La revisione delle NTC2008 Capitoli 6 e 7: aspetti geotecnici g. scarpelli.

La revisione delle NTC2008

Capitoli 6 e 7: aspetti geotecnicig. scarpelli

Commissione per la revisione• La Commissione ha il compito di coordinare le attività, di analisi e propositive, dei gruppi di lavoro tematici, e di proporre un testo revisionato delle

norme.

La Commissione è, allo stato, così composta:

• Coordinatore

- Ing. Eugenio Gaudenzi, Presidente della I Sezione del Consiglio Superiore dei lavori pubblici• Componenti

- Ing. Massimo Sessa, Coordinatore del Servizio tecnico Centrale- Prof. Mauro Dolce, Rappresentante del Dipartimento della protezione civile- Ing. Fabio Dattilo, Rappresentante del Ministero dell’Interno- (da nominarsi), Rappresentante della Conferenza permanente Stato – Regioni

Componenti, Coordinatori dei Gruppi di Lavoro

- Prof. Franco Braga - Prof. Giovanni Solari - Prof. Gaetano Manfredi- Prof. Carlo Castiglioni - Prof. Maurizio Piazza - Prof. Claudio Modena- Prof. Giuseppe Mancini- Prof. Giuseppe Scarpelli- Ing. Pietro Baratono- Ing. Antonio Lucchese

• Componente e responsabile della segreteria tecnica

- Ing. Emanuele Renzi, Dirigente del Servizio tecnico centrale

GRUPPO DI LAVORO N. 8 – Geotecnica- Prof. Giuseppe SCARPELLI, Coordinatore- Ing. Carlo RICCIARDI, Componente- Prof. Massimo GRISOLIA, Componente- Prof. Michele MAUGERI, Componente- Prof. Sebastiano RAMPELLO, Componente- Prof. Lamberto GRIFFINI, Componente- Prof. Carlo LAI, Componente

GRUPPO DI LAVORO N. 1 – Costruzioni in zona sismica- Prof. Franco BRAGA, Coordinatore- Ing. Emanuele RENZI, Componente- Prof. Gaetano MANFREDI, Componente- Prof. Alberto PAVESE, Componente- Prof. Carlo LAI, Componente- Prof. Walter SALVATORE, Componente- Prof. Luis DECANINI, Componente- Prof. Maurizio DE ANGELIS, Componente

GRUPPO DI LAVORO N. 9 – Costruzioni esistenti- Prof. Mauro DOLCE Coordinatore- Prof. Camillo NUTI, Componente- Prof. Alberto PAVESE, Componente- Prof. Giorgio MONTI, Componente- Prof. Gaetano MANFREDI, Componente

mandato

• Una revisione «leggera» da predisporre entro Dicembre 2011

• Una revisione più «sostanziale» da predisporre per il futuro

• In realtà è probabile che vi sarà una sola revisione, quella attuale, ed è pertanto opportuno valutare cosa è necessario variare pensando ad un futuro lungo

IN TEMPI STRETTI (ENTRO IL 15 NOVEMBRE) SI DEVONO INDICARE LE REVISIONI AL CAPITOLO 7 PER LA GEOTECNICA SISMICA

• Fondazione diretta di una palazzina di due piani in un sito di media sismicità (città di Macerata)

• Risultato: con i fattori parziali sulle resistenze (e/o sui parametri geotecnici) la fondazione a trave rovescia passa da B= 1,2m in condizioni statiche a B= 2,3m per quelle sismiche.

• con i (M e/o R) = 1 sarebbe sufficiente B= 1,5m

Gk=101.25 kN/m

Qk=33.75 kN/m

CONDIZIONE STATICA CONDIZIONE SISMICA

t=0.6 m

B=1.2 m

Gk (kN/m) 101.25

Qk (kN/m) 33.75

Wk (kN/m) 18

Vd (kN/m) 1.3 (Gk+Wk) +1.5Qk 205.75

Hd (kN/m) 0

e (m) 0

B’ = B-2e (m) 1.2

N 23.76

Nq 16.51

Rk (kN/m) 521.89

Rd (kN/m) Rk/2.3 (appr 2) 226.90

Vd/Rd 0.9

FS Rk/(Gk+Wk+Qk) 3.4

= 18 kN/m3

= 30°

Gk

Qk

Gk

Qk

HE= 37.8 kN/m

Gk (kN/m) 101.25

Qk (kN/m) 33.75

Wk (kN/m) 18

VE (kN/m) 1 (Gk+Wk) +O.3Qk 129.37

HE (kN/m) 37.8

e (m) 0.175

B’ = B-2e (m) 0.85

NE N x0.23 5.36

NqE Nq x0.44 7.3

RE(kN/m) 101.86

VE/RE 1.27

Rd (kN/m) RE/2.3 44.28

VE/Rd 2.92

falda assente

ahmax= 0.23g

Media sismicità

Spostamento plastico

Gk=101.25 kN/m

Qk=33.75 kN/m


t=0.6 m

B=1.5 m

Gk (kN/m) 101.25

Qk (kN/m) 33.75

Wk (kN/m) 22.5

Vd (kN/m) 1.3 (Gk+Wk) +1.5Qk 211.5

Hd (kN/m) 0

e (m) 0

B’ = B-2e (m) 1.5

N 23.76

Nq 16.51

Rk (kN/m) 748.6

Rd (kN/m) Rk/2.3 (appr 2) 325.48

Vd/Rd 0.65


= 18 kN/m3

= 30°

Gk

Qk

Gk

Qk

HE= 37.8 kN/m

Gk (kN/m) 101.25

Qk (kN/m) 33.75

Wk (kN/m) 22.5

VE (kN/m) 1 (Gk+Wk) +O.3Qk 133.87

HE (kN/m) 37.8

e (m) 0.169

B’ = B-2e (m)

