La Progettazione Geotecnica CRITERI GENERALI DI … · CAPACITA’ PORTANTE – METODO DI TERZAGHI...

F. Colleselli - UNIBS | N.T.C., D.M. 14/01/2008, Progettazione Geotecnica | Fondazioni Superficiali | Dalmine (BG) | 30/05/2008 1

Corso di aggiornamento professionale

Norme Tecniche per le Costruzioni, D.M. 14/01/2008La Progettazione Geotecnica

CRITERI GENERALI DI PROGETTO DELLE FONDAZINI SUPERFICIALI

Prof. Ing. Francesco Colleselli, Ing. Alex Sanzeni


SOMMARIO

1. FONDAZIONI SUPERFICIALI: cenni e criteri generali per il progetto;

2. QUADRO NORMATIVO:

Decreto Ministeriale 11/03/1988, “Normativa Geotecnica”

Ordinanza P.C.M. n°3274, 20/03/2003Testo Unico, Norme tecniche per le costruzioni(G.U., 23 settembre 2005)

Decreto Ministeriale 14/01/2008, Cap. 6“Progettazione Geotecnica”

3. ESEMPI NUMERICI


FONDAZIONI SUPERFICIALI

PLINTOTRAVE CONTINUA

TRAVE ROVESCIA

PLATEA


IPOTESI :

• TERRENO OMOGENEO, ISOTROPO • FONDAZIONE CONTINUA• CARICO VERTICALE E CENTRATO• PIANO FONDAZIONE E CAMPAGNA ORIZZONTALE• FONDAZIONE RUVIDA• SCHEMA DI ROTTURA GENERALE

METODO DELL’EQUILIBRIO LIMITE GLOBALE DEL VOLUME DI TERRENO COINVOLTO DALLA FONDAZIONE:

CAPACITA’ PORTANTE – METODO DI TERZAGHI (1943)


Capacità portante unitaria:

0

1

2f c qq c N q N B Nγγ= ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅

Contributo della coesionelungo le superfici di rottura

Effetto stabilizzante del terrenoai lati della fondazione sul piano di posa

Contributo della resistenza di attritoDovuta al peso del terreno del terrenoall’interno delle superfici di scorrimento

CAPACITA’ PORTANTE – METODO DI TERZAGHI (1943)


CAPACITA’ PORTANTE – BRINCH - HANSEN

0

1

2f c c c c c c q q q q q qq c N s d i b g q N s d i b g BN s d i b gγ γ γ γ γ γγ′= + +

Fattori di capacità portante, adimensionali, funzione di Φ;

Fattori di forma della fondazione;

Fattori correttivi inclinazione del carico;

Fattori correttivi inclinazione base fondazione;

Fattori correttivi inclinazione piano campagna;

Fattori dipendenti dalla profondità del piano posa.

cs

cN

cd

ci

cb

cg

☼ Fattori di capacità portante, adimensionali, funzione di Φ

2 452

tg

qN tg eπ φφ ′′

= +

( ) 11c q

N N tg φ− ′= − ⋅ ( )2 1q

N N tgγ φ′= + ⋅


DECRETO MINISTERIALE 11 marzo 1988,

“VECCHIA” NORMATIVA GEOTECNICA


D.M. 11/03/1988 – FONDAZIONI SUPERFICIALI

[…]

PROGETTO FONDAZIONI DIRETTE:

� STIMA CARICO LIMITE;

� VALUTAZIONE CEDIMENTI


NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI

Decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti14 gennaio 2008

CAP. 6 - “PROGETTAZIONE GEOTECNICA”


Oggetto della normativa:

Disciplinare la progettazione, l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni

al fine di garantire prestabiliti livelli di sicurezza nei riguardi della pubblica

incolumità.

Come si valuta la sicurezza di un’opera?

La sicurezza e le prestazioni di una struttura o di una parte di essa vanno

valutate in relazione all’insieme degli stati limite verosimili che si possono

verificare durante la vita utile di progetto.

D.M. 14/01/2008 – PRINCIPI GENERALI


Cosa è uno Stato Limite?

È la condizione superata la quale la struttura non soddisfa più

le esigenze per le quali è stata progettata.

Stato Limite Ultimo, SLU:

crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano

compromettere l’incolumità delle persone ovvero

comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e

sociali,ovvero mettere fuori servizio l’opera.

