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Progettazione geotecnica secondo le normative vigenti

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PROGETTAZIONE GEOTECNICA SECONDO LE NORME VIGENTI

Indice

Stima dei parametri del terreno ___________________________________________________________ 2

Metodo statistico - introduzione _______________________________________________ 3

Metodo statistico - Procedura operativa ________________________________________ 6

Stima dei parametri del terreno ________________________________________________ 7

Combinazione delle azioni ___________________________________________________ 8

Norme Tecniche per le Costruzioni ______________________________________________________ 10

Progettazione geotecnica ______________________________________________________________ 12

Opere di fondazione ________________________________________________________ 14

Fondazioni su pali _________________________________________________________ 15

Verifica di stabilità globale __________________________________________________ 20

Opere di sostegno _________________________________________________________ 21 Muri di sostegno ___________________________________________________________________ 21 Opere di contenimento flessibili _______________________________________________________ 22

Tiranti ___________________________________________________________________ 23

Indagini geotecniche __________________________________________________________________ 24

Forza sismica ________________________________________________________________________ 25




Le “vecchie” normative valutavano la sicurezza in modo deterministico:

- Per le azioni esterne si considera il valore più gravoso

- Per le resistenze si considera il valore “minore” oppure il valore “medio”

Le “nuove” normative utilizzano un metodo semiprobabilistico (“semi” perché è previsto l’utilizzo di

coefficienti di sicurezza), per cui si ha che:

- Le azioni e le resistenze vengono introdotte nei calcoli con valori “caratteristici”

- La ricerca di un valore rappresentativo di una proprietà dei materiali prevede un’analisi statistica.

Nel caso del terreno le difficoltà sono molto maggiori che nel caso dei materiali da costruzione, in cui le

caratteristiche sono ben conosciute.

L’approccio semiprobabilistico ha il pregio di correlare l’incertezza dei parametri del terreno col

comportamento della struttura, ma è più valido di quello deterministico solo se si esegue un’analisi accurata.,

ossia se si ha a disposizione un campione statistico sufficientemente numeroso.

Stima dei parametri del terreno

La normativa italiana “deriva” da quella europea, incarnata dagli Eurocodici. Per la progettazione geotecnica,

il documento di riferimento è l’Eurocodice 7 (EN 1997-1 e EN 1997-2).

In esso possiamo trovare le indicazioni fondamentali per la scelta dei parametri meccanici, caratteristici e di

progetto, che governano gli stati limite oggetto di verifica.

EN 1997 – 1, 2.4.5.2

• (1)P - The selection of characteristic values for geotechnical parameters shall be based on results

and derived values from laboratory and field tests, complemented by well-established experience.

EN 1997 – 1, 2.4.1

• (2) It should be considered that knowledge of the ground conditions depends on the extent and

quality of the geotechnical investigations. Such knowledge and the control of workmanship are

usually more significant to fulfilling the fundamental requirements than is precision in the calculation

models and partial factors.

EN 1997 Parte 2 – 24 appendici per prove e test geotecnici.

Contiene le specifiche per l’esecuzione e l’interpretazione di prove in situ e in laboratorio, necessarie per il

progetto di opere geotecniche.

EN 1997 – 1, 2.4.1

• (9) When selecting the zone of ground governing the behaviour of a geotechnical structure at a limit

state, it should be considered that this limit state may depend on the behaviour of the supported

structure.




For instance, when considering a bearing resistance ultimate limit state for a building resting on several

footings, the governing parameter should be the mean strength over each individual zone of ground under a

footing, if the building is unable to resist a local failure. If, however, the building is stiff and strong enough,

the governing parameter should be the mean of these mean values over the entire zone or part of the zone

of ground under the building.

EN 1997 – 1, 2.4.5.2

• (2)P - The characteristic value of a geotechnical parameter shall be selected as a cautious estimate

of the value affecting the occurrence of the limit state.

NTC 2008 – 6.2.2:

• Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi una stima ragionata e

cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato

• Nel caso di costruzioni o di interventi di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute

dal punto di vista geotecnico, la progettazione può essere basata sull’esperienza e sulle conoscenze

disponibili, ferma restando la piena responsabilità del progettista su ipotesi e scelte progettuali.

Circolare 617 / 2009 – c6.2.2

Nelle valutazioni che il progettista deve svolgere per pervenire ad una scelta corretta dei valori caratteristici,

appare giustificato il riferimento a valori prossimi ai valori medi quando nello stato limite considerato è

coinvolto un elevato volume di terreno, con possibile compensazione delle eterogeneità o quando la struttura

a contatto con il terreno è dotata di rigidezza sufficiente a trasferire le azioni dalle zone meno resistenti a

quelle più resistenti. Al Contrario, valori caratteristici prossimi ai valori minimi dei parametri geotecnici

appaiono più giustificati nel caso in cui siano coinvolti modesti volumi di terreno, con concentrazione delle

deformazioni fino alla formazione di superfici di rottura nelle porzioni di terreno meno resistenti del volume

significativo.

EN 1997 – 1, 2.4.5.2

• (11) If statistical methods are used, the characteristic value should be derived such that the

calculated probability of a worse value governing the occurrence of the limit state under

consideration is not greater than 5%.

NOTE In this respect, a cautious estimate of the mean value is a selection of the mean value of the limited

set of geotechnical parameter values, with a confidence level of 95%; where local failure is concerned, a

cautious estimate of the low value is a 5% fractile.

• (12)P When using standard tables of characteristic values related to soil investigation parameters,

the characteristic value shall be selected as a very cautious value.

Metodo statistico - introduzione

La funzione densità di probabilità f(x) di una variabile aleatoria esprime la probabilità che il valore della

variabile cada all’interno di un certo intervallo x + dx.




La funzione di probabilità F(x) esprime la probabilità che il valore della variabile sia minore di un valore

stabilito.

Le caratteristiche della funzione densità di probabilità f(x) sono:

- Il “valore medio” di una variabile aleatoria è:

- la “varianza” di una variabile aleatoria è:

La “deviazione standard” o “scarto quadratico medio” di una variabile aleatoria è la radice quadrata

della sua “varianza”.

Si definisce “frattile superiore” al p%, il valore della variabile aleatoria a cui corrisponde una probabilità p% di

avere valori superiori. Si definisce, invece, “frattile inferiore” al p%, il valore della variabile aleatoria a cui

corrisponde una probabilità p% di avere valori inferiori.




22 2

1

22 21

1

1 stimatore distorto di

1 stimatore non distorto di

1

n

n ii

n

n ii

s x xn

s x xn

Data la distribuzione, il valore caratteristico può essere legato a quello medio ed allo scarto quadratico

medio da una relazione del tipo:

Data la distribuzione, il valore di K dipende dalla probabilità p%.

Gauss, p% = 5% K = 1.645

Student, n → ∞, p% = 5% K = 1.645

Student, n=1, p% = 5% K = 6.314 Student, n=2, p% = 5% K = 2.920






Nei casi reali si ha a disposizione un campione limitato di valori della variabile aleatoria. Non si conoscono la

media e la varianza della popolazione, ma si possono stimare in modo statistico, con le formule:

- Stimatore della Media:

1

1 stimatore non distorto di

n

ii

x xn

- Stimatori della Varianza:

Note le caratteristiche, si deve in seguito scegliere la funzione densità di probabilità f(x) da ipotizzare valida

per la grandezza in esame.

La distribuzione più nota è quella di Gauss (“distribuzione normale”). Nei problemi di ingegneria geotecnica

in cui il campione di misure è piccolo la più utilizzata è quella di Student. La distribuzione di Student “tende”

a quella di Gauss per n>30.




