Le scelte progettuali per le opere di fdifondazione devono ... · quelle delle strutture in...

FONDAZIONI PER EDIFICI

N ti tti li di d tt liNormativa: aspetti generali e di dettaglio

Le scelte progettuali per le opere dif d i d ff tt tfondazione devono essere effettuatecontestualmente e congruentemente conquelle delle strutture in elevazione.

Le strutture di fondazione devono rispettarele verifiche agli stati limite ultimi e dile verifiche agli stati limite ultimi e diesercizio e le verifiche di durabilità.


N ti tti li di d tt li

Fondazioni superficiali ‐ Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)

Normativa: aspetti generali e di dettaglio

Fondazioni superficiali Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)

Gli stati limite ultimi delle fondazioni superficiali si riferiscono alloil di i i di ll d t i ti d ll bilit isviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione

della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza deglil ti t tt li h l f d i telementi strutturali che compongono la fondazione stessa.

Le verifiche devono essere effettuate almeno nei confronti dei seguentiLe verifiche devono essere effettuate almeno nei confronti dei seguentistati limite:- SLU di tipo geotecnico (GEO)p g ( )- collasso per carico limite dell’insieme fondazione-terreno- collasso per scorrimento sul piano di posa

stabilità globale- stabilità globale



Fondazioni superficiali ‐ Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)


Fondazioni superficiali Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)

Gli stati limite ultimi delle fondazioni superficiali si riferiscono alloil di i i di ll d t i ti d ll bilit isviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione

della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza deglil ti t tt li h l f d i telementi strutturali che compongono la fondazione stessa.

-SLU di tipo strutturale (STR)i i t d ll i t li l ti t tt li- raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali

seguendo almeno uno dei due approcci:g ppApproccio 1:- Combinazione 1: (A1+M1+R1)- Combinazione 2: (A2+M2+R2)Combinazione 2: (A2+M2+R2)Approccio 2:(A1+M1+R3).Nelle verifiche effettuate con l’approccio 2 che siano finalizzate al dimensionamentoNelle verifiche effettuate con l approccio 2 che siano finalizzate al dimensionamentostrutturale, il coefficiente R non deve essere portato in conto.


N ti tti li di d tt liNormativa: aspetti generali e di dettaglio



Gli elementi strutturali delle fondazioni, che devono essere


Gli elementi strutturali delle fondazioni, che devono esseredimensionati sulla base delle sollecitazioni ad essi trasmesse dallastruttura sovrastante (v. § 7.2.5), devono avere comportamento non( § ), pdissipativo, indipendentemente dal comportamento strutturaleattribuito alla struttura su di esse gravante.g

Le azioni trasmesse in fondazione derivano dall’analisi delcomportamento dell’intera opera, in genere condotta esaminando lasola struttura in elevazione alla quale sono applicate le azionistatiche e sismiche.



Per le strutture progettate sia per CD “A”sia per CD “B” il


Per le strutture progettate sia per CD A sia per CD B ildimensionamento delle strutture di fondazione e la verifica disicurezza del complesso fondazione‐terreno devono essere eseguitip f gassumendo come azioni in fondazione le resistenze degli elementistrutturali soprastanti.p

Più precisamente, la forza assiale negli elementi strutturali verticaliderivante dalla combinazione delle azioni di cui al § 3 2 4 deve esserederivante dalla combinazione delle azioni di cui al § 3.2.4 deve essereassociata al concomitante valore resistente del momento flettente edel taglio; si richiede tuttavia che tali azioni risultino non maggiori didel taglio; si richiede tuttavia che tali azioni risultino non maggiori diquelle trasferite dagli elementi soprastanti, amplificate con un Rdpari a 1 1 in CD “B” e 1 3 in CD “A” e comunque non maggiori dipari a 1,1 in CD B e 1,3 in CD A , e comunque non maggiori diquelle derivanti da una analisi elastica della struttura in elevazioneeseguita con un fattore di struttura q pari a 1.eseguita con un fattore di struttura q pari a 1.



• Le fondazioni superficiali devono essere progettate per


Le fondazioni superficiali devono essere progettate perrimanere in campo elastico.

• Non sono quindi necessarie armature specifiche per ottenereun comportamento duttile.p

• Le travi di fondazione in c.a. devono avere armaturelongitudinali in percentuale non inferiore allo 0,2 %, siainferiormente che superiormente, per l’intera lunghezza.



7.2.5.1 Collegamenti orizzontali tra fondazioni


gSi deve tenere conto della presenza di spostamenti relativi del terreno difondazione sul piano orizzontale e dei possibili effetti da essi indotti nella

t ttsovrastruttura.

Il requisito si ritiene soddisfatto se le strutture di fondazione sono collegateq gtra loro da un reticolo di travi, o da una piastra dimensionata in modoadeguato, in grado di assorbire le forze assiali conseguenti. In assenza di

l t i i iù t i ti t lvalutazioni più accurate, si possono conservativamente assumere leseguenti azioni assiali:± 0,3 Nsd amax /g per il profilo stratigrafico di tipo B, sd max g p p g p± 0,4 Nsd amax /g per il profilo stratigrafico di tipo C± 0,6 Nsd amax /g per il profilo stratigrafico di tipo D

dove Nsd è il valore medio delle forze verticali agenti sugli elementicollegati, e amax è l’accelerazione orizzontale massima attesa al sito.g , max


“El t di ll t t l t tt i l i “Elemento di collegamento tra la struttura in elevazione ed il suolo”

funzione:

trasmettere al terreno il peso della struttura e le sollecitazioni derivanti dalle altre forze esternealtre forze esterne

classificazione:

• Superficiali o dirette: trasmettono i carichi al terreno attraverso la base • Superficiali o dirette: trasmettono i carichi al terreno attraverso la base dell’opera di fondazione (resistenza struttura/resistenza terreno)

• continue (ordinarie, travi rovesce, platee)

• isolate (plinti, zattere)

• Profonde o indirette: trasmettono i carichi al terreno attraverso la base e la fi i l t l d i li di f d isuperficie laterale dei pali di fondazione

• palficate

problematiche in fase progettuale:

• suolo: resistenza e deformabilità (carico di sicurezza o portanza)( p )

• fondazione: progetto e verifica


APPROCCI PROGETTUALIAPPROCCI PROGETTUALI Analisi dell’insieme STRUTTURA – FONDAZIONE – TERRENO Analisi dell insieme STRUTTURA FONDAZIONE TERRENO

Analisi separata della STRUTTURA, della FONDAZIONE e del TERRENO

approccio “classico”

CONOSCENZA MECCANICA E MORFOLOGICA DEL SUOLOIl grado di “conoscenza” del terreno di fondazione è spesso l t ll’i t d ll’legato all’importanza dell’opera

• opere di modesta entità: esperienza, analogie, ecc.

• opere importanti: relazione geologica (geologo) e relazione geotecnica (strutturista)


TERRENO Parametri caratterizzanti lo stato del terreno

•Porosità•Indice dei vuoti•Grado di saturazione•Contenuto d’acqua•Peso dell’unità di volume•Peso secco dell’unità di volume•Peso secco dell unità di volume•Peso specifico dei granuli solidi•Peso specifico dell’acqua•Peso dell’unità di volume di terreno immerso in acqua•Peso dell unità di volume di terreno immerso in acqua

Parametri caratterizzanti la natura del terrenol i ( ill li bbi hi i i li)•Granulometria (argilla-limo-sabbia-ghiaia-ciottoli)

•Plasticità (limiti di Attemberg)

Mezzi di indagine (ruolo del progettista)•Prove in sitoP i l b t i•Prove in laboratorio


FONDAZIONI DIRETTEFONDAZIONI DIRETTE

PLINTI: ISOLATI O CON TRAVI DI COLLEGAMENTO TRAVI ROVESCE SINGOLE O A GRATICCIO TRAVI ROVESCE: SINGOLE O A GRATICCIO PLATEE: LISCE O NERVATE

FASI DEL PROGETTOI SCELTA DEL PIANO DI POSAI SCELTA DEL PIANO DI POSAII CALCOLO DEL CARICO LIMITEIII CALCOLO DEI CEDIMENTIIV PROGETTO DELLA FONDAZIONEIV PROGETTO DELLA FONDAZIONE

I SCELTA DEL PIANO DI POSA• attraversare lo strato di terreno vegetale

• attraversare lo strato di terreno soggetto all’azione del gelo e a variazioni stagionali del contenuto d’acqua

• disporre il piano di posa allo stesso livello• disporre il piano di posa allo stesso livello


FONDAZIONI DIRETTEFONDAZIONI DIRETTE

II CALCOLO DEL CARICO LIMITE

“il valore del carico a cui corrisponde la rottura del complesso terreno-opera di fondazione”

Nell’ipotesi di piano di posa orizzontale posto a profondità D dal piano di Nell ipotesi di piano di posa orizzontale posto a profondità D dal piano di campagna (anch’esso orizzontale), soggetto a carichi verticali centrati, nell’ipotesi ulteriore di meccanismo di rottura di tipo globale:

TERZAGHI qlim=Nq1D+Ncc+N2B/2


FONDAZIONI DIRETTEFONDAZIONI DIRETTEII CALCOLO DEI CEDIMENTI

I ti l i di ti diff i li i li In particolare preoccupano i cedimenti differenziali, i quali sono difficilmente valutabili numericamente (relazioni empiriche)C l l d i di ti d ll f d i ifi di tibilità l Calcolo dei cedimenti della fondazione e verifica di compatibilità con la struttura in elevazione

III PROGETTO DELLE FONDAZIONI

•Calcolo delle sollecitazioni e verifica della struttura di fondazione

•Consideriamo soltanto interazione terreno/fondazione (modello valido quando la struttura in elevazione è meno rigida di quella in q g qfondazione)•Modello della struttura in elevazione: fisso alla base•Modello del terreno:

• Winkler (1867): fondazione deformabile e soggette a carichi concentrati

• semispazio elastico: fondazioni rigide e/o soggette a carichi ripartiti


FONDAZIONI DIRETTE: PLINTIFONDAZIONI DIRETTE: PLINTIEconomia del sistema di fondazione – basso grado di sicurezza strutturale

L

B

L

B

Ipotesi: distribuzione lineare delle pressioni di contatto

NLB

NP

WM

LBNP1

WLB

L/6)(2NP L/6)(e uB3

Pmax


FONDAZIONI DIRETTE: PLINTIFONDAZIONI DIRETTE: PLINTI

CALCOLO DELLE DIMENSIONI DELLA BASE DI APPOGGIO

Area di base (di tentativo): A=F/qes controllo B, H

CALCOLO DELL’ALTEZZA CALCOLO DELL’ALTEZZA

1. Verifica a flessione

modello di mensola e carico uniformemente distribuito Mmax

d1=r(M/B)0.5

2. Verifica a taglio

Vsd=Vrd d2

L

B


FONDAZIONI DIRETTE: PLINTIFONDAZIONI DIRETTE: PLINTI CALCOLO DELL’ALTEZZA

3 V ifi t3. Verifica a punzonamento

altezza plinto: min (d1, d2, d3)

oppure: min (d1, d2)

topunzonamenaarmatura)d,min(dd,p(bVV 21cwRd,1sd

VA

topunzonamenaarmatura

sd

sinαfA

ydsw



ARMATURAd

f fdMA

90

:flessioneydfd. 90



PLINTO ZOPPO: un caso ricorrente

Come si interviene?


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEComportamento prevalente “longitudinale”Ipotesi di base:Ipotesi di base:

• suolo alla Winkler• trascuriamo interazione terreno/fondazione• trascuriamo interazione terreno/fondazione

Modello di suolo alla Winkler:4

04 0IVd W k BEI q equilibrio W Wdx EI

404: 4 04

IVk Bposto W W

EI

0EIq k W B

2WdEIM)cossin()cossin( 4321 xCxCexCxCeW xx

ddWkWq

3

2

WdEIV

dxEIM

dx 3dxEIV

Lunghezza caratteristica: 04

4ck B

LEI


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEDefinizione della costante di sottofondo (funzione del terreno e della fondazione)della fondazione)

Wqk Prove eseguite su piastra quadrata di lato B1W

Per una trave di fondazione di lato B segue:Per una trave di fondazione di lato B, segue:

BB 21

Bk

sabbieBBBkk

21

1

lidatesovraconsoilleB

Bkk arg5.1

11

espressione semplificata: k=100 qespressione semplificata: k=100 qes


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEDefinizione della costante di sottofondo (funzione del terreno e della fondazione)della fondazione)

Se non si dispone di k e per carichi minori di 1/3 del carico limite Se non si dispone di k1 e per carichi minori di 1/3 del carico limite, si possono adottare i valori riportati in tabella:

Sciolto (kN/ )

Medio (kN/ )

Denso (kN/ )(kN/mc) (kN/mc) (kN/mc)

Sabbia secca o umida 14000 47000 180000 Sabbia satura 90000 29000 110000argille 58000g


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCECRITERIO DI PROGETTO

kB44EIkBLc

I: dipende sia dalla rigidezza della trave sia dalla rigidezza della struttura in elevazione

k: dipende dal terreno dalla forma della fondazione e dai carichi applicati

B: dipende anche dalla capacità del terreno di trasferire i carichi

CRITERIO DI FASCIA( )L L E I k B ifi t,max max min min( , , , ) c cL L E I k B verifica trave

Trave più rigida con ripartizione del carico su un tratto di lunghezza maggiore riducendo le pressioni sul terreno ma aumentando le sollecitazioni maggiore riducendo le pressioni sul terreno ma aumentando le sollecitazioni sulla trave

,min min max max( , , , ) c cL L E I k B verifica terreno


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCECRITERIO DI FASCIA

I IImin=It

Imax=It+ni (in generale Imax=1.25Imin)

Bmin=B

Bmax=1.20 B

Kmin e Kmax dipendono dal terreno


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEDIMENSIONAMENTO SEZIONE

b

•s≥10 cm

•b=Bpil+10cm s D

•altezza D → schema a mensola B*B

s

• base B* → schemi limite sulla distribuzione delle tensioni

Pjlinearediagrammaq

BLtot

jj

*

' lim

’=1.2-1.3

Pj iscont.

2*

'' lim ddiagrammaqLLB

P

ds

j

’’=1.3-1.5

2


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEDIMENSIONAMENTO SEZIONE

• altezza H → Itrave,fondazione > 4-5 Itravi,elevazione

ANALISI STRUTTURALEANALISI STRUTTURALE

VALUTAZIONE SOLLECITAZIONI

VERIFICHE e CALCOLO ARMATURE


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE5,80 3,00 5,80 1,40

40

1,40

0,70

17,40

FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE

PIANTA FONDAZIONI1 432

1,70

1,40

30

PIANTA FONDAZIONI

5 6 7 8

4,3,1,

40

9 10 11 12

4,00

2,60

16,0

0

19,3

0

9 10 11 12

4,50

1,40

3,10

1

13 1415 16

1,40

50

17 18

3,30

1,40

1,90

1,40

,70 150

10

35

45

75

50

5

0,701,404,401,401,601,404,401,400,70

0,

8,608,80


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEA B C D

Staffe 10 /15’’ per l=1.20m Staffe 10 /10’’ per l=2.00m Staffe 10 /15’’ per l=3.35m Staffe 10 /15’’ per l=2.50m Staffe 10 /10’’ per l=0.95m Staffe 10 /15’’ per l=4.45m Staffe 10 /15’’ per l=1.20m

13 14 15 16

1.20

A B C D

1.20 0.80 5.00 0.80 2.20 0.40 5.40 0.40 1.20

16151413

1.40

A B C D

A B C D

L 7 153 18L = 6.70 m

L = 7.15 mL = 7.00 m

L = 8.35 mL = 9.55 m

L = 3.35 mL = 3.70 m

40

40

40

40

40

795

660630

915

330

3 183 18

3 18

1 202 20

5 20 3 20

630

L = 6.75 m FERRI DI PARETE

L = 6.80 mL = 7.15 m

L = 6.50 m

40

2020

1515

3 14 L = 7.15 m FERRI DI PARETE 3 14 L = 6.45 m FERRI DI PARETE

660

660630

2 142 14

2 14

3 14

L = 6.80 mL = 7.15 m

L = 6.50 m 2020

15153 14 L = 6.75 m FERRI DI PARETE

FERRI DI PARETE L = 7.15 m3 14FERRI DI PARETE L = 6.45 m3 14

630

630 660

660

2 142 14

2 14

L = 3.70 m

L = 6.70 mL = 7.15 m

L = 7.00 m

L = 2.90 m40

40 40

40

330

630 755

660

250

L = 6.10 m

L = 2.35 m

4 20

5 20 1 20

3 183 18

3 18

8 20


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE

Scala 1 : 20

i

L = 3.16 m10

Staffa 10

Sezione C : C

10

L = 0.53 mtirantino 8

43

5

5104

legature

3 18 2 20

Tarve rovescia B = 1.40 m H = 1.10 m

50

L = 3.46 mStaffa 1044

6 14

45

75

10

134

29

2 14 2 14

3 18 2 20

Magrone

10

5

35

45


FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEFONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCEGRATICCIO DI TRAVI DI FONDAZIONE

1. Analisi strutturale dell’intero graticcio

1. Analisi delle singole travi → ripartizione approssimata dei carichi

0.5PP 0.5P;P :i nodi yx

0.5PP0.8P;P:pnodi

0.5PP 0.5P;P :a nodi

yx

yx

iRipartizione del carico el generico nodo

0.5PP0.8P;P:p nodi yxi

in quote proporzionali all’abbassamentodedotto con riferimento allo schema ditrave con lunghezza infinita senza

apconsiderare l’influenza dei carichiapplicati sugli altri nodi


FONDAZIONI DIRETTE: PLATEA DI FONDAZIONEFONDAZIONI DIRETTE: PLATEA DI FONDAZIONEPLATEE NERVATE

PLATEE LISCEPLATEE LISCE

METODI DI ANALISI

modello di Winkler: ipotesi di platea rigida

metodo agli elementi finiti metodo agli elementi finiti

FONDAZIONI INDIRETTE O PROFONDE


FONDAZIONI INDIRETTE O PROFONDE

FONDAZIONI SU PALIREAZIONE PALO-TERRENO: portanza della palificata funzione

dell’attrito laterale e della resistenza alla puntaalla punta

Interazione tra i pali: portanza della palificataInterazione tra i pali: portanza della palificata

Distanza minima tra i pali: 3d

Di t ti i l di difi i 40 50 Diametro tipico nel caso di edifici: 40-50 cm

Tipologia: pali battuti e pali trivellati

Portanza del singolo palo: resistenza alla punta e laterale


FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIPLINTO A UN PALO

S ll it i t t d l li t f t t t f it d l Sollecitazione sostenuta dal plinto: forza centrata trasferita dal palo


FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIPLINTO A UN PALO

P bl l di t i ità I i t d ll t i di Problema nel caso di eccentricità. Inserimento delle travi di collegamento

FONDAZIONI PER EDIFICIFONDAZIONI PER EDIFICI

FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIPLINTO A DUE PALI

Schema di mensola incastrata nel pilastro e soggetto alla forza concentrata trasferita dal palo → H11

Schema ad arco, ovvero di plinto alto, Vsd=VRd1 → H2

H

P

L


FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIPLINTO A DUE PALI: ARMATURE

M3 D

flessione:yd

f fdM

A

9.0

max1

10 cm

10 cm

taglio:PAPV taglio:

ydf

fAV

222

H

fLPA

2

3yd

f fdA

9.03

P

L


FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIPLINTO A DUE PALI: ARMATURE


FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIPLINTO A TRE PALI

MA 1max

COSfdA

ydf 29.0

max1

PA 1COSf

Ayd

f 222

LP 12COSfd

LPAyd

f 21

9.02

3

FONDAZIONI PER EDIFICIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI

PIANTA FONDAZIONIPIANTA FONDAZIONI


FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI


FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALIPLINTO A PIU’ PALI

COMPORTAMENTO A TRAVE O A PIASTRA


FONDAZIONI INDIRETTE: TRAVI E PLATEE SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: TRAVI E PLATEE SU PALICALCOLO ANALOGO AL CASO DELLE FONDAZIONI DIRETTE

SOLLECITAZIONI DERIVANTI DAI PALI LA CUI DISPOSIZIONE DETERMINA LE DIMENSIONI IN PIANTA.

SCHEMI STATICI ANALOGHI MA FORZE CONCENTRATE: SI TRASCURA IN GENERALE IL CONTRIBUTO OFFERTO DAL TERRENO A CONTATTO CON LE FONDAZIONI SUPERFICIALICONTATTO CON LE FONDAZIONI SUPERFICIALI.

ARMATURE CONCENTRATE NELLE ZONE DEI PALI: PUNZONAMENTO


FONDAZIONI INDIRETTE: TRAVI ROVESCE SU PALIFONDAZIONI INDIRETTE: TRAVI ROVESCE SU PALI

Le scelte progettuali per le opere di fdifondazione devono ... · quelle delle strutture in...

Documents

Transcript of Le scelte progettuali per le opere di fdifondazione devono ... · quelle delle strutture in...