Stato Limite di Esercizio, SLE:

tutti i requisiti atti a garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio.

D.M. 14/01/2008 – STATI LIMITE


PER OGNI STATO LIMITE ULTIMO DEVE ESSERE RISPETTATA LA CONDIZIONE:

;

; ; ; ;

( )

1;

d d

k kd F k d d E k d

m m

E F

kd F k d

R m

E R

X XE E F a E E F a

XR R F a

γ γγ γ

γ γ

γγ γ

≤

= ⋅ → = ⋅

=

= ⋅

, azioni e parametri di progettokF k

m

XFγ

γ⋅ →

geometria di progettod

a →

coefficiente che opera direttamente sulla resistenza del sistemaR

γ →

, azioni e parametri caratteristicik kF X →

D.M. 14/01/2008 – STATI LIMITE ULTIMI, SLU

Valore di progetto dell’azioneo dell’effetto dell’azione

Valore di progetto dellaresistenza del sistemageotecnico

Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi un stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato


D.M. 14/01/2008 – SLU – APPROCCI PROGETTUALI

Specificate per ognitipo di opera!!!


a) permanenti (G): azioni che agiscono durante tutta la vita della costruzionee si possono considerare costanti nel tempo.

b) variabili (Q): azioni che agiscono con valori istantanei che possono esseresensibilmente diversi tra di loro (pesi elementi non strutturali, carichi eserciziopesi di cose e oggetti disposti sulla struttura, vento, neve,sisma,…)

*

* = stato limite di equilibrio come corpo rigido

(ribaltamento muro a gravità, sollevamento fondo scavo)

D.M. 14/01/2008 – SLU – AZIONI

Il terreno e l’acqua costituiscono carichi permanenti (strutturali) quando nella modellazione utilizzata contribuiscono al comportamento dell’opera


D.M. 14/01/2008 – SLU – PARAMETRI GEOTECNICI


1,0γ

1,0Cu

1,0C’k

1,0tan φ’k

M1Parametroresistenza

+ = Capacità strutturale

(A1+M1)

1,0γ

1,4Cu

1,25C’k

1,25tan φ’k

M2parametro

+ = Dimensionamento geotecnico

(A2+M2)

D.M. 14/01/2008 – SLU – COMBINAZIONI COEFFICIENTI

0,0

1,5

1,5

0,0γG2

1,3

1,0γG1

A1azione

γQ

0,0

1,3

1,3

0,0γG2

1,0

1,0γG1

A2azione

γQ


“Il progetto deve esplicitare le prescrizioni relative alle deformazioni

compatibili e le prestazioni attese dell’opera stessa”.

In generale quindi:

D.M. 14/01/2008 – STATI LIMITE DI ESERCIZIO, SLE

d dE C≤Valore di progettodell’effetto delle azioni

Valore limitedell’effetto delle azioni



SIMILE ALLA VERIFICA TIPO D.M. ‘88


ESEMPI NUMERICI (solo capacità portante):

1 - PLINTO ISOLATO, TERRENO SABBIOSO(lungo termine)

2 – FONDAZIONE CONTINUA, TERRENO COESIVO SATURO(breve termine)


ESERCIZIO 1 – DATI DEL PROBLEMAPLINTO ISOLATO, TERRENO SABBIOSO, PRESENZA DI FALDA,LUNGO TERMINE

0kPac'coesione

33°φ' Angolo resistenza al taglio

10kN/m3γwPeso di volume acqua

20kN/m3γsatPeso di volume saturo

Falda coincidente conpiano campagna

D=1,5m

B=L=2,5m

Fondazione:

B=2,5m

D=

1,5m


ESERCIZIO 1 – CALCOLO CON D.M. 11/03/1988

1( )

2ult c c q qQ A c N s q N s B N sγ γγ= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅

33 30 30qN Nγφ′ = ° ⇒ � �

3

0 (-1,5m) ( ) (10 / ) 1,5 15v sat w

q D D kN m m kPaσ γ γ γ′ ′= = ⋅ = − ⋅ = ⋅ =

2

2

1(2,5 2,5 ) (15 30 2,5 30 0,8)

2

6,25 (450 300 )

6,25 750

4688 469

ultQ m m kPa m

m kPa kPa

m kPa

kN t

γ ′= × ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =

= ⋅ + =

= ⋅ =

= �

469156,3

3

ultamm

Q tQ t

G= = =

1 -

2 -

3 -

1,0 1 0,2 0,8q

Bs s

Lγ

= = − ⋅ =



APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 1 (STR)

