paratie ntc 2008
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Sheet Piling DayRavenna 21-10-2010
Progettazione di opere portuali Norme NTC 2008 ed Eurocodici
Ing. Maurizio Lenzi
SHEET PILING
Sheet Piling
SHEET PILING
Sheet Piling
SHEET PILING
PARATIE
Sezione tipo di palancolato composto Profilo H : funzione portante Palancola: funzione di contenimento
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Le Norme NTC 2008 emanate con il D.M. 14/01/2008 individuano in accordo con gli Eurocodici EC7 (Progettazione Geotecnica) ed EC8-5 (requisiti geotecnici per la progettazione sismica) i criteri di progetto strutturale per le opere interagenti con il terreno. In particolare viene richiesto quanto segue:
responsabilit del progettista la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica.
Schema delle fasi di progettazione
MODELLO DI INTERAZIONE
1. Analisi strutturale dellopera e de 2. Verifica di resistenza e di stabilit enza 3. Verifica delle deformazioni form
Piano di Controllo e Monitoraggio
Interazione terreno-struttura
INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURASistema di azioni mutue interne che lopera ed il terreno si scambiano per mantenere congruente il campo dei movimenti 1) La pressione mobilitata dal terreno dipende dallentit dello spostamento della struttura. 2) La pressione del terreno varia entro valori limiti di plasticizzazione definiti attivi o passivi in relazione alla direzione dello spostamento della struttura verso valle o verso monte. 3) Comportamento del terreno marcatamente non lineare.
Interazione terreno-struttura
passiva del terreno
Il terreno a monte Il terreno a valle applica unazione oppone una resistenza
Cunei di Spinta
Interazione terreno-struttura
Interazione terreno-struttura
Coefficienti di spinta attiva e passiva
Interazione terreno-strutturapa= pressione attiva pp = pressione passiva
' o E s = M pr p rEJf
o = pressione orizz. efficace a riposo pr = 100 KPa M = modulo = esponenteNatura del terreno Sabbia ( =3035) M 200300 6080 0.5 0.81.0
Modello Elasto - Plastico
Argilla (cu=4060 KPa)
Interazione terreno-struttura
Azione esterna e di vincolo esercitati dalla spinta del terreno Azione esterna e di vincolo esercitati dalla spinta del terreno
movimento della paratia
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Le Norme NTC 2008 emanate con il D.M. 14/01/2008 individuano in accordo con gli Eurocodici EC7 (Progettazione Geotecnica) ed EC8-5 (requisiti per la progettazione sismica in ambito geotecnico) i seguenti criteri di progetto strutturale per le opere interagenti con il terreno:
Progettazione basata su criteri semiprobabilistici agli stati limite ultimi (SLU) e agli stati limite di esercizio (SLE) Definizione delle azioni sismiche e dei criteri di resistenza in gerarchia delle resistenze allo stato limite di salvaguardia della vita (SLV) e lo stato limite di danno (SLD). Definizione dei criteri di progetto e di caratterizzazione geotecnica e nella modellazione del terreno
Criteri di Progettazione - NTC 2008
STATO LIMITE ULTIMO:VENGONO CONFRONTATE LE SOLLECITAZIONI (Sd) INDOTTE DALLE CONFIGURAZIONI DI CARICO AVENTI STATISTICAMENTE UN ELEVATO PERIODO DI RITORNO IN RELAZIONE ALLA VITA UTILE DELLOPERA CON LE RESISTENZE ULTIME (Rd) DEL MATERIALE. I VALORI DI PROGETTO DELLE AZIONI E DELLE RESITENZE SI RICAVANO APPLICANDO AI VALORI CARATTERISTICI: FATTORI PARZIALI AMPLIFICATIVI PER LE AZIONI (F) FATTORI PARZIALI RIDUTTIVI PER LE RESISTENZE (m)
CONDIZIONE DI VERIFICA ALLO SLU: Sd = F Sk < Rd=Rk/ m In ambito geotecnico si applicano ulteriori fattori di sicurezza per tener conto dellincertezza dellinterazione tra terreno e struttura.