1.162

NE N x0.23 5.36

NqE Nq x0.44 7.3

RE(kN/m) 156.01

VE/RE 0.85

Rd (kN/m) RE/2.3 67,83

VE/Rd 1.97

falda assente

ahmax= 0.23g

Media sismicità

NO


Gk=101.25 kN/m

Qk=33.75 kN/m


t=0.6 m

B=2.3 m

Gk (kN/m) 101.25

Qk (kN/m) 33.75

Wk (kN/m) 34.5

Vd (kN/m) 1.3 (Gk+Wk) +1.5Qk 227.1

Hd (kN/m) 0

e (m) 0

B’ = B-2e (m) 2.3

N 23.76

Nq 16.51

Rk (kN/m) 1531

Rd (kN/m) Rk/2.3 (appr 2) 670.14

Vd/Rd 0.33


= 18 kN/m3

= 30°

Gk

Qk

Gk

Qk

HE= 37.8 kN/m

Gk (kN/m) 101.25

Qk (kN/m) 33.75

Wk (kN/m) 34,5

VE (kN/m) 1 (Gk+Wk) +O.3Qk 145.875

HE (kN/m) 37.8

e (m) 0.155

B’ = B-2e (m) 1.99

NE N x0.23 5.36

NqE Nq x0.44 7.3

RE(kN/m) 346.25

VE/RE 0.42

Rd (kN/m) RE/2.3 150.54

VE/Rd 0.96

falda assente

ahmax= 0.23g

Media sismicità

NO


Progetto «pseudostatico» di opere di sostegno flessibili:

paratia mono_ancorata• La duttilità assunta a priori non è compatibile con

gli approfondimenti (d) che risultano dall’uso dei fattori parziali sui parametri geotecnici

• Risultato: la paratia si sposta molto meno e le sollecitazioni strutturali potrebbero essere ben superiori a quelle calcolate

DA1.1 A1 + M1+ R1DA1.2 A2+ M2 + R1

Viviene M. E. Fruzzetti – La sicurezza delle opere di sostegno flessibili

PROGETTO STATICO SECONDO NTC 2008

Tiro

APPROCCIO 1

STATIC DESIGN ACCORDING EC7

CASO STUDIO

Tiro=130 kN/m

d =3.11 m

Mmax= 389 kNm/m


PROGETTO STATICO SECONDO NTC 2008

H = 8 mha = 1 m

k = 18 kN/m3

k = 30°

SEISMIC EFFICIENCY OF THE STATIC DESIGN

1. Valutazione delle azioni sismiche

4. Previsione degli spostamenti permanenti e sollecitazioni interne

2. Cinematismi di collasso

3. Valutazione dell’accelerazione critica

SAESPE

Spostamenti orizzontali Momento flettente

ac

acce

lera

tion

(g)

EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO STATICO


Seismic active earth pressure (Mononobe – Okabe ,1929)

Seismic passive earth pressure (Lancellotta, 2007)

2''

11

sen

sensen

sen

sensena

SAESPE

'tan

22

22

'cos

'cos

cos

a

PE e

sensen

sensenK

2

2

2

coscos

''1

1

coscoscos

'cos

sensen

K AE

cos12

1 2AEvAE KkdHS PEvPE KkdS 1

2

1 2




)1(tan 1

v

h

k

k

angolo sismico ah = khg

av = kvg

SEISMIC EFFICIENCY OF THE STATIC DESIGN

Distribuzione dell’azione sismica

AEAAE SSS

PEPPE SSS




Vita nominale: VN ≥ 50 anni

Classe d’uso: II → coefficiente d’uso CU= 1

Periodo di riferimento: VR = VN · CU = 50 · 1 = 50 anni


SLVagR = ag Ss ST amax

[g] [-] [-] [g]

BARI 0.071 1.5 1 0.11

MESSINA 0.247 1.342 1 0.33

IMPORTANZA DELL’ OPERAOpera ordinaria/affollamento normale

1. Valutazione delle azioni sismiche:

AMPLIFICAZIONE STRATIGRAFICA E TOPOGRAFICA

Sottosuolo categoria C → SS

Piano campagna orizzontale → ST

Accelerazione di picco (amax) attesa nel volume di riferimento dell’opera


rotazione intorno al punto di ancoraggio per superamento della resistenza passiva del terreno antistante la paratia (rottura al piede)

rotazione intorno al piede, per sfilamento o eccessiva deformazione dell’ancoraggio (rottura dell’ancoraggio)

traslazione orizzontale dell’intera opera ipotizzando paratia e cuneo di spinta attiva solidali nel cinematismo.