A1-M1-R1 → AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A1)

→ PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1)

→ RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R1-capacità portante)

1,3 1,5G Q× + ×

1,0φγ ′ = 1,0γγ =

1,0Rγ =

1,3 1,5

1,3 1,5 469

d d ultG Q R R Q

G Q t

× + × ≤ =

× + × ≤


APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 2 (GEO)

A2-M2-R2 → AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A2)



1,0 1,3G Q× + ×

1 331,25 27,5

1,25d

tgtgφγ φ −

′

° ′= ⇒ = = °

1,8Rγ =

1,0 1,3 d dR

RG Q R Rγ

× + × ≤ =



27,5 17 15qN Nγφ′ = ° ⇒ � �

2

1(2,5 2,5 ) (15 17 2,5 15 0,8)

2

6,25 (255 150 )

2531 253,1

R m m kPa m

m kPa kPa

kN t

γ ′= × ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =

= ⋅ + =

= �


0 (-1,5m) 15vq D kPaσ γ′ ′= = ⋅ =

253,11,0 1,3 140.61,8

R

tRG Q tγ

× + × ≤ = =

. .'88156,3

( )D MQ t

amm�

1,0 1 0,2 0,8q

Bs s

Lγ

= = − ⋅ =



APPROCCIO 2 (in alternativa all’APPROCCIO 1)




2,3R

γ =

1,0φγ ′ = 1,0γγ =

1,3 1,5G Q× + ×

469,01,3 1,5 204,02,3

R

tRG Q tγ

× + × ≤ = =

. .'8830% di

( )D MQ

amm+


ESERCIZIO 2 – DATI DEL PROBLEMA

30kPacu

Resistenza non drenata

19,5kN/m3γsatPeso di volume saturo

FONDAZIONE CONTINUA, TERRENO COESIVOSATURO, BREVE TERMINE

D=0,8m

B=1,3m

Fondazione:

B=1,3m

D=

0,8m

Falda coincidente con piano campagna



1( )

2ult c qQ B c N q N B Nγγ= ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅

0 5,7 1,0 0c q

N N Nγφ′ = ° ⇒ = = =

3

(-0,8m) (19,5 / ) 0,8 15,6sat

q D kN m m kPaσ γ= = ⋅ = ⋅ =

(1,3 ) (5,7 30 15,6 1,0)

1,3 (171 15,6 )

1,3 186,6

242,6 / 24,3 /

ultQ m kPa kPa

m kPa kPa

m kPa

kN ml t ml

= ⋅ ⋅ + ⋅ =

= ⋅ + =

= ⋅ =

= �

24,38,0 /

3

ultamm

Q tQ t ml

G= = �

1 -

2 -

3 -



APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 1 (STR)

A1-M1-R1 → AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A1)



1,3 1,5G Q× + ×

1,0cuγ =

1,0Rγ =

1,3 1,5

1,3 1,5 24,3 /

R

RG Q

G Q t ml

γ× + × ≤

× + × ≤ . .'88( )D MQ

ult


APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 2 (GEO)




1,0 1,3G Q× + ×

301,4 21, 4

1,4 1,4

d

d

uc uu

c kPac kPaγ = ⇒ = = =

1,8Rγ =

1,0 1,3R

RG Qγ

× + × ≤



( )c qR B c N q N= × ⋅ + ⋅


17,9 /1,0 1,3 9,9 /1,8R

t mlRG Q t mlγ

× + × ≤ = =

(1,3 ) (5,7 21,4 15,6 1,0)

1,3 (122 15,6 )

1,3 137,6

179 / 17,9 /

R m kPa kPa

m kPa kPa

m kPa

kN ml t ml

= ⋅ ⋅ + ⋅ =

= ⋅ + =

= ⋅ =

� �

. .'888 /

( )D MQ t ml

amm�

I fattori di capacità portante ed il valore di q rimangono invariati



APPROCCIO 2 (in alternativa all’APPROCCIO 1)




2,3Rγ =

1,3 1,5G Q× + ×

1,0cuγ =

1,3 1,5

24,3 /1,3 1,5 10,6 /2,3

R

RG Q

t mlG Q t ml

γ× + × ≤

× + × ≤ =

. .'8830% di

( )D MQ

amm+

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