LE NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI NTC … · 2017-10-26 · diametro D del palo...
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ESERCITAZIONI PRATICHE DI GEOTECNICA SISMICA
LE NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI NTC 2017 – aspetti geotecnici
d e m o
Riccardo Zoppellaro - Ingegnere Geotecnico [email protected]
NTC 2017 (approccio semplificato)
H = profondità substrato (VS ≥ 800 m/s) per H > 30 m VS,eq = VS,30 (H = 30 m)
Categorie di sottosuolo Ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto, l’effetto della risposta sismica locale si valuta mediante specifiche analisi, da eseguire con le modalità indicate nel § 7.11.3. In alternativa, qualora le condizioni stratigrafiche e le proprietà dei terreni siano chiaramente riconducibili alle categorie definite nella Tab. 3.2.II, si può fare riferimento a un approccio semplificato che si basa sulla classificazione del sottosuolo in funzione dei valori della velocità di propagazione delle onde di taglio, VS. 7.11.3.1 RISPOSTA SISMICA LOCALE Il moto generato da un terremoto in un sito dipende dalle particolari condizioni locali, cioè dalle caratteristiche topografiche e stratigrafiche del sottosuolo e dalle proprietà fisiche e meccaniche dei terreni e degli ammassi rocciosi di cui è costituito. Alla scala della singola opera o del singolo sistema geotecnico, l’analisi della risposta sismica locale consente quindi di definire le modifiche che il segnale sismico di ingresso subisce, a causa dei suddetti fattori locali. Le analisi di risposta sismica locale richiedono un’adeguata conoscenza delle proprietà geotecniche dei terreni, da determinare mediante specifiche indagini e prove. Nelle analisi di risposta sismica locale, l’azione sismica di ingresso è descritta in termini di storia temporale dell’accelerazione (accelerogrammi) su di un sito di riferimento rigido ed affiorante con superficie topografica orizzontale (sottosuolo tipo A del § 3.2.2). Per la scelta degli accelerogrammi di ingresso, si deve fare riferimento a quanto già specificato al § 3.2.3.6.
3.2.3.6 IMPIEGO DI STORIE TEMPORALI DEL MOTO DEL TE RRENO Gli stati limite, ultimi e di esercizio, possono essere verificati mediante l’uso di storie temporali del moto del terreno artificiali o naturali. …………………………………………………. L’uso di storie temporali del moto del terreno artificiali non è ammesso nelle analisi dinamiche di opere e sistemi geotecnici. L’uso di storie temporali del moto del terreno generate mediante simulazione del meccanismo di sorgente e della propagazione è ammesso a condizione che siano adeguatamente giustificate le ipotesi relative alle caratteristiche sismogenetiche della sorgente e del mezzo di propagazione e che, negli intervalli di periodo sopraindicati, l’ordinata spettrale media non presenti uno scarto in difetto superiore al 20% rispetto alla corrispondente componente dello spettro elastico. L’uso di storie temporali del moto del terreno naturali o registrate è ammesso a condizione che la loro scelta sia rappresentativa della sismicità del sito e sia adeguatamente giustificata in base alle caratteristiche sismogenetiche della sorgente, alle condizioni del sito di registrazione, alla magnitudo, alla distanza dalla sorgente e alla massima accelerazione orizzontale attesa al sito. Le storie temporali del moto del terreno registrate devono essere selezionate e scalate in modo tale che i relativi spettri di risposta approssimino gli spettri di risposta elastici nel campo dei periodi propri di vibrazione di interesse per il problema in esame. Nello specifico la compatibilità con lo spettro di risposta elastico deve essere verificata in base alla media delle ordinate spettrali ottenute con i diversi accelerogrammi associati alle storie per un coefficiente di smorzamento viscoso equivalente ξ del 5%. Lʹordinata spettrale media non deve presentare uno scarto in difetto superiore al 10% ed uno scarto in eccesso superiore al 30%, rispetto alla corrispondente componente dello spettro elastico in alcun punto dell’intervallo dei periodi propri di vibrazione di interesse per l’opera in esame per i diversi stati limite.
(1) Nel caso in cui l’intensità dei carichi permanenti non strutturali G2 o di una parte di essi (ad es. carichi permanenti portati) sia ben definita in fase di progetto, per detti
carichi o per la parte di essi nota si potranno adottare gli stessi coefficienti parziali validi per le azioni permanenti.
Per la spinta delle terre si fa riferimento ai coefficienti γG1.
NTC 2017 CONDIZIONI STATICHE
FONDAZIONI SUPERFICIALI solo APPROCCIO 2 (A1+M1+R3)
FONDAZIONI SU PALI solo APPROCCIO 2 (A1+M1+R3)
Nei due casi i coefficienti (R3) sono gli stessi delle NTC 2008
min [ Rk = Rcal (med) / ξ3 , Rk = Rcal (min) / ξ4 ]
Rd = Rk / γR Rd = Rk / γT
MURI DI SOSTEGNO solo APPROCCIO 2 (A1+M1+R3)
Rispetto alle NTC 2008 cambia la metodologia della verifica al ribaltamento: - nuovo coefficiente: γR = 1,15
- parametri geotecnici: non più coefficienti parziali del gruppo M2 - stato limite per perdita di equilibrio (EQU): Einst,d ≤ Estb,d
PARATIE analogamente alle NTC 2008
Verifiche secondo l’ APPROCCIO 1 con le due combinazioni: COMBINAZIONE 1: (A1+M1+R1) COMBINAZIONE 2: (A2+M2+R1) con i coefficienti del gruppo R1 pari all’unità
In tutti i casi le VERIFICHE DI STABILITÀ GLOBALE (analogamente alle NTC 2008) fanno riferimento alle opere di materiali sciolti / fronti di scavo e vanno condotte in base a: APPROCCIO 1 – COMBINAZIONE 2 (A2+M2+R2)
OPERE DI MATERIALI SCIOLTI E FRONTI DI SCAVO analogamente alle NTC 2008 APPROCCIO 1 – COMBINAZIONE 2 (A2+M2+R2)
STABILITA’ DEI PENDII NON CAMBIA NULLA
in assenza di analisi specifiche di RSL:
NTC 2017 in tutti i casi: AZIONI – PARAMETRI GEOTECNICI : γ = 1
FONDAZIONI SUPERFICIALI
Se, nel calcolo del carico limite, si considera esplicitamente lʹeffetto delle azioni inerziali sul volume di terreno significativo, il coefficiente γR può essere ridotto a 1,8.
FONDAZIONI SU PALI azioni assiali + trasversali (sovrastruttura) + interazione cinematica
SISMICA: ASSENZA PRESCRIZIONI SPECIFICHE (si fa riferimento al caso generale – capitolo 6)
valutazione di carichi assiali e trasversali
come nel caso statico valutazione di: Rcal Rk Rd
azioni – parametri geotecnici: γ = 1
azioni – parametri geotecnici: γ = 1
MURI DI SOSTEGNO
PARATIE kh = α β amax/g ≥ 0,2 amax/g kv = 0 γR = 1,2
condizione passiva: α = 1
H = altezza totale paratia
verifica al ribaltamento:
applicare incremento del 50% a βm
azioni – parametri geotecnici: γ = 1
azioni – parametri geotecnici: γ = 1
In tutti i casi le VERIFICHE DI STABILITÀ GLOBALE (analogamente alle NTC 2008) fanno riferimento a opere di materiali sciolti / fronti di scavo:
FRONTI DI SCAVO E RILEVATI
γR = 1,2
STABILITA’ DEI PENDII NON CAMBIA NULLA
resistenza: γR = 1,2
azioni – parametri geotecnici: γ = 1
azioni – parametri geotecnici: γ = 1
capacità portante – condizioni non drenate
qlim = (π+2) cu bc sc ic + q q = γ D fattori adimensionali:
- inclinazione della base: bc = 1 - 2α/(π+2)
- forma della fondazione: forma rettangolare: sc = 1 + 0,2 (B’/L’) quadrata o circolare: sc = 1,2
- inclinazione del carico: ic = 0,5 {1 + [1 - (H / (A’ cu) ]0,5} (con H ≤ A’ cu)
EUROCODICE EC7
capacità portante – condizioni drenate
qlim = c’ Nc bc sc ic + q’ Nq bq sq iq + 0,5 γ’ B’ Nγ bγ sγ iγ q’ = γ’ D fattori adimensionali:
- capacità portante: Nq = EXP(π tan ϕ’) tan2(45+ϕ’/2) Nc = (Nq - 1) cot ϕ’
Nγ = 2 (Nq - 1) tan ϕ’ dove δ ≥ ϕ’/2 (base ruvida)
- inclinazione della base: bc = bq - (1 - bq) / (Nc tan ϕ’) bq = bγ = (1 - α tan ϕ’)2
- forma della fondazione:
forma rettangolare: sq = 1 + (B’/L’) sen ϕ’ quadrata o circolare: sq = 1 + sen ϕ’ forma rettangolare: sγ = 1 - 0,3 (B’/L’) quadrata o circolare: sγ = 0,7 rettangolare, quadrata o circolare: sc = (sq Nq - 1) / (Nq - 1)
EUROCODICE EC7
- inclinazione del carico: ic = iq - (1 - iq) / (Nc tan ϕ’) iq = [1 - H / (V + A’ c’ cot ϕ’)]m iγ = [1 - H / (V + A’ c’ cot ϕ’)]m+1
ove:
m = mB = [2 + (B’/L’)] / [1 + (B’/L’)] quando H agisce nella direzione di B’ m = mL = [2 + (L’/B’)] / [1 + (L’/B’)] quando H agisce nella direzione di L’ quando il carico orizzontale H agisce in una direzione che forma un angolo θ con la direzione di L’ si ha: m = mθ = mL cos2 θ + mB sen2 θ
L’
B’
θ
AZIONI VERTICALI SUI PALI
La resistenza laterale raggiunge il valore limite per cedimenti relativamente ridotti, pari al massimo a 1-2 cm, ma più spesso
inferiori a 1 cm, indipendentemente dal diametro del palo
La resistenza alla punta si mobilita per spostamenti proporzionali al diametro D del palo
dell’ordine di 0,10 D (per pali battuti in genere e trivellati in argilla) e dell’ordine di 0,25 D (per pali trivellati in sabbia)
PALI IN CONDIZIONI SISMICHE
INTERAZIONE CINEMATICA valutazione momento cinematico all’interfaccia dei due strati
M = η M*max(ω)
L, d = lunghezza e diametro del palo η dipende dal numero di cicli
equivalenti al sisma e dalle condizioni del deposito (possibile risonanza o meno)
*
M τc
Vs1 ρ1 E1
Vs2
h1
PRESSIONI INTERSTIZIALI – condizioni drenate
gradiente idraulico medio
i = im << ic = γ’/γw
H
D
pw1 = γw (Hw+D) - γw i (Hw+D) pw2 = γw D + γw i D
i = 0 i = 0
i ≠ 0 = Hw / (Hw+2D)
i ≠ 0 i ≠ 0
Hw
zw
PRESSIONI AGENTI – condizioni drenate (sottosuolo o mogeneo)
H
D
po = q Ka
p1 = p’a + pw1 p2 = p’p + pw2
p’a = [(γzw+q) + γsat(Hw+D) - pw1] Ka p’p = [γsatD - pw2] Kp K
q
Ka
γsat
Kp
γ
γsat Hw
zw pf pf = (γzw+q) Ka
VERIFICHE AL SIFONAMENTO
H = 8.00 m
percorso: L = 11,00+6,00 = 17,00 m
gradiente idraulico medio: im = H / L = 0,47
gradiente idraulico critico: ic = γ’/γw ∼ 1 im << ic
NTC 2017
F = ic / im ≥ 3
PARATIE IN CONDIZIONI SISMICHE
(ANALISI PSEUDO -STATICA)
Eurocodice EC8
Spinta (attiva/passiva) complessiva agente (statica + dinamica): Etot = 0,5 γ* (1 ± kv) K H2 + Ews + Ewd H = altezza del muro Ews = spinta statica dell’acqua Ewd = spinta idrodinamica dell’acqua γ* = peso di volume del terreno K = coefficiente di spinta (attiva/passiva) del terreno (Mononobe e Okabe) kv = coefficiente sismico verticale
METODO DI BISHOP convenzionale TERRENI STRATIFICATI – condizioni statiche e sismiche
(condizioni drenate e non drenate)
ipotesi: X1 – X2 = 0
kW
ΣWsinα + k ΣWcosα - (k/2r) ΣWh
CONDIZIONI SISMICHE
KERISEL-ABSI (1990) coefficienti di spinta in condizioni statiche superfici di scorrimento curvilinee