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Progettazione agli Stati Limite
Approccio 1 - Combinazione 1 - STR Combinazione 2 - GEO
Paratie
Approccio 2 Unica combinazione (STR+GEO)
Tiranti - Pali
Criteri di Progettazione - NTC 2008
PARATIE
PARATIE
Criteri di Progettazione - NTC 2008
STATI LIMITE DI RESISTENZA DEL TERRENO GEO-HYD-UPL
Criteri di Progettazione - NTC 20081. Collasso per rotazione intorno a un punto dellopera (atto di moto rigido)
Criteri di Progettazione - NTC 20082. Collasso per carico limite verticale
Verifica della capacit portante verticale Comportamento a palo per carichi trasmessi da vie di corsa
Criteri di Progettazione - NTC 20083. Sfilamento di uno o pi ancoraggi
Criteri di Progettazione - NTC 20084-5-6 Sollevamento fondo scavo e sifonamento
Criteri di Progettazione - NTC 2008
7. Instabilit globale dellinsieme opera-terreno
Criteri di Progettazione - NTC 2008
STATI LIMITE DI RESISTENZA DELLA STRUTTURA SLU - STR
Criteri di Progettazione - NTC 2008Stati Limite STR
Raggiungimento della resistenza ultima strutturale nei vincoli e nella paratia
Criteri di Progettazione - NTC 2008
STATI LIMITI ULTIMI COMBINAZIONI DI CARICO E PARAMETRI GEOTECNICI
Criteri di Progettazione - NTC 2008
STATO LIMITE ULTIMO: VENGONO
CONFRONTATE LE
Combinazione di carico A1 = 1.3 Gk + 1.5 Qk (STR) Combinazione di carico A2 = 1.0 Gk + 1.3 Qk (GEO)
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Resistenza a taglio caratteristica: k = ck+ v tank
; k = cuk
Resistenza a taglio di progetto: d = [c k + v (tank)] / 1.25 ; d = cuk/1.4 Parametri Geotecnici M1 = resistenza caratteristica del terreno (STR) Parametri Geotecnici M2 = resistenza di progetto del terreno (GEO)
Criteri di Progettazione - NTC 2008
PARATIE COMBINAZIONI DI VERIFICA
(R2=1.1)
(Approccio 1)
Stato Limite STR Stato Limite GEO
(R1=1.0)
Criteri di Progettazione - NTC 2008
PARATIE - FASI DELLA PROGETTAZIONE
Criteri di Progettazione - NTC 2008Struttura di riferimento
Criteri di Progettazione - NTC 2008
DIMENSIONAMENTO GEOTECNICO
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Stato Limite GEO - Rotazione attorno ad un punto
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Stato Limite GEO - Instabilit Generale
Criteri di Progettazione - NTC 2008
DIMENSIONAMENTO STRUTTURALE
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Stato Limite STR - Combinazione A1+M1
Criteri di Progettazione - NTC 2008MG
MTOT
1.3 MG+1.5(MTOT-MG)
SHEET PILING - Diagramma dei Momenti 1.5 -0.5 -2.5 -4.5 -6.5 -8.5 -10.5
MG
MG+Q
1.3MG+1.5(MG+Q - MG)
Quote [m]
-12.5 -14.5 -16.5 -18.5 -20.5 -22.5Spinta del terreno
-24.5 -26.5 -28.5 -30.5 -32.5 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500
Spinta del terreno e del sovraccatrico (60 KPa) Cpombinazione A1+M1+R1
0
500
1000
1500 2000
2500 3000
3500 4000
4500 5000
5500 6000
Momenti Flettenti [KNm/m]
Criteri di Progettazione - NTC 2008SHEET PILING - Diagramma dei Momenti 1.5 -0.5 -2.5 -4.5 -6.5 -8.5 -10.5
A1+M1
Quote [m]
-12.5 -14.5 -16.5 -18.5 -20.5 -22.5Combinazione A1+M1
-24.5 -26.5 -28.5 -30.5 -32.5 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500
0
500
1000
1500 2000
2500 3000
3500 4000
4500 5000
5500 6000
Momenti Flettenti [KNm/m]
Criteri di Progettazione - NTC 2008Caratteristiche geometriche delle sezioni serie HZ - AZ
Criteri di Progettazione - NTC 2008Criteri di Verifica allo SLU
fyk = tensione caratter. di snervamento (yield point)
m = coeff. parziale di sicurezza dellacciaio = 1.05We = modulo resistente della sezione Md = max (MA1+M1) < MR= (fyk/m) We
Criteri di Progettazione - NTC 2008DURABILITA