Towhata e Islam (1987)

RA

RP

TO



2. Cinematismi di collasso

3. Valutazione dell’accelerazione critica: ac

RA 0.22g 0.25g

RP 0.22g 0.18g

TO 0.22g 0.22g

Distribuzione della pressione sismica





4a. Previsione degli spostamenti permanenti

Una paratia ben progettata in condizioni statiche nel caso dovesse sopportare due diversi input sismici italiani (Bari, Messina) manifesterà spostamenti plastici permanenti molto piccoli (nulli nel caso di Bari) e pertanto sicuramente compatibili con le usuali richieste di funzionalità per opere di questo genere (spostamenti ammissibili < 0.5 % Hparete)

Andamento medio

Funzione adottata

(Rampello and Callisto, 2008)

0.22

0.18

0.22

0.18

0

0

1.2

3

0

0



- in bassa sismicità (Bari) il margine di sicurezza preso in condizioni statiche è sufficiente in caso di sisma

- in alta sismicità (Messina) il margine statico non è sufficiente in caso di sisma

4b. Previsione delle sollecitazioni interne

“Our experiments indicate that an anchored retaining wall designed by conventional methods for static loading can sustain a small to moderate earthquake if the soil does not liquefy.” (Neelakantan, Budhu, Richards Jr , 1992)

PROGETTO PSEUDOSTATICO SECONDO NTC 2008


maxaah

• l’analisi pseudostatica viene eseguita con i parametri geotecnici ridotti • l’azione sismica è definita mediante un’accelerazione equivalente (ah) che, in mancanza di

studi specifici può essere legata all’accelerazione di picco attesa nel volume di riferimento dell’opera (amax) con la relazione:

≤ 1 coeff che tiene conto della deformabilità dei terreni

≤1 coeff che tiene conto della capacità dell’opera di subire spostamenti senza cadute di resistenza

Alta sismicità (Messina)

SEISMIC PERFORMANCE - COMPARISON EFFICIENZA SISMICA DEL PROGETTO PSEUDOSTATICO


Bassa sismicità (Bari)

In alcuni casi, eseguire un’opera “particolarmente sicura” da un punto di vista geotecnico (paratia più lunga), e fare allo stesso tempo affidamento su risorse di duttilità () per il calcolo delle sollecitazioni può condurre ad un’opera assai poco sicura da un punto di vista strutturale

… per ragionare insieme• Per le fondazioni dirette il fattore non è esplicitamente

previsto (un accenno si ritrova solo nella circolare); ponendo i fattori parziali sulle resistenze pari a 1, il dimensionamento si riequilibria

• Per le paratie l’impiego del fattore unitamente ai Msbilancia il dimensionamento: occorre scegliere

( personalmente sceglierei M e/o R=1)• …e per i pali di fondazione ?• Le tabelle dei fattori possono essere unificate ?

ci sono piccole differenze numeriche che in genere non si apprezzano

• Nella circolare cambierei la metodologia proposta per la verifica delle paratie mono-ancorate: – Si parte dal progetto statico– Si determina l’accelerazione critica e quindi in

funzione dello spostamento ottenibile dai diagrammi sintetici (u,) si sceglie il fattore appropriato

– Si verifica la capacità strutturale, eventualmente integrandola come necessario

Cap. 6: Geotecnica statica: meno urgente della sismica (…forse)

• Alcune proposte sono state già discusse nel gruppo di lavoro GL8 e prevedono una revisione del testo per rendere più esplicite le prescrizioni di carattere generale

• Altre proposte sono più tecniche e richiedono una discussione ed una condivisione con la comunità geotecnica

1°: correzione delle imprecisioni

• Correzione della combinazione dei carichi errata per i pali di fondazione

• Revisione di tutte le tabelle che riportano la separazione fra STR e GEO nell’applicazione dell’approccio 1: questa modifica si riverbera oltre che nel cap. 6, nei capitoli 3 e 5

2: Modifiche significative che potrebbero essere proposte

• Eliminazione dell’approccio 1 per le fondazioni dirette• Sostituzione dei fattori di correlazione con i livelli di

conoscenza LC (da 1 a 3) nella progettazione dei pali e degli ancoraggi dai risultati delle prove

• I livelli di conoscenza potrebbero essere utilizzati più in generale, come un fattore di affidabilità del modello geotecnico di sottosuolo; in tal caso la modifica sarebbe ancora più sostanziale ed importante e volendo si potrebbe collegare il livello di conoscenza alle classi di conseguenza, per esprimere un vero e proprio fattore di rischio associato alla qualità dell’indagine geotecnica

sarebbe opportuno• dedicare un paragrafo alla geotecnica delle

costruzioni esistenti• definire in modo più specifico i contenuti del

collaudo delle opere geotecniche ed in particolare:– Scavi– Rilevati– Opere di sostegno

• rivedere il rapporto fra prove di carico di progetto e di collaudo dei pali di fondazione nel processo progettuale e costruttivo

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