la teoria di trave su suolo elastico alla Winkler. 5.2.2. Calcolo della capacità portante verticale dei pali La capacità portante del palo è data dai contributi della resistenza laterale e della resistenza alla punta. Genericamente, la resistenza laterale R L è data da: R L = π d palo s L s con: Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 11
L s d palo s = lunghezza del palo = diametro efficace del palo = resistenza laterale Trattandosi di pali trivellati si adottano si adottano i coefficienti presenti nel Viggiani per il calcolo della resistenza laterale, adottanto i parametri riduttivi k (dipendente dalla tipologia di palo utilizzato) e m (coefficiente di attrito laterale). Nel caso di terreni coesivi in condizioni non drenate, si adotta s = a c u dove a rappresenta un aliquota dell attrito dipendente dalla natura del terreno e dal tipo di palo utilizzato. La resistenza unitaria alla punta r P è valutata secondo la teoria di Berezantsev - Vesic, relativa ai pali di medio diametro, come: r P = N σ q VL + N c c Nel caso di condizioni non drenate, posto c = c u e f = 0, avremo: r P = σ VL + N c c u Dati i coefficienti parziali di sicurezza, la portata verticale, in condizioni di palo compresso allo stato limite ultimo (R vert ) ed in condizione di palo teso (R vert,t ) con i coefficienti delle azioni, dei parametri geotecnica e delle resitenze, è data da: R vert R = γ P P R + γ Dato che il peso proprio del palo vale: L L R vert, T R = γ L LT Ppalo π φ = 4 2 palo γ cls γ G1 la resistenza massima verticale, al netto del peso proprio del palo, vale in definitiva: R vert = Rvert Ppalo R vert, T = Rvert, T + Ppalo 5.2.3. Calcolo della capacità portante orizzontale dei pali La capacità portante orizzontale del palo viene definita considerando il palo immerso in un mezzo alastico lineare, secondo la teoria della trave su suolo elastico, adottando ai fini della formulazione, un valore pressoché costante della costante elastica del terreno, denominata costante di sottofondo. L equazione differenziale della linea elastica del palo è data da: Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 12
in cui: Comune di Galatina 4 d y EJ 4 dx + Kby = 0 E = modulo elastico del micropalo J = momento di inerzia del palo K = costante di sottofondo B = larghezza efficace del palo (assunta pari ad 1.5 volte il diametro del palo) La soluzione dell equazione differenziale conduce alla determinazione di un parametro denominato lunghezza elastica L 0, ca ra tteristico della curva sinusoidale smorzata soluzione dell equazione. La formulazione analitica di tale parametro è la seguente: L = 0 4 4EJ Kb Osserviamo che al disotto della lunghezza elastica, le deformazioni del palo, e quindi le sollecitazioni corrispondenti, tendono a smorzare rapidamente, risultando così praticamente indipendenti dalla reale lunghezza del micropalo. In particolare, nel caso in cui il vincolo in testa al palo si possa schematizzare come un incastro scorrevole (tale ipotesi trova conforto nel fatto che il palo è vincolato rigidamente alla fondazione sovrastante, che si può assumere nullo l attrito fondazione terreno, nel caso di azioni sismiche, e che per effetto della rigidezza del complesso terreno struttura fondale struttura in elevazione la fondazione stessa non possa ribaltarsi) è possibile correlare il valore massimo del momento flettente nel palo, posto nella sezione di sommità, al taglio medio agente sul palo stesso, secondo la presente: M max V = L 2 sd 0 In appendice alla presente si riporta il calcolo del carico limite del micropalo, sia per azioni verticali che orizzontali, e la verifica dello stesso, sia per la condizione GEO di verifica geotecnica, che STR, per la verifica di resistenza della sezione. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 13
dove E d 5.3. Criteri di analisi e verifica del complesso terreno - fondazione 5.3.1. Premessa In generale, per ogni stato limite deve essere verificata la condizione: Ed R d rappresenta l insieme amplificato delle azioni agenti, ed R d l insieme delle resistenze, queste ultime corrette in funzione della tipologia del metodo di approccio al calcolo eseguito, della geometria del sistema e delle proprietà meccaniche dei materiali e dei terreni in uso. Nel caso in oggetto, è necessario definire i diversi approcci progettuali in funzione del tipo di opera geotecnica interessata, trattandosi di opere fondazioni dirette per le opere di sistemazioni esterne e di sostegno e fondazioni indirette un pali in c.a. per la struttura del centro polisportivo. A secondo del approccio perseguito, sarà necessario applicare dei coefficienti di sicurezza o amplificativi, a secondo si tratti del calcolo delle caratteristiche di resistenza o delle azioni agenti. In particolare, in funzione del tipo di verifica da eseguire, avremo, per le azioni derivanti da carichi gravitazionali, i seguenti coefficienti parziali: Carichi Coefficiente parziale g F (o g E ) EQU (A1) STR (A2) GEO Permanenti g G1 0.9 1.1 1.0 1.3 1.0 Perm. Non strutturali g G2 0.0 1.5 0.0 1.5 0.0 1.3 Variabili g Q,i 0.0 1.5 0.0 1.5 0.0 1.3 Tabella n 2 Coefficienti parziali per le azioni o per l effetto delle azioni Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 14
Ai fini delle resistenze, in funzione del tipo di verifica da eseguire, il valore di progetto può ricavarsi in base alle indicazioni innanzi riportate. Parametro Tangente dell angolo di resistenza f Coefficiente Parametro di parziale M1 M2 riferimento g M tan f K g f 1.00 1.25 Coesione efficace c K g c 1.00 1.25 Resistenza non drenata C uk g cu 1.00 1.40 Peso dell unità di volume g t g g 1.00 1.00 Tabella n 3 Coefficienti parziali per le azioni o per l effetto delle azioni Dalla visura dei coefficienti, è possibile definire le caratteristiche meccaniche del terreno in funzione del tipo di approccio. In particolare avremo: Metodo M1 - Strato 1 Peso specifico del terreno g t =14.0kN/m 3 Angolo di attrito f =0 Coesione c=0 MPa - Strato 2 Peso specifico del terreno g t =16.5kN/m 3 Angolo di attrito f =27 Coesione c=0.0 MPa - Strato 3 Peso specifico del terreno g t =20.0kN/m 3 Angolo di attrito f =10 Coesione non drenata c u =0.12 MPa Metodo M2 - Strato 1 Peso specifico del terreno g t =14.0kN/m 3 Angolo di attrito f =0 Coesione c=0 MPa - Strato 2 Peso specifico del terreno g t =16.5kN/m 3 Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 15
Angolo di attrito f =22.18 Coesione c=0.0 MPa - Strato 3 Peso specifico del terreno g t =20.0kN/m 3 Angolo di attrito f =8.03 Coesione non drenata c u =0.086 MPa Relativamente alla definizione dei coefficienti di resistenza R, la norma rimanda alle diverse tipologie di opere geotecniche, secondo quanto riportato nel seguito della presente. 5.3.2. Fondazioni dirette Platea in c.a. Relativamente alla opere di fondazione dirette, la normativa cogente indica, per le verifiche relative al complesso terreno fondazione, due differenti approcci progettuali: il primo definto per le verifiche agli SLU di tipo geotecnica (GEO) mentre un secondo approccio per le verifiche di natura strutturale (STR). Trattandosi di opere di fondazione dirette, dopo aver determinato e corretto i diversi parametri geotecnici caratteristici del sottosuolo, ed a seguito della determinazione del carico limite della fondazione, si applica, ai fini della verifica, un ulteriore coefficiente di sicurezza, funzione della metodologia di analisi e calcolo perseguita e del tipo di verifica condotta, secondo le indicazioni contenute nella tabella n 4. Verifica Coefficiente parziale R1 Coefficiente parziale R2 Coefficiente parziale R3 Capacità portante g R = 1.00 g R = 1.80 g R = 2.30 Scorrimento g R = 1.00 g R = 1.10 g R = 1.10 Tabella n 4 Coefficienti parziali g R per le verifiche agli stati limite ultimi per fondazioni superficiali Le verifiche, riportate nel seguito della presente, saranno effettuate nei confronti dei seguenti stati limite e con gli approcci metodologici di fianco riportati. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 16
SLU di tipo Geotecnico Strutturale Approccio 2 - STR1 Verifica degli elementi di fondazione A1+M1+R3 SLU di tipo Geotecnica Approccio 1 - GEO Collasso per carico limite del complesso A1+M1+R3 - GEO Collasso per scorrimento sul piano di posa A1+M1+R3 - GEO Stabilità globale della struttura A1+M1+R3 SLE di tipo Geotecnico Approccio 1 - SLD Stato limite di danno A1+M1+R3 Si osserva che ai fini della verifica del collasso per carico limite del complesso terreno-fondazione, l utilizzo dell Approccio 2, con combinazione A1+M1+R3 conduce ad un valore del carico limite maggiore dell Approccio 1 con combinazione A2+M2+R2. Relativamente alle verifiche di resistenza e di esercizio relative agli elementi costituenti il sistema fondale, si rimanda a quanto contenuto in appendice alla presente. In appendice alla presente si riporta il calcolo del carico limite per la fondazione diretta sulla scorta delle definizioni in precedenza riportate, assumendo ai fini dei calcoli i parametri caratteristici addietro riportati. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 17
5.3.3. Fondazioni indirette Plinti in c.a. su pali Relativamente alle fondazioni indirette costituite da plinti e/o platee su pali in c.a., la normativa cogente indica quali debbano essere gli approcci progettuali al fine di perseguire i prestabiliti livelli di funzionalità, di stabilità e sicurezza. In particolare indica quali debbano essere gli approcci progettuali e le relative combinazioni per le verifiche agli SLU di tipo geotecnica (GEO) e per le verifiche di natura strutturale (STR). Per la definizione dei parametri geotecnica da adottare, e dei moltiplicatori dei carichi, si rimanda ai paragrafi precedenti, mentre per la definizione dei coefficienti di sicurezza, in funzione della metodologia di analisi e calcolo perseguita e del tipo di verifica condotta, si rimanda alle precedenti indicazioni ed alle seguenti tabelle. Ai fini della determinazione del valore di progetto R vert della resistenza del singolo palo di fondazione, è necessario considerare, in funzione della tipologia di approccio progettuale prescelto, il coefficiente parziale di sicurezza definito dalla normativa, secondo la tabella riportata di seguito. Resistenza del palo Simbolo Pali trivellati g R (R1) (R2) (R3) Resistenza alla punta g P 1.00 1.70 1.35 Resistenza laterale (in compressione) g L 1.00 1.45 1.15 Resistenza laterale (in trazione) g LT 1.00 1.60 1.25 Tabella n 7 Coefficienti parziali g R da applicare alle resistenze caratteristiche Relativamente alle verifiche delle fondazioni indirette nei confronti delle azioni assiali, le stesse saranno effettuate nei confronti dei seguenti stati limite e con gli approcci metodologici di seguito riportati. SLU di tipo Geotecnica Approccio 2 - GEO Collasso per raggiungimento del carico limite vert. A1+M1+R3 Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 18
Relativamente alla definizione e calcolo del carico limite laterale, si utilizza come metodo di calcolo l analisi di trave elastica su suolo elastico riportato in precedenza, ed i seguenti coefficienti di resistenza. Resistenza del palo Simbolo Pali trivellati g R (R1) (R2) (R3) Resistenza laterale g P 1.00 1.60 1.30 Tabella n 8 Coefficienti parziali g R da applicare alle resistenze caratteristiche - GEO Collasso per raggiungimento del carico limite oriz. A1+M1+R3 Nel prosieguo della presente si riportano le verifiche di resistenza e di esercizio maggiormente significative concernenti le opere di fondazione. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 19
6. Analisi delle strutture 6.1. Premessa L analisi delle strutture si effettua attraverso una modellazione spaziale agli elementi finiti, idealizzando la reale struttura, in un insieme di elementi di calcolo; definite le proprietà intrinseche dei materiali, ed assegnando a ciascuna delle parti del modello le proprietà geometriche e meccaniche che gli competono, si applicano ad ognuna parte del modello le azioni competenti, siano esse di tipo gravitazionale, derivanti quindi dai pesi propri, dalle finiture, dai sovraccarichi accidentali in funzione delle destinazioni d uso delle aree, e le azioni derivanti dalle azioni meteoriche (vento, neve ed escursioni termiche). A tali azioni si aggiungono quelle derivanti dagli effetti del sisma di progetto, combinando tra loro, secondo quanto indicato dalla vigente normativa, le varie condizioni di carico. Nei paragrafi seguenti vengono esposti i criteri e le ipotesi di calcolo con i quali vengono svolte le verifiche agli SLU e SLE, mentre al parag. 4.7 vengono descritte le modellazioni effettuate. 6.2. Ipotesi di calcolo e metodi di verifica La corretta progettazione di un elemento strutturale deve essere sviluppata considerando tutti gli aspetti dai quali potrebbe dipendere il raggiungimento della crisi (SLU) o che non garantiscano il soddisfacimento di particolari requisiti funzionali (SLE). Appare quindi importante disporre di adeguate regole progettuali che, riferendosi a tutte le eventualità che potrebbero prodursi durante la vita di progetto, conducano ad un attenta analisi di tutte le parti dell'elemento strutturale, ciascuna delle quali dovrà essere progettata con lo stesso grado di accuratezza. Il calcolo delle caratteristiche della sollecitazione interna e le verifiche di resistenza negli elementi strutturali sono eseguiti con i metodi della Scienza e della Tecnica delle Costruzioni, basati sulle seguenti ipotesi: 1. planarità delle sezioni (ipotesi di Bernoulli); 2. resistenza a trazione del calcestruzzo trascurabile (solo per c.a.); Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 20
3. il conglomerato cementizio soggetto a compressione si comporta, nel campo delle tensioni di esercizio, come un materiale elastico, isotropo ed omogeneo (validità della Legge di Hooke); 4. perfetta aderenza acciaio-calcestruzzo; 5. rottura del calcestruzzo determinata dal raggiungimento della sua capacità deformativa ultima a compressione; 6. rottura dell armatura tesa determinata dal raggiungimento della sua capacità deformativa ultima; 7. utilizzo di modelli rappresentativi del legame costitutivo (σ-ε) dei materiali Legame costitutivo cls Legame costitutivo acciaio 8. nella valutazione delle piccole deformazioni, si fa riferimento alla totale sezione di conglomerato, adottando il modulo elastico E c del conglomerato compresso; 9. l acciaio, sia teso che compresso, nel campo delle tensioni di esercizio, è in campo elastico, ossia si ammette anche per esso la validità della Legge di Hooke. Il metodo di verifica adottato è quello agli Stati Limite Ultimo (SLU) ed agli Stati Limite di Esercizio (SLE), secondo quanto previsto dal D.M. del 14 gennaio 2008. 6.3. Combinazioni di carico 6.3.1. Condizioni elementari di carico Secondo quanto previsto dal D.M. del 14 gennaio 2008, tutte le condizioni di carico elementari di cui al parag. 3.3 possono essere raggruppate nei seguenti quattro gruppi di condizioni elementari di carico: G k azioni dovute ai carichi permanenti ovvero al peso proprio, sovraccarichi permanenti ; Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 21
P k Q ik E azioni dovute ai carichi di precompressione; azioni dovute ai sovraccarichi accidentali ovvero alla neve in copertura, al sovraccarico variabile di esercizio, al vento agente, alle variazioni termiche; azioni dovute ai carichi simici orizzontali e verticali. 6.3.2. Combinazioni di carico agli Stati Limiti Ultimi Secondo quanto previsto dal D.M. del 14 gennaio 2008, si considerano tutte le combinazioni sismiche e non, per le quali si rimanda alla Relazione di Calcolo Pa rte Generale. 6.3.3. Combinazioni di carico agli Stati Limite di Esercizio Secondo quanto previsto dal D.M. del 14 gennaio 2008, si ri manda alla Relazione di Calcolo Pa rte Generale. 6.4. Criteri di verifica per le sezioni in c.a. ed in acciaio In accordo a quanto previsto dal D.M. del 14 gennaio 2008, si rimanda alla Relazione di Calcolo Pa rte Generale. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 22
6.5. Calcoli automatici e descrizione della modellazione Il programma di calcolo impiegato per le analisi delle sovrastrutture è il Midas Gen ver.2010, prodotto dalla Midas Information Technology Co. Ltd. Per i dettagli relativi alle calcolazioni delle opere in elevazione si rimanda alla Relazione di Calcolo Pa rte Generale. In merito alle fondazioni in c.a., trattandosi di plinti e platee definiti come elementi tozzi, le azioni necessarie alle verifiche sono state desunte mediante modelli semplificati tipo strut and tie, considerando meccanismi interni equilibrati costituiti da bielle tese e puntoni compressi in c.a.. Per la determinazione delle azioni sui pali in c.a. si ipotizza la presenza di fondazione infinitamente rigida (che trova piena conferma nell ipotesi di elementi di fondazione tozzi in c.a.) ed una ripartizione delle azioni derivanti dalle sovrastrutture affini alla geometria delle masse presenti. Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 23
Conclusioni Il progetto è stato redatto in conformità alla Legge n 1086 del 05.11.1971, al Decreto del Presidente dell Repubblica n 380 del 06.06.2001, della Legge n 186 del 27.07.2004, dell art.17 della Legge n 64 del 02.02.1974, e dei Decreti Ministeriali emanati ai sensi degli artt.1 e 3 della medesima legge, ed in particolare delle nuove Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008. Le analisi condotte confermano che tutte le verifiche prescritte dalla normativa vigente risultano soddisfatte. Le strutture soddisfano, pertanto, i requisiti di sicurezza prescritti dalle vigenti Leggi. vigente. Dai risultati ottenuti si evince che la struttura è verificata secondo la normativa In fede Relazione Geotecnica e sulle Fondazioni 24