Verifica a lungo termine We,rid = Modulo resistente della sezione ridotta Md = max (MA1+M1) < MR= (fyk/m) We,rid Trattamenti protettivi Rivestimenti epossidici - Protezione catodica
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Stato Limite di Esercizio
Criteri di Progettazione - NTC 2008SHEET PILING - Diagramma dei Momenti 1.5 -0.5 -2.5 -4.5 -6.5 -8.5 -10.5
SLE
MG
MG+Q
Quote [m]
-12.5 -14.5 -16.5 -18.5 -20.5 -22.5 -24.5 -26.5 -28.5 -30.5 -32.5 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500Spinta del terreno Spinta del terreno e del sovraccatrico (60 KPa)
0
500
1000
1500 2000
2500 3000
3500 4000
4500 5000
5500 6000
Momenti Flettenti [KNm/m]
Criteri di Progettazione - NTC 2008
Tensioni in esercizio
SLE =
M d ,SLE We
Valori di riferimento
SLE =
f yk 1.5
Criterio di dimensionamento
Stato Limite di EsercizioCompatibilit degli Spostamenti
-
Deformazione della paratia e profilo di subsidenza a monte
Stato Limite di Esercizio
Distorsioni Angolari Limite
-
Verifiche di Stabilita
VERIFICA DELLE CONDIZIONI A BREVE E LUNGO TERMINE
Condizioni Critiche di Verifica
Dragaggio dei fondali Condizioni drenate a lungo termine Riempimento a tergo del palancolato Condizioni non drenate a breve termine
Verifiche di StabilitaVerifica di stabilit in condizioni drenate e non drenate
Verifiche di StabilitaDragaggio a valle
Verifiche di StabilitaDragaggio a valle Verifica a lungo termine in condizioni drenateSovra prssioni Sovra pressioni negative negative
Verifiche di StabilitaRiempimento a tergo
Verifiche di StabilitaRiempimento a tergo Verifica a breve termine in condiz. non drenate
Sovra pressioni positive
Azione Sismica
Azione Sismica
Azione sismicaParametri sismici di progetto
Azione sismicaParametri sismici di progettoag = accelerazione al suolo su base rigida la cui intensit dipende dal sito e dalla probabilit di superamento nella vita utile dellopera SLV = stato limite salvaguardia delle vite (10%) SLD = stato limite di danno (63%) S = coeff. di amplificazione stratigrafica (Ss) e topografica (ST) che tiene conto della deformabilit degli strati pi superficiali (H3.5
Azione SismicaResistenza ciclica alla Liquefazione
FC = Contenuto di parti fini
Azione SismicaVerifica alla Liquefazione
CRR = ul ' voFS = CRR/CSR M = magnitudo
a S vo M > CSR = med = 0.65 g ' ' vo g vo 7.5 FL=1-FS FL= 0 per Fs1
2.56
Resistenza Ciclica (CRR) > Sollecitazione Ciclica (CSR)
Indice del Potenziale di Liquefazione
IL= FLi (10- zi/2) zi
Azione sismica
Liquefazione dei terreni
INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO DEL TERRENO VIBROFLOTTAZIONE Compattazione profonda COLONNE DI GHIAIA Dissipazione sovra pressioni s = interasse dei dreni d = diametro dei dreni eo= indice dei vuoti iniziale e = indice dei vuoti finale
d s= 2
(1 + eo )(eo e)
Azione sismicaCompattazione del terreno
Azione sismica
Vibroflottazione
Infissione
Compattazione
Riempimento
Azione sismicaVibroflottazione
Cono di depressione
Azione sismicaVibroflottazione
riempimentoriempimeto
TIRANTI DI ANCORAGGIO
TIRANTI DI ANCORAGGIO
TIRANTI DI ANCORAGGIO
TIRANTI DI ANCORAGGIOCombinazione A1+M1+R3 (STR+GEO) Sollecitazione di progetto Resistenza di progetto
S d = 1.3 SG + 1.5 ( SG + Q SG )
Rd =
Rk
R
=
resistenza caratteristica coeff . parzialeValor medio Valore min
R R Rk = Min med ; min a1 a 2
R R Rk = Min med ; min a3 a 4
(R = R3)
TIRANTI DI ANCORAGGIOProve di carico di progetto a rottura
Prove di carico di verifica sui tirantiLe prove di verifica, da effettuarsi su tutti i tiranti, consistono in un ciclo in cui il tirante viene sottoposto ad una forza pari ad 1.2 volte la forza massima prevista in esercizio.
TIRANTI DI ANCORAGGIO
Tiranti in BARRE (Gewi - Dywidag) (Tiranti subacquei)
TK
Rd
Rd > Tk > SdCriterio di Gerarchie delle Resistenze per barre dacciaio a snervamento definito
TIRANTI DI ANCORAGGIO
Tiranti con TREFOLI
TK
Rd
Tk > Rd > Sd
TIRANTI DI ANCORAGGIOTiranti Requisiti di progetto
TIRANTI DI ANCORAGGIO
Tiranti Requisiti di progetto
Disposizione di sistemi di ancoraggio a tergo della paratia
Condizioni di carico di progetto
CONDIZIONI DI CARICO RICORRENTI Sovraccarico uniforme = 20-40-60 KPa Tiro nelle Bitte = 500-1000 - 1500 KN Spinta sui parabordi = 500-1000-1500 KN
Condizioni di Carico di progetto
ESEMPI
Sovraccarico sul piazzale
Condizioni di Carico di progetto
Tiro nelle bitte
Condizioni di Carico di progetto
F = 500-1000 KN
Condizioni di Carico di progettoSchema Statico Tiro nella bitta
Condizioni di Carico di progetto
Parabordi
Condizioni di Carico di progetto
Spinta sui parabordi
Condizioni di carico di progetto
Energia cinetica di impatto
E D = C M C E CC C S M = dislocamento della nave CM = coeff. di massa aggiunta Cc = coeff. di accosto
1 M V 2 2
V = velocit di accosto CE = coeff. di eccentricit Cs= coeff. di deformabilit
Condizioni di carico di progetto2D B 2 K + R 2 cos 2 CE = K 2 + R2 CM = 1 +CC = 0.91.0 (CM=1.62.0) (CE=0.60.8)
per banchine a parete verticale per strutture aperte (pontili) per parabordi rigidi per parabordi deformabili
CS = 0.91.0
Raggio di inerzia K = (0.19 Cb + 0.11) LBP Velocit di accosto V=0.10-0.20 m/sec
Condizioni di carico di progettoCONE FENDER
Reazione
Energia
Accorciamento
Condizioni di carico operative
CONDIZIONI DI CARICO OPERATIVE NELLE BANCHINE PORTUALI
Condizioni di carico operative
Stoccaggio Containers
Condizioni di carico oprqative
Costruzione di strutture off-shore
Condizioni di carico operative
Varo di Strutture Off-Shore
Condizioni di carico operative
Movimentazione con carrelli semoventi
Condizioni di carico operative
Stoccaggio coils
Condizioni di carico operative
Movimentazione e sollevamento
Condizioni di carico operative
SCHEMI STATICI
Condizioni di carico operative
Stoccaggio di carichi concentrati su aree limitateP
+2.50
d b+0.50 -0.40
+0.00
Z
-9.50
-17.50
Condizioni di carico operative
Carichi Localizzati - Sollevamenti
Condizioni di carico operative
Trasporto di carichi su semoventi modulari
Condizioni di carico operativeVaro con semoventi modulari
Condizioni di carico operative
CASO DI STUDIO
Condizioni di carico operative
Condizioni di carico operative
Condizioni di carico operativeSHEET PILING
330 KPa
330 KPa
430 KPa
430 KPa
LR 1750
Load out
LR 11350
LOAD OUT CRANE PRESSUREsheet piling wall Y
'HX=mh
P=q xy
Finite element mesh of the loading area
Condizioni di carico operativePipe Load out - Cranes Pressure on the Wall0 5
Max horizontal Pressure [KPa]
10 15
LR 1735 LR 11350
20 25 30 35 40 0 10 20 30 40 50
Max Pressure on the Sheet Piling Wall
60
70
80
90
Distance along the wall [m]
Condizioni di carico operativePIPE LOAD OUT OPERATIONS LOAD OUT LATERAL PRESSURE ON THE WALL INDUCED BY CRANES2.50 0.00 -2.50 -5.00 -7.50 -10.00 -12.50 -15.00 -17.50 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Elevation [m]
Lateral Pressure [KPa]
Condizioni di carico operative
Plane Strain Model Load-out Equivalente Loadp= 60 KPa
+2.50 d=10.00 m +0.00 +0.50 -0.40 b=11.40 m
Z
H =2p
Layer nr. 1
= 19 KN/m3 = 30 c'=0 KPa
[ sin cos( + 2 )]
= 200
=0.50
-9.50
Layer nr. 2
= 19 KN/m3 = 28 c'=0 KPa = 80 =0.80
-17.50
Modello Piano Sovraccarico Equivalente
Condizioni di carico operativePIPE LOAD OUT OPERATIONS LATERAL PRESSURE ON THE WALL INDUCED BY CRANES2.50 0.00 -2.50 -5.00 -7.50 -10.00 -12.50 -15.00 -17.50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Elevation [m]
Load Out Horizontal Pressures on theWall Plane Model P=60 KPa B=11.40 m d=10.00 m
Lateral Pressure [KPa]
Condizioni di carico operativep= 60 KPa +2.50 d=10.00 m +0.00 +0.50 -0.40 b=11.40 m
Z
Layer nr. 1
= 19 KN/m3 = 30 c'=0 KPa = 200 =0.50
-9.50
Layer nr. 2
= 19 KN/m3 = 28 c'=0 KPa = 80 =0.80
-17.50
q= 40 KPa
+2.50
+0.00
+0.50 -0.40
Layer nr. 1
= 19 KN/m3 = 30 c'=0 KPa = 200 =0.50
-9.50
Layer nr. 2
= 19 KN/m3 = 28 c'=0 KPa = 80 =0.80
Condizioni di carico operativePIPE LOAD OUT - BENDING MOMENTS2.5
Load Out Cranes
0Design Load 40 KPa
-2.5
Elevation [m]
-5
-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5 -100 -900 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 100 110 120 130 140 0 0 0 0 0
Bending Moments [KNm/m]
Case History
VIBROFLOTTAZIONE BANCHINA SAIPEM-COLACEM 1) Miglioramento della resistenza del terreno di sedime nella zona di ancoraggio dei tiranti 2) Riduzione del rischio di liquefazione delle sabbie in adeguamento normativa sismica
Case History
Case History
Case History
Case History
Case Historiy
Case History
Case History
Case History
Case History
Case History
Case History
Case History
Case History
Case History
Ante operam
Post operam
RESISTENZE PENETROMICHE ANTE E POST OPERAM
Case History
Comportamento dilatante
Comportamento contraente
Terreno addensato con la vibroflottazione (sovra pressioni negative)
Terreno naturale in sito poco addensato (sovra pressioni positive)
Case History
Valutazione dellindice di liquefazione dopo la vibro flottazione CPTU 6
Case History
SISMICA A RIFRAZIONE
Case HistoryTIRANTI
t = allungamento totale misurato del tirante a = allungamento della parte attiva del tirante = t - FLp/EA
Case History
* * rottura del tirante
Case HistoryCurva Carichi- Allungamenti Tirante di prova nr. 1
Case History
CONCLUSIONIVALIDAZIONE E SPERIMENTAZIONE
Piero Pozzati. Teoria e Tecnica delle Strutture ,Vol. 1, Cap. III Azioni dovute al terreno - Ed. UTET - Torino
CONCLUSIONIVALIDAZIONE E SPERIMENTAZIONE
LINGEGNERIA STRUTTURALE E STATA DEFINITA CON UN NOTEVOLE GRADO DI PRECISIONE COME: LARTE DI FORMARE CON DEI MATERIALI, CHE NELLA REALTA NON SI CONOSCONO, DELLE FORME, CHE NELLA REALTA NON SI POSSONO ANALIZZARE, PER RESISTERE A DELLE FORZE, CHE NELLA REALTA NON SI SANNO PREVEDERE, IN MODO TALE CHE LA GENTE NON POSSA, NELLA REALTA, SOSPETTARLO.
CONCLUSIONI
CONCLUSIONIFinch c c speranza!
RINGRAZIAMENTI
ING. PAOLA CAMPANA ING. NICOLETTA CAPUCCI ING. LUCIA DE ANGELIS ING. ANNA FABBRI ING. SARA MARTINI ING. ROBERTA OSTI DOTT.SSA ROBERTA ZAMBRINI
www.acmar.it