La distribuzione di Student viene utilizzata per definire gli intervalli di confidenza della media di una

popolazione, sulla base degli stimatori di media e varianza.

Metodo statistico - Procedura operativa

Caso A: lo Stato Limite considerato è governato da volumi relativamente piccoli di terreno.

Ciò avviene quando l’estensione di terreno coinvolta nel meccanismo di rottura è paragonabile all’estensione

delle fluttuazione statistiche dei parametri meccanici.

Interpretazione “comune” di “valore caratteristico”

Il valore medio della popolazione è ignoto, si suppone uguale a quello del campione.

Due campioni casualmente estratti dallo stesso volume di terreno non avranno, generalmente, lo stesso

valore medio. La distribuzione dell’incertezza della media reale viene stimata con la distribuzione di Student.

2

1n

k n

sx x t

n




Stima dei parametri del terreno

Terreni non coesivi.

La resistenza dipende dall’addensamento (densità relativa).

Terreni coesivi.

La resistenza dipende dal grado di sovraconsolidazione.

Si distinguono condizioni drenate e non drenate. Per le opere di sostegno, in generale, le prime sono le

peggiori.




Combinazione delle azioni

La sicurezza viene espressa come:

• Fattore di sovradimensionamento = Rd / Ed > 1

• Livello di utilizzo = Ed / Rd < 1

Coefficienti di Sicurezza

• L’applicazione dei coefficienti di sicurezza deve aumentare la sicurezza dell’opera.

• I coefficienti di sicurezza dovrebbero “coprire” le principali “fonti” di incertezza.

• Il terreno è deformabile, spesso gli SLE governano il progetto

• I coefficienti di sicurezza possono essere applicati a

• Variabili fondamentali: valore delle azioni e proprietà dei materiali

• Variabili derivate: effetti delle azioni (caratteristiche di sollecitazione) e resistenza (del

terreno).

• Modelli di calcolo

• Alcuni effetti delle azioni dipendono dai parametrici meccanici del terreno oltre che dalle dimensioni

e geometria della costruzione e della stratigrafia.

• La resistenza dipende dalla pressione verticale, quindi dal valore delle azioni.

• Non è possibile stabilire un’unica procedura di calcolo adatta ad ogni situazione. Ad esempio, nel

calcolo strutturale:

• c.a.: sezioni massicce, incertezza insita nell’eterogeneità del materiale (il coefficiente di

sicurezza è applicato alle caratteristiche di resistenza del materiale)

• acciaio: materiale “ideale”, utilizzato in sezioni “esili” (il coefficiente di sicurezza è applicato

al modello di calcolo, resistenza delle sezioni e delle connessioni)

Indicazioni tratte dagli Eurocodici (EN 1997 – 1, 2.4.2)

“Unfavourable (or destabilising) and favourable (or stabilising) permanent actions may in some situations be

considered as coming from a single source. If they are considered so, a single partial factor may be applied

to the sum of these actions or to the sum of their effects.”

• Questo enunciato è conosciuto come “Single Source principle”.

• Permette di assegnare lo stesso fattore di sicurezza alle azioni provenienti da una stessa causa, a

cui si assegna la stessa incertezza.

• E’ molto utile quando non sia possibile distinguere chiaramente se un effetto sia favorevole o

sfavorevole, oppure l’applicazione di coefficienti diversi ad una stessa entità comporti incongruenze

di tipo fisico.

Indicazioni tratte dagli Eurocodici (EN1990 - 6.3.2)

(4) For non-linear analysis (i.e. when the relationship between actions and their effects is not linear), the

following simplified rules may be considered in the case of a single predominant action:

a) When the action effect increases more than the action, the partial factor gF should be applied to the

representative value of the action.




b) When the action effect increases less than the action, the partial factor gF should be applied to the action

effect of the representative value of the action.

• Il coefficiente di sicurezza (per le azioni) va applicato al livello in cui il suo effetto è più severo.

• Ad esempio, la spinta delle terre, o la capacità portante, aumentano in modo più che proporzionale

con l’angolo di resistenza al taglio, perciò si dovrebbe applicare il coefficiente di sicurezza a j.

Esempio 1, Paratie:

Caso di una paratia ancorata con una sola fila di tiranti, calcolata con valori caratteristici (nessun coefficiente

di sicurezza). Si scelga il metodo per aumentare il livello di sicurezza.

• Applicando la Combinazione 1 da NTC08:

Le spinte Pa (attiva, da monte) e Pp (passiva, da valle) sono moltiplicate per lo stesso coefficiente

(“single source principle”), perciò non c’è incremento del margine di sicurezza sulla lunghezza di

ancoraggio del tirante.

Questa combinazione potrebbe essere però più severa per il dimensionamento strutturale.

• Applicando la Combinazione 2 da NTC08:

I coefficienti di sicurezza parziali sono applicati alle azioni variabili (il peso del terreno non ne fa

parte) ed ai parametri meccanici del terreno, la spinta Pa (attiva, da monte) aumenta mentre la

spinta Pp (passiva, da valle) diminuisce, aumenta il margine di sicurezza.

Si mantiene congruenza dal punto di vista fisico (comportamento meccanico del terreno).

Esempio 2, Pali:

L’applicazione di coefficienti di sicurezza parziali ai parametri meccanici del terreno potrebbe non aver

effetto.

Se l’attrito dipende da una formula del tipo fs = tan(j) × K * sv’, occorre considerate che diminuire j fa

diminuire tan(j) ma aumentare K, perciò non abbiamo incremento della sicurezza.

Le caratteristiche del terreno sono generalmente note con sufficiente accuratezza, ma adottando un

dimensionamento basato sul calcolo analitico spesso si ha una grande variabilità di risultati.

Il problema sta nel modello di calcolo, perciò coefficienti di sicurezza applicati alle resistenze.

In questo modo si ha un vantaggio: è possibile assegnare coefficienti diversi alle diverse componenti della

portata (fusto, punta) secon il tipo di palo (infisso, trivellato, …).




Norme Tecniche per le Costruzioni

Tali Norme Tecniche per le costruzioni stabiliscono i principi per progettare, eseguire e collaudare le

costruzioni in modo da garantire stabilità, resistenza meccanica, e, se esposte ad incendio, durabilità. Tutto

ciò va valutato in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale dell’opera

stessa, superati i quali l’opera non può più adempiere alle esigenze per le quali è stata progettata. Le

tipologie strutturali devono essere sicure nei confronti degli gli stati limite ultimi (superati i quali si può

arrivare al collasso, condizione irreversibile), degli stati limite di esercizio (che possono avere carattere

reversibile o irreversibile) ed affidabili nei confronti delle azioni eccezionali.

I principali Stati Limite Ultimi sono riportati di seguito:

- perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte;

- spostamenti o deformazioni eccessive;

- raggiungimento della massima capacità di resistenza di parti di strutture, collegamenti, fondazioni;

- raggiungimento della massima capacità di resistenza della struttura nel suo insieme;

- raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni;

- rottura di membrature e collegamenti per fatica;

- rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti dal tempo;

- instabilità di parti della struttura o del suo insieme.

I principali Stati Limite di Esercizio sono riportati di seguito:

- danneggiamenti locali che possono ridurre la durabilità della struttura, la sua efficienza o il suo

aspetto;

- spostamenti e deformazioni che possano limitare l’uso della costruzione, la sua efficienza e il suo

aspetto;

- spostamenti e deformazioni che possano compromettere l’efficienza e l’aspetto di elementi non

strutturali, impianti, macchinari;

- vibrazioni che possano compromettere l’uso della costruzione;

- danni per fatica che possano compromettere la durabilità;

- corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione dell’ambiente di esposizione.

Le strutture devono essere verificate per gli stati limite ultimi che possono verificarsi, conseguentemente alle

varie combinazioni delle azioni, per gli stati limite di esercizio definiti in base alle prestazioni attese. Tali

verifiche devono essere riportate nei documenti di progetto in riferimento alle caratteristiche dei materiali

utilizzati ed alle proprietà dei terreni e devono essere svolte nelle varie fasi intermedie.

La durabilità è la proprietà essenziale che riguarda il mantenimento dei livelli di sicurezza durante tutta la

vita della struttura e ciò è garantito da un’accurata progettazione e da un’adeguata scelta dei materiali,

nonché da eventuali manutenzioni e dalla messa in opera di protezioni.




I materiali ed i prodotti devono essere sottoposti a procedure e prove sperimentali di accettazione e la

fornitura di questi deve essere accompagnata da un manuale di installazione e di manutenzione, da allegare

alla documentazione dell’opera.

Si applicano i criteri del metodo semiprobabilistico agli stati limite, il cosiddetto metodo dei “coefficienti

parziali” in cui si effettua il confronto tra la resistenza e l’effetto delle azioni:

dd ER

In cui Rd è la resistenza di progetto e Ed è il valore di progetto dell’effetto delle azioni, ottenuti applicando

coefficienti di sicurezza sui materiali e sulle azioni, in modo da tener conto di incertezze e variabilità.

La vita nominale di una struttura è il numero di anni nel quale l’opera, sottoposta a manodopera ordinaria,

può essere utilizzata per lo scopo per cui è stata costruita. Tale valore deve essere specificato nei

documenti di progetto.

In presenza di forza sismica si suddividono le opere strutturali in quattro classi:

Classe I: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone.

Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e

senza funzioni pubbliche e sociali essenziali.

Classe III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi.

Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti.

In base alla classe d’uso ed alla vita nominale si ricava l’azione sismica su ciascuna costruzione.

Per le verifiche secondo gli stati limite vengono applicate le combinazioni riportate di seguito.

Combinazione fondamentale, generalmente applicata per gli SLU:

...30332022112211 KQKQKQPGG QQQPGG

Combinazione caratteristica (rara), generalmente applicata per gli SLE irreversibili:

...303202121 KKK QQQPGG

Combinazione frequente, generalmente applicata per gli SLE reversibili:

...32322211121 KKK QQQPGG

Combinazione sismica, generalmente connessa all’azione sismica E:

...22212121 KK QQPGGE

Combinazione eccezionale, generalmente connessa alle azioni di progetto Ad:

...22212121 KKd QQAPGG

I coefficienti sono riportati nella Tabella 2.5.I e nella Tabella 2.6.I della suddetta Norma.




Progettazione geotecnica

Il sesto capitolo delle NTC riguarda la progettazione geotecnica ed in particolar modo:

- le opere di fondazione;

- le opere di sostegno;

- le opere in sotterraneo;

- le opere ed i manufatti in materiali sciolti naturali;

- i fronti di scavo;

- il miglioramento ed il rinforzo dei terreni e degli ammassi rocciosi;

- il consolidamento dei terreni.

La progettazione dell’opera deve tener conto delle prestazioni attese, delle condizioni ambientali e dei

caratteri geologici del sito. I risultati delle indagini e la modellazione geotecnica, insieme al dimensionamento

geotecnico dell’opera ed alla descrizione delle fasi esecutive devono essere riportati nella relazione

geotecnica.

Il progetto delle opere geotecniche deve articolarsi nelle seguenti fasi:

1. caratterizzazione e modellazione geologica del sito;

2. scelta del tipo di opera o d’intervento e programmazione delle indagini geotecniche;

3. caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce e definizione dei modelli geotecnici del

sottosuolo;

4. descrizione delle fasi e delle modalità costruttive;

5. verifiche della sicurezza e delle prestazioni;

6. piani di controllo e monitoraggio.

Per ogni stato limite bisogna rispettare la condizione per cui il valore di progetto dell’azione sia minore o

uguale al valore di progetto della resistenza del complesso geotecnico. Tali valori di progetto sono ricavati in

base a coefficienti di sicurezza parziali, applicati alle azioni, ai parametri geotecnici ed alle resistenze. Tali

coefficienti variano a seconda dell’approccio progettuale scelto.

Approccio 1

Vi sono due diverse combinazioni di coefficienti, la prima è più severa verso il dimensionamento strutturale

delle opere che sono a contatto con il terreno, mentre la seconda penalizza la parte del dimensionamento

geotecnico.

Approccio 2

Vi è un’unica combinazione di coefficienti per le verifiche geotecniche e per quelle strutturali.




Figura 1 Coefficienti parziali per le azioni o per l’effetto delle azioni

L’acqua ed il terreno costituiscono carichi strutturali permanenti quando contribuiscono con le loro

caratteristiche di resistenza, peso e rigidezza al comportamento dell’opera.

Il valore di progetto della resistenza Rd può essere determinato in diversi modi:

- in modo analitico, ci si riferisce ai valori caratteristici dei parametri di resistenza del terreno a cui si

applica un coefficiente parziale γM;

- in modo analitico, riferendosi alle correlazioni con le prove eseguite in sito;

- in base a prove su prototipi.

In tutti e tre i casi occorre tener conto dei coefficienti parziali γR.

Figura 2 Coefficiente parziali per i parametri geotecnici del terreno

Per quanto riguarda le rocce bisogna applicare alla resistenza a compressione monoassiale un coefficiente

parziale γqu pari a 1,6.

Occorre anche eseguire le verifiche nei confronti dei possibili stati limite di sollevamento o di

sifonamento, per la prima il valore di progetto dell’azione instabilizzante Vinst,d (ottenuto dalla combinazione

di azioni permanenti Ginst,d e di azioni variabili Qinst,d) sia maggiore della combinazione delle azioni di progetto

stabilizzanti Gstb,d e delle resistenze di progetto Rd.

dinstdinstdinst

ddstbdinst

QGV

RGV

,,,

,,

Per la verifica a sifonamento il valore di progetto della pressione interstiziale instabilizzante uinst,d deve

essere minore del valore di progetto della tensione totale stabilizzante σstb,d.




dstbdinstu ,,

Sia la verifica a sollevamento che la verifica a sifonamento devono essere eseguite nelle condizioni più

sfavorevoli.

Nella verifica agli stati limite di esercizio il valore di progetto dell’effetto delle azioni Ed deve essere minore

del prescritto valore limite dell’effetto delle azioni Cd, funzione del comportamento della struttura in

elevazione.

dd CE

Opere di fondazione Il capitolo 6.4 si applica alle opere di fondazione superficiali e su pali.

Per le fondazioni superficiali occorre considerare i seguenti stati limite ultimi:

- SLU di tipo geotecnico (GEO)

- collasso per carico limite dell’insieme fondazione-terreno;

- collasso per scorrimento sul piano di posa;

- stabilità globale;

- SLU di tipo strutturale (STR)

- raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali.

La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo l’Approccio 1 e la Combinazione 2:

(A2+M2+R2)

Le rimanenti verifiche devono essere effettuate

considerando le seguenti combinazioni di coefficienti:

Approccio 1:

- Combinazione 1: (A1+M1+R1)


Approccio 2:

- (A1+M1+R3)

Utilizzando l’Approccio 2 per il dimensionamento strutturale

occorre non prendere in conto il coefficiente R.




Fondazioni su pali Gli SLU si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione della resistenza

del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali che compongono la fondazione

stessa.

Per le fondazioni su pali occorre considerare i seguenti stati limite ultimi:

- SLU di tipo geotecnico (GEO)

- collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi assiali;

collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi trasversali;

collasso per carico limite di sfilamento nei riguardi dei carichi di trazione;

- stabilità globale;


- raggiungimento della resistenza dei pali;

- raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali.

La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo l’Approccio 1 e la Combinazione 2:

(A2+M2+R2)

Le rimanenti verifiche devono essere effettuate considerando le seguenti combinazioni di coefficienti:

- Approccio 1:



Approccio 2:

- (A1+M1+R3)

Utilizzando l’Approccio 2 per il dimensionamento strutturale occorre non prendere in conto il coefficiente R.

Il valore di progetto Rd della resistenza si ottiene a partire dal valore caratteristico Rk applicando i coefficienti

parziali R.

La resistenza caratteristica Rk del palo singolo può essere dedotta da:

a) risultati di prove di carico statico di progetto su pali pilota;

b) metodi di calcolo analitici oppure con l’impiego di relazioni;

c) risultati di prove dinamiche di progetto eseguite su pali pilota




Il valore caratteristico della resistenza a compressione del palo, Rc,k, e a trazione Rt,k è pari al minore dei

valori ottenuti applicando i fattori di correlazione :

a) Se il valore caratteristico è dedotto dai risultati di una o più prove di carico di progetto, tale valore è

pari al minore dei valori ottenuti applicando i fattori di correlazione in funzione del numero di prove.

b) Con riferimento alle procedure analitiche il valore caratteristico della resistenza è dato dal minore dei

valori ottenuti applicando i fattori di correlazione, in funzione del numero n di verticali di indagine.

c) Se il valore caratteristico della resistenza è dedotto dai risultati di una o più prove dinamiche si prende il

minore dei valori ottenuti applicando i fattori di correlazione in funzione del numero di prove.

Per la determinazione del valore di progetto della resistenza di pali soggetti a carichi trasversali occorre

applicare i coefficienti parziali γT.

Le prove per determinare la resistenza del singolo palo devono essere eseguite su pali appositamente

realizzati identici a quelli da realizzare.

L’intervallo di tempo intercorrente tra la costruzione del palo pilota e l’inizio della prova di carico deve essere

sufficiente a garantire che:

- il materiale di cui è costituito il palo sviluppi la resistenza richiesta;

- le pressioni interstiziali nel terreno si riportino ai valori iniziali.




Le prove devono essere spinte fino a valori del carico assiale tali da portare a rottura il complesso palo-

terreno o comunque tali da consentire di ricavare significativi cedimenti della testa del palo.

Sui pali devono essere eseguite prove di carico statiche che devono essere spinte ad un carico assiale

pari a 1,5 volte l’azione di progetto utilizzata per le verifiche SLE. In presenza di pali strumentati per il rilievo

separato delle curve di mobilitazione delle resistenze il valore può essere posto pari a 1,2.

Il numero e l’ubicazione delle prove di verifica devono essere stabiliti in base all’importanza dell’opera e al

grado di omogeneità del terreno di fondazione; in ogni caso il numero di prove non deve essere inferiore a:

- 1 se il numero di pali è inferiore o uguale a 20,

- 2 se il numero di pali è compreso tra 21 e 50,




- il numero intero più prossimo al valore 5 + n/500,

se il numero n di pali è superiore a 500.

Il numero di prove di carico di verifica può essere ridotto se sono eseguite prove di carico dinamiche, da

tarare con quelle statiche di progetto, e siano effettuati controlli non distruttivi su almeno il 50% dei pali.

Diversi punti della normativa richiedono attenzione, ad esempio il punto 6.4.3.2, “Verifiche agli stati limite di

esercizio”: “ … si devono calcolare i valori degli spostamenti e delle distorsioni per verificarne la compatibilità

con i requisiti prestazionali della struttura in elevazione … tenendo opportunamente conto degli effetti di

interazione tra i pali e considerando i diversi meccanismi di mobilitazione della resistenza laterale rispetto

alla resistenza alla base, soprattutto in presenza di pali di grande diametro”

Curva di mobilitazione: sulle ascisse sono riportati i cedimenti (s) corrispondenti al carico verticale totale

(Qt) rappresentato sulle ordinate. I punti blu lungo il grafico rappresentano gli estremi dei segmenti di cui è

composto. I punti verdi o rossi rappresentano la sollecitazione applicata al palo nel caso di carico

selezionato ed il corrispondente cedimento, che può essere verificato (colore verde) oppure non verificato

(colore rosso). La curva di mobilitazione, è calcolata nell’ipotesi di palo isolato.




Effetti di interazione tra i pali

Il metodo dei fattori di interazione si basa sulla seguente definizione:

cedimento aggiuntivo

causato dal palo adiacente

cedimento del palo

sottoposto al suo stesso carico

In pratica i fattori , che dipendono da numerose variabili, permettono di calcolare il cedimento aggiuntivo

che un palo subisce a causa dei cedimento di altri pali ad esso adiacenti. Secondo gli Autori, questo metodo

può essere esteso a qualsiasi tipo di gruppo di pali, anche non simmetrico e con pali di diversa forma o

geometria, applicando la sovrapposizione degli effetti, secondo la seguente espressione:

1 11

1 cedimento del palo j sotto carico unitario

fattore di interazione tra i pali k e j

n

k j j kj k kjj k

j

kj

P P

Su questa espressione si può specificare quanto segue:

• Il fattore kj dipende solo dalle caratteristiche del palo j, e dall’interasse tra j e k

• il termine 1j Pj è il cedimento del palo j sotto il proprio carico

• il termine 1k Pk è il cedimento del palo k sotto il proprio carico

da cui segue che il cedimento del palo k, è pari al cedimento che questo avrebbe come isolato sottoposto al

proprio carico, più un fattore per il cedimento che nelle stessa condizione subiscono gli altri pali.

I fattori sono determinati con la seguente espressione:

F E F EF

e sono dipendenti dalla rigidezza del palo, del terreno lungo il fusto, della lunghezza del palo e dell’interasse

tra i pali.




NTC08, punto 7.11.5.3.2, “Fondazioni su pali”:

“ …Nelle verifiche agli stati limite ultimi si devono prendere in considerazione tutti gli stati limite rilevanti e

almeno i seguenti:

…

- liquefazione del terreno di fondazione

…

Nelle verifiche condotte in termini di tensioni efficaci in terreni saturi si deve tenere conto degli eventuali

incrementi di pressione interstiziale indotti dal moto sismico e, in particolare, si deve trascurare il contributo

alla resistenza di eventuali strati di terreno suscettibili di liquefazione.

…

In presenza di moto sismico, nei pali si sviluppano sollecitazioni dovute sia alle forze inerziali trasmesse

dalla sovrastruttura (interazione inerziale) sia all’interazione tra palo e terreno (interazione cinematica).”

Liquefazione

Operativamente, in modo cautelativo, si può considerare che tutti i terreni:

litologicamente suscettibili di liquefazione

sotto falda

entro un approfondimento massimo dal piano campagna

siano effettivamente soggetti a liquefazione in tutti i casi sismici.

In alternativa, si può utilizzare il metodo Idriss – Boulanger.

Questo metodo considera che tutti i terreni per i quali CRR sia minore di CSR (con opportuno coeff. di

sicurezza) siano effettivamente soggetti a liquefazione in tutti i casi sismici.

Il calcolo di CRR può essere eseguito con i risultati di prove penetrometriche SPT e CPT.

Alle quote in cui il terreno risulta liquefatto, si annulla completamente la sua resistenza e rigidezza, il che

comporta:

l’annullamento del contributo alla portata totale

l’azzeramento della reazione del terreno contro il palo, con aumento delle sollecitazioni lungo il fusto

Interazione cinematica

Il metodo proposto da Nikolaou et al. (2001) permette di calcolare, in modo approssimato, il massimo

momento flettente del palo in corrispondenza dell'interfaccia fra due strati di terreno di diversa rigidezza. Il

valore calcolato corrisponde a condizioni ideali di moto stazionario con frequenza prossima alla frequenza

fondamentale del deposito in cui è immerso il palo. Per terremoti reali (di natura transitoria) la sollecitazione

è meno gravosa di quella considerata dagli Autori (eccitazione armonica stazionaria). Gli stessi Autori

propongono di adottare un fattore di riduzione, in funzione del numero di cicli equivalenti Nc

dell’accelerogramma.

Il momento massimo viene sommato alle azioni già presenti (derivanti dai carichi applicati, che contengono

eventualmente anche il contributo dell’interazione inerziale), nella direzione più gravosa, alla quota esatta

del passaggio di strato.




Verifica di stabilità globale La Normativa differenzia in modo netto i pendii naturali (6.3) dai fronti di scavo (6.8):

- Fronti di scavo ed opere in materiali sciolti

le verifiche devono essere effettuate secondo l’Approccio 1 Combinazione 2 (A2+M2+R2);

- Pendii naturali

le verifiche di sicurezza devono essere effettuate utilizzando i valori caratteristici delle proprietà

meccaniche dei terreni (A=1+M=1+R=1); il grado di sicurezza ritenuto accettabile dal progettista deve

essere giustificato sulla base del livello di conoscenze raggiunto, dell’affidabilità dei dati disponibili e del

modello di calcolo adottato in relazione alla complessità geologica e geotecnica, nonché sulla base

delle conseguenze di un'eventuale frana.

Le indagini devono effettuarsi secondo i seguenti criteri:

- la superficie del pendio deve essere definita attraverso un rilievo plano-altimetrico in scala adeguata ed

esteso ad una zona sufficientemente ampia a monte e valle del pendio stesso;

- lo studio geotecnico deve definire:

- la successione stratigrafica

- le caratteristiche fisicomeccaniche dei terreni e delle rocce

- l’entità e la distribuzione delle pressioni interstiziali

- l’entità degli eventuali spostamenti plano-altimetrici di punti in superficie e in profondità

La scelta delle tipologie di indagine e misura dipende dall’estensione dell’area, dalla disponibilità di

indagini precedenti e dalla complessità delle condizioni idrogeologiche e stratigrafiche del sito in esame.

Nel caso di pendii in frana le verifiche devono essere eseguite lungo le superfici di scorrimento che meglio

approssimano quella/e riconosciuta/e con le indagini. Negli altri casi, la verifica di sicurezza deve essere

eseguita lungo superfici di scorrimento cinematicamente possibili, per ricercare la superficie con grado di

sicurezza più basso.

Il livello di sicurezza è espresso, in generale, come rapporto tra resistenza al taglio disponibile, presa con il

suo valore caratteristico, e sforzo di taglio mobilitato lungo la superficie di scorrimento effettiva o potenziale.

La scelta delle più idonee tipologie degli interventi di stabilizzazione deve essere effettuata solo dopo aver

individuato le cause promotrici della frana e dipende, oltre che da queste, da:

- Forma della superficie di scorrimento;

- Posizione della superficie di scorrimento.

Il progetto degli interventi di stabilizzazione deve comprendere:

- la descrizione completa dell’intervento;

- l’influenza delle modalità costruttive sulle condizioni di stabilità;

- il piano di monitoraggio;

- un piano di gestione e controllo nel tempo della funzionalità e dell’efficacia dei provvedimenti adottati.




Opere di sostegno Il capitolo 6.5 si applica alle opere geotecniche il cui scopo è sostenere in sicurezza un corpo di terreno o di

materiale e sono i muri, le paratie e le strutture miste. Ove siano presenti delle costruzioni preesistenti tali

opere devono garantirne la funzionalità e la stabilità, gli spostamenti del terreno a monte del sostegno

devono, inoltre, essere compatibili con le strutture preesistenti.

Nelle verifiche di sicurezza bisogna prendere in considerazione i meccanismi di stato limite ultimo a breve ed

a lungo termine.

Muri di sostegno Il terreno di riporto deve:

- essere posto in opera con opportuna tecnica di costipamento;

- avere granulometria tale da consentire un drenaggio efficace nel tempo;

- avere caratteristiche fisiche e meccaniche fissate dal progettista.

Occorre valutare gli effetti derivanti da parziale perdita di efficacia di sistemi di drenaggio, di tiranti e di

ancoraggi. Va previsto un piano di controllo e di monitoraggio.

In presenza di opere preesistenti il muro di sostegno deve garantire i livelli previsti di stabilità e di

funzionalità.

Per i muri di sostegno o altre strutture miste ad essi assimilabili occorre considerare i seguenti stati limite

ultimi:

- SLU di tipo geotecnico (GEO) e di equilibrio di corpo rigido (EQU)

- stabilità globale del complesso opera di sostegno-terreno;

- scorrimento sul piano di posa;

- collasso per carico limite dell’insieme fondazione-terreno;

- ribaltamento;


- raggiungimento della resistenza

- negli elementi strutturali.

La verifica di stabilità globale dell’insieme opera

di sostegno - terreno deve essere effettuata

secondo l’Approccio 1 e la Combinazione 2:

(A2+M2+R2)

Le rimanenti verifiche devono essere effettuate

considerando le seguenti combinazioni di

coefficienti:




- Approccio 1:



- Approccio 2:

- (A1+M1+R3)

Nel caso di muri di sostegno dotati di ancoraggi al terreno, le verifiche devono essere effettuate con il solo

Approccio 1.

Utilizzando l’Approccio 2 per il dimensionamento strutturale occorre non prendere in conto il coefficiente R.

Le ipotesi di calcolo delle spinte devono essere giustificate sulla base dei prevedibili spostamenti tra l’opera

di sostegno ed il terreno, ovvero determinate con un’analisi dell’interazione terreno-struttura.

Le spinte devono tenere conto del sovraccarico e dell’inclinazione del piano campagna, dell’inclinazione del

paramento rispetto alla verticale, delle pressioni interstiziali e degli effetti della filtrazione nel terreno.

Nella valutazione della spinta si può tenere conto dell’attrito che si sviluppa fra parete e terreno. I valori

assunti per il relativo coefficiente di attrito devono essere giustificati in base alla natura dei materiali a

contatto e all’effettivo grado di mobilitazione.

Opere di contenimento flessibili Per le paratie occorre considerare i seguenti stati limite ultimi:

- SLU di tipo geotecnico (GEO) e di tipo idraulico (UPL e HYD)

- collasso per rotazione intorno a un punto dell’opera;

- collasso per carico limite verticale;

- sfilamento di uno o più ancoraggi;

- instabilità del fondo scavo in condizioni non drenate;

- instabilità del fondo scavo per sollevamento;

- sifonamento del fondo scavo;

- instabilità globale dell’insieme terreno - opera;


- raggiungimento della resistenza in uno o più ancoraggi;

- raggiungimento della resistenza in uno o più sistemi di contrasto;

- raggiungimento della resistenza strutturale della paratia.




La verifica di stabilità globale dell’insieme terreno - opera deve essere effettuata secondo l’Approccio 1 e la

Combinazione 2: (A2+M2+R2).

Le rimanenti verifiche devono essere effettuate considerando le seguenti combinazioni di coefficienti

(Approccio 1):



La progettazione delle paratie deve comprendere la verifica degli eventuali ancoraggi, puntoni o strutture di

controventamento.

Le condizioni di esercizio devono garantire che gli spostamenti dell’opera di sostegno e del terreno

circostante siano compatibili con la funzionalità e la sicurezza dell’opera e delle strutture adiacenti, questo

anche in seguito a modifiche del regime delle acque sotterranee. In casi particolarmente delicati occorre

studiare l’interazione terreno-struttura nelle varie fasi costruttive.

Tiranti Ai fini del progetto, gli ancoraggi si distinguono in provvisori e permanenti.

Gli ancoraggi possono essere ancora suddivisi in attivi, quando l’armatura viene tesata, ed in passivi, nel

caso in cui non siano presollecitati.

Gli stati limite ultimi dei tiranti di ancoraggio si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati

dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali

che li compongono.

Per il dimensionamento geotecnico, deve risultare rispettata la condizione in riferimento ad uno stato limite di

sfilamento della fondazione dell’ancoraggio. Combinazione: A1+M1+R3




Il valore caratteristico della resistenza allo sfilamento dell’ancoraggio si può determinare:

a) dai risultati di prove di progetto su ancoraggi di prova;

b) con metodi di calcolo analitici, dai risultati di prove.

Il valore della resistenza caratteristica Rak è il minore dei valori derivanti dall’applicazione dei fattori di

correlazione a1 e a2 rispettivamente al valor medio e al valor minimo delle resistenze Ra,m misurate o

valutate con il calcolo.

Gli ancoraggi preliminari di prova devono essere:

- realizzati con lo stesso sistema costruttivo di quelli definitivi

- nello stesso sito e nelle stesse condizioni ambientali di quelli definitivi

- realizzati dopo l’esecuzione di quelle operazioni che possano influire sulla capacità portante della

fondazione.

Il numero di prove di progetto non deve essere inferiore a:

- 1 se il numero degli ancoraggi è inferiore a 30,

- 2 se il numero degli ancoraggi è compreso tra 31 e 50,




- 10 se il numero degli ancoraggi è superiore a 500.

Le prove di verifica consistono in un ciclo semplice di carico e scarico; il tirante viene sottoposto ad una forza

pari a 1,2 volte quella massima

Indagini geotecniche Metodi e risultati delle indagini devono essere riportati e commentati in modo esaustivo nella relazione

geologica.




A seconda del tipo di opera e della complessità del contesto geologico in cui questa va a trovarsi, dovranno

essere eseguite opportune indagini ed i metodi di esecuzione ed i risultati di queste dovranno essere

riportati, in modo esauriente, all’interno della relazione geologica.

Si devono eseguire indagini specifiche tramite prove di laboratorio o tramite prove e misure effettuate in sito

in modo da ricavare i valori caratteristici delle grandezze meccaniche e fisiche da attribuire ai terreni, ossia

una stima cautelativa di questi valori secondo lo stato limite considerato.

Le indagini geotecniche effettuate devono, inoltre, condurre alla definizione del modello geotecnico, ossia lo

schema stratigrafico con le relative condizioni idrostatiche e con le caratteristiche dei suoli presenti. Il

progettista ha il compito di stabilire il piano delle indagini da eseguire ed è sua responsabilità la definizione

del modello geologico e delle caratteristiche geotecniche.

Le prove e le indagini devono essere effettuate e certificate da laboratori indicati nell’elenco depositato

presso il Servizio Tecnico Centrale del Ministero delle Infrastrutture.

Nel caso in cui l’opera sia di scarsa importanza e si trovi in una zona ben nota dal punto di vista geotecnico

ci si può basare sull’esperienza e sulle informazioni disponibili, lasciando però inalterata la piena

responsabilità del progettista nell’effettuare la progettazione.

Le indagini devono avere un’estensione tale da tener conto della stabilità locale e di quella globale, costituita

dall’opera e dal terreno.

Forza sismica Il Capitolo 7 delle NTC 08 disciplina la progettazione e la verifica delle opere e dei sistemi geotecnici soggetti

ad azioni sismiche, nonché i requisiti cui devono soddisfare i siti di costruzione e i terreni interagenti con le

opere in presenza di tali azioni.

In aggiunta le opere e i sistemi geotecnici devono soddisfare le prescrizioni contenute nel Cap. 6, relative

alle combinazioni di carico non sismico.

Sotto l’effetto dell’azione sismica di progetto, le opere e i sistemi geotecnici devono rispettare gli stati limite

ultimi e di esercizio. Le verifiche agli stati limite ultimi devono essere effettuate ponendo pari all’unità i

coefficienti parziali sulle azioni e impiegando i parametri geotecnici e le resistenze di progetto, con i valori dei

coefficienti parziali indicati nel Cap. 6.

Il moto sismico alla superficie di un sito, associato a ciascuna categoria di sottosuolo, è definito mediante

l’accelerazione massima (amax) attesa in superficie ed una forma spettrale ancorata ad essa. Il valore di amax

può essere ricavato dalla relazione:

amax = Ss·ag

dove

ag è l’accelerazione massima su sito di riferimento rigido

Ss è il coefficiente di amplificazione stratigrafica.




Per la progettazione o la verifica di opere e di sistemi geotecnici realizzati su versanti e per l’analisi delle

condizioni di stabilità dei pendii, la valutazione dell’amplificazione topografica può essere effettuata mediante

analisi di risposta sismica locale o utilizzando il coefficiente di amplificazione topografica ST. Tale parametro

ST deve essere applicato nel caso di configurazioni geometriche prevalentemente bidimensionali, creste o

dorsali allungate, di altezza superiore a 30 m. Gli effetti topografici possono essere trascurati per pendii con

inclinazione media inferiore a 15°.

Nei metodi pseudo statici utilizzati per il calcolo della stabilità di pendio l’azione sismica è rappresentata da

un’azione statica equivalente, costante nello spazio e nel tempo, proporzionale al peso W del volume di

terreno potenzialmente instabile. Tale forza dipende dalle caratteristiche del moto sismico atteso nel volume

di terreno potenzialmente instabile e dalla capacità di tale volume di subire spostamenti senza significative

riduzioni di resistenza. Nelle verifiche allo stato limite ultimo, in mancanza di studi specifici, le componenti

orizzontale e verticale di tale forza possono esprimersi come:

Fh = kh×W

Fv = kv×W

con kh e kv rispettivamente pari ai coefficienti sismici orizzontale e verticale:

Dove:

s = coefficiente di riduzione dell’accelerazione massima attesa al sito;

amax = accelerazione orizzontale massima attesa al sito;

g = accelerazione di gravità.

In assenza di analisi specifiche della risposta sismica locale, l’accelerazione massima attesa al sito può

essere valutata con la relazione

amax =Sag =Ss ST ag

dove

S : coefficiente che comprende l’effetto dell’amplificazione stratigrafica (SS) e topografica (ST);

ag : accelerazione orizzontale massima attesa su sito di riferimento rigido.

I valori di s sono riportati in un’apposita tabella in base alla categoria di sottosuolo.

La progettazione delle fondazioni è condotta unitamente alla progettazione dell’opera alla quale

appartengono e richiede preliminarmente:




1. la valutazione della sicurezza del sito nei confronti della liquefazione e della stabilità dei pendii, secondo

quanto indicato rispettivamente ai §§ 7.11.3.4. e 7.11.3.5;

2. la valutazione della risposta sismica locale del sito

L’azione sismica è espressa tramite un’accelerazione avente direzione orizzontale e verticale, che è

funzione delle proprietà del moto sismico atteso nel volume di terreno significativo e dalla capacità dell’opera

di subire spostamenti senza comprometterne il funzionamento.

maxagka hh

In cui:

g : accelerazione di gravità

kh : coefficiente sismico in direzione orizzontale

: coefficiente che tiene conto della deformabilità dei terreni, è minore di 1

: coefficiente funzione della capacità dell’opera di subire spostamenti senza cadute di resistenza.

Per le paratie si può considerare nulla la componente di accelerazione verticale.

L’accelerazione di picco amax è valutata mediante un’analisi di risposta sismica locale:

amax = S·ag = SS· ST·ag

in cui:

SS : coefficiente funzione dell’amplificazione stratigrafica e dell’amplificazione topografica

Il valore del coefficiente può essere ricavato a partire dall’altezza complessiva H della paratia e dalla

categoria di sottosuolo mediante un apposito. Per valutare la spinta nelle condizioni di equilibrio limite

passivo si deve porre pari all’unità.

Il valore del coefficiente può essere ricavato da uno specifico diagramma in funzione del massimo

spostamento che l’opera può tollerare senza riduzioni di resistenza. Se lo spostamento è nullo il valore di è

pari all’unità. Lo spostamento, in ogni caso, dovrà essere minore o uguale a 0,005H.

Bisogna, inoltre, verificare che il sito, non sia suscettibile di liquefazione, oppure predisporre le misure

necessarie perché non si verifichi tale fenomeno.




RELAZIONE DI CALCOLO DI UNA PALIFICATA

Indice

Normativa di riferimento _______________________________________________________________ 30

Sisma ___________________________________________________________________ 30

Materiali _________________________________________________________________ 31

Combinazioni dei carichi ____________________________________________________ 31

Dati del progetto ______________________________________________________________________ 31

Azioni. ___________________________________________________________________ 34

Calcolo della capacità portante e curva di mobilitazione. ____________________________________ 35

Calcolo delle sollecitazioni. _____________________________________________________________ 40

Verifiche geotecniche. _________________________________________________________________ 46

Verifica: Capacità portante __________________________________________________ 46

Verifica: Cedimento ________________________________________________________ 47

Verifica: Resistenza trasversale ______________________________________________ 47

Verifiche strutturali. ___________________________________________________________________ 48




La seguente tabella riassume schematicamente tutte le verifiche eseguite nei vari casi di calcolo definiti. Per

ciascuna verifica è indicato il confronto tra resistenza di calcolo Rd ed azione di calcolo Sd, ed il relativo

coefficiente di sicurezza fs.

Tutti i Punti maglia (29), Tutti i casi (6), Tutti i sestetti (12)

Caso C.Port. [daN][f.s.]

Cedim. [mm]

R.Tras. [daN][f.s.]

Sp.Ori. [mm]

C.A.:M [daN*cm][f.s.]

C.A.:V [daN][f.s.]

C.A.:t.cls. [daN/cm2][f.s.]

C.A.:t.acc. [daN/cm2][f.s.]

C.A.:fes. [mm][f.s.]

C.A.:% a.lon. [][f.s.]

1: SLU SENZA SISMA

PM18-S1 170995/121066 = 1.41

- - - PM18-S1 1049466/171 = 6 154.91

- - - PM1-S1 4493150/448522 = 10.02

PM1-S1 39055/604 = 64.61

- - - - - - - - - - - -

2: SLU con SISMAX PRINC

PM19-S1 170995/97590 = 1.75

- - - PM13-S1 1049466/6551 = 160.20

- - - PM11-S1 1900915/1382080 = 1.38

PM22-S1 39055/10906 = 3.58

- - - - - - - - - PM1-S1 0.4/0.3 = 1.23

3: SLU con SISMAY PRINC

PM24-S1 170995/97352 = 1.76

- - - PM11-S1 1049466/6549 = 160.25

- - - PM4-S1 1956284/1487482 = 1.32

PM4-S1 39055/11365 = 3.44

- - - - - - - - - PM1-S1 0.4/0.3 = 1.23

4: Rara - - - PM6-S1 -120 (max -30)

- - - PM1-S1 3 (max 30)

- - - - - - PM2-S1 150/20.8 = 7.22

PM2-S1 3600/298.1 = 12.08

- - - - - -

5: Frequente

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - PM1-S1 0/100 = 0.00

- - -

6: Quasi Perm

- - - PM6-S1 -120 (max -40)

- - - PM1-S1 3 (max 40)

- - - - - - PM2-S1 112.5/20.8 = 5.41

- - - PM1-S1 0/100 = 0.00

- - -

C.Port. = Capacità portante | Cedim. = Cedimento | R.Tras. = Resistenza trasversale | Sp.Ori. = Spostamento orizzontale | C.A.:M = C.A.: pressoflessione | C.A.:V = C.A.: taglio | C.A.:t.cls. = C.A.: Tens. limite cls | C.A.:t.acc. = C.A.: Tens. limite acciaio | C.A.:fes. = C.A.: apertura fessure | C.A.:% a.lon. = C.A.: % arm. longitudinale | - - - = Verifica non prevista

Normativa di riferimento

Il calcolo e la verifica sono eseguiti utilizzando i metodi usuali della Scienza delle Costruzioni, ed in

conformità alle Normative e Leggi vigenti.

- Legge 5/11/1971 n. 1086: Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale

e precompresso ed a struttura metallica.

- Legge 2/2/1974 n. 64: Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche.

- C.N.R. 10024/86 del 23/7/1986: Analisi di strutture mediante elaboratore: impostazione e redazione delle

relazioni di calcolo.

- D.M. 14 gennaio 2008 (Norme tecniche per le costruzioni).

- Circolare 2 febbraio 2009, n. 617, (Istruzioni per l'applicazione delle "Nuove norme tecniche per le

costruzioni" di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008.)

Sisma

Le verifiche sismiche sono eseguite per un sisma definito come segue. Località: ROMA. Longitudine:

12.482377[°]. Latitudine: 41.895336[°]. Vita nominale dell'opera: 50.0[anni]. Classe d'uso: I. Categoria

topografica: T1. Categoria di sottosuolo: C.

Gli stati limite ultimi sismici adottano i parametri seguenti. Stato limite: SLV. F0: 2.6212. ag: 0.9725 [m/s.2].

I materiali strutturali sono limitati al campo elastico.

Gli stati limite di esercizio sismici adottano i parametri seguenti. Stato limite: SLD. F0: 2.5318. ag: 0.4322

[m/s.2].




L'incremento di sollecitazioni lungo il palo, dovuto all'interazione cinematica, è valutato secondo le

indicazioni di Nikolaou (2001). Questo metodo fornisce il valore del massimo momento flettente in

corrispondenza dell'interfaccia fra due strati di terreno aventi diversa rigidezza, in condizioni ideali di moto

stazionario con frequenza prossima a quella fondamentale del deposito. La sollecitazione calcolata viene

sommata a quella già presente. I terremoti reali, di natura transitoria, provocano azioni di minore entità

rispetto al caso ideale considerato dagli Autori del metodo (eccitazione sismica stazionaria), perciò si

moltiplicano le sollecitazioni calcolate per un fattore pari a 0.40, essendo il periodo naturale del deposito

lontano dai periodi predominanti dell'eccitazione sismica (Nikolaou et al. 2001, Seed et al. 1975).

Materiali

Calcestruzzo Tipo fck[daN/cm2] c fcd[daN/cm2] E[daN/cm2]

C25/30 (Cls 1) 250 1.50 141.67 314758.06 Di seguito sono elencate le tensioni massime ammesse in esercizio. Tipo (-)

cls, rara[daN/cm2] (-)cls, q.p.[daN/cm2]

C25/30 (Cls 1) 150 112.5 Condizioni ambientali: a (poco aggressivo) [4.1.2.2.4.3]. Acciaio per C.A. Tipo fyk[daN/cm2] s fyd[daN/cm2] E[daN/cm2] acc, rara[daN/cm2] B450C (Bar 1) 4500 1.15 3913.04 2000000 3600

Il coefficiente di omogeneizzazione, per le verifiche in esercizio, è definito dal rapporto dei moduli elastici dei

materiali.

Combinazioni dei carichi

Tutte le verifiche sono eseguite secondo l'Approccio 2.

Si svolge l'analisi per i seguenti 6 casi di carico.

Caso Nome Tipo Sisma n° sestetti Descr.

C1 1 SLU No 1 SLU SENZA SISMA

C2 4 SLU Si 4 SLU con SISMAX PRINC

C3 5 SLU Si 4 SLU con SISMAY PRINC

C4 7 Rara No 1 Rara

C5 8 Freq No 1 Frequente

C6 9 QPerm No 1 Quasi Perm

Dati del progetto

Tipi di palo

Nel progetto è utilizzata una sola tipologia di palo circolare in C.A.




Palo Nome Ø sup.[mm] Ø inf.[mm] L[cm] W[daN] Tipo Cls Acc.

C1 Circ. 1 800 800 1200 15079.64 Trivellato C25/30 (Cls 1) B450C (Bar 1)

Stratigrafia

Nel calcolo sono utilizzati 2 tipi di terreno, le cui caratteristiche sono di seguito elencate.

T1 Argilla molle

CL - Argille inorganiche con plasticità da bassa a media, argille ghiaiose, argille sabbiose,

argille limose

d[daN/cm3] t[daN/cm

3] c'k[daN/cm2] 'k[°] su,k[daN/cm2] qu,k[daN/cm2]

0.0017 0.0018 0 21 0.3 0

Es[daN/cm2] Gs[daN/cm

2] Vs[m/s] Liquefazione

250 100 120 Questo terreno non è suscettibile di liquefazione.

Descrizione: Terreno sabbioso.

T2 Sabbia ghiaiosa consistente

SW - Sabbie a granulometria ben assortita o sabbie ghiaiose con frazione fine scarsa o

assente

d[daN/cm3] t[daN/cm

3] c'k[daN/cm

2] 'k[°] su,k[daN/cm

2] qu,k[daN/cm

2]

0.0019 0.0021 0 34 0 0

Es[daN/cm2] Gs[daN/cm

2] Vs[m/s] Liquefazione

400 250 300 Questo terreno non è suscettibile di liquefazione.

Descrizione: Terreno sabbioso.

Seguono le caratteristiche della stratigrafia utilizzata nei calcoli.

S1 2 strati - Nessuna falda

Strato Quota[cm] Altezza[cm] Terreno




1 0 800 T1

2 -800 700 T2

Punti maglia.

La palificata comprende 29 punti maglia, a ciascuno dei quali corrispondono delle coordinate, un tipo di palo

ed i dati del terreno.

Punto X[cm] Y[cm] Palo [°] [°] Rotaz. Stratig. SPT CPT Descr.

PM1 0 -900 C1 0 0 Impedita S1 - - N126

PM2 -900 0 C1 0 0 Impedita S1 - - N663

PM3 900 0 C1 0 0 Impedita S1 - - N311

PM4 0 900 C1 0 0 Impedita S1 - - N487

PM5 0 600 C1 0 0 Impedita S1 - - N491

PM6 0 0 C1 0 0 Impedita S1 - - N121

PM7 0 -600 C1 0 0 Impedita S1 - - N136

PM8 -600 0 C1 0 0 Impedita S1 - - N667

PM9 600 0 C1 0 0 Impedita S1 - - N315

PM10 -424.26 424.26 C1 0 0 Impedita S1 - - N579

Punti maglia OMISSIS




Vista in pianta delle palificata

Azioni.

Le azioni sono applicate direttamente in testa ai pali, espresse rispetto al sistema di riferimento globale.

Punto Caso Ses. Nz[daN] Vx[daN] Vy[daN] Mx[daN*cm] My[daN*cm] Tz[daN*cm]

Punto maglia:1: N126

Caso: 1 - SLU SENZA SISMA

PM1 C1 1 -100696.98 -1.43 -164.94 458330 12574 0

Caso: 4 - SLU con SISMAX PRINC

PM1 C2 1 -65826.87 5699.93 2922.67 159720 190023 0

PM1 C2 2 -71330.83 5699.85 -101.27 389464 190414 0

PM1 C2 3 -65804.13 -4760.34 2922.74 162624 -143324 0

PM1 C2 4 -71308.09 -4760.42 -101.2 392367 -142933 0

Caso: 5 - SLU con SISMAY PRINC

PM1 C3 1 -61326.4 3137.24 5392.24 -27192 108034 0

PM1 C3 2 -61319.58 -0.85 5392.27 -26321 8029 0

PM1 C3 3 -79672.93 3136.96 -4687.57 738620 109337 0




PM1 C3 4 -79666.1 -1.12 -4687.55 739491 9333 0

Caso: 7 - Rara

PM1 C4 1 -71318.43 -1 -101.23 391046 8740 0

Caso: 8 - Frequente

PM1 C5 1 -71318.43 -1 -101.23 391046 8740 0

Caso: 9 - Quasi Perm

PM1 C6 1 -71318.43 -1 -101.23 391046 8740 0



PM2 C1 1 -100696.98 -164.94 1.43 12574 -458330 0


PM2 C2 1 -61312.75 5392.29 3138.93 -91975 25450 0

PM2 C2 2 -61319.58 5392.27 0.85 8029 26321 0

PM2 C2 3 -79659.28 -4687.52 3139.2 -90672 -740362 0

PM2 C2 4 -79666.1 -4687.55 1.12 9333 -739491 0

Caso: 5 - SLU con SISMAY PRINC

PM2 C3 1 -65802.08 2922.75 5701.76 -173325 -162885 0

PM2 C3 2 -71306.04 -101.19 5701.84 -172934 -392629 0

PM2 C3 3 -65824.82 2922.68 -4758.51 160022 -159982 0

PM2 C3 4 -71328.78 -101.27 -4758.43 160412 -389725 0

Caso: 7 - Rara

PM2 C4 1 -71318.43 -101.23 1 8740 -391046 0

Caso: 8 - Frequente

PM2 C5 1 -71318.43 -101.23 1 8740 -391046 0

Caso: 9 - Quasi Perm

PM2 C6 1 -71318.43 -101.23 1 8740 -391046 0



PM3 C1 1 -100696.98 164.94 -1.43 -12574 458330 0


PM3 C2 1 -81324.11 5594.75 3136.93 -109454 807543 0

PM3 C2 2 -81317.29 5594.73 -1.15 -9450 808414 0

CASI DI CARICO - OMISSIS

Calcolo della capacità portante e curva di mobilitazione.

Il seguente calcolo di capacità portante vale per tutti i pali.

Si riporta integralmente il calcolo di capacità portante per la situazione peggiore (coef. di sicurezza minore):

Punto maglia PM18, Caso C1 (Stato limite ultimo).




Descrizione dei metodi di calcolo utilizzati

Descrizione del metodo di calcolo utilizzato per la portata di base.

Il calcolo della portata di base viene effettuato col metodo AGI.

Le "Raccomandazioni sui pali di fondazione" pubblicate dall'AGI nel 1984 contengono le indicazioni per il

calcolo della capacità portante di pali di fondazione in terreni sciolti e coesivi, per pali infissi e trivellati. Per

terreni sciolti, il metodo si basa sui fattori adimensionali di capacità portante Nc e Nq, funzione dell'angolo di

resistenza al taglio ', e sulla tensione verticale efficace 'v agente alla profondità della base zb. Per terreni

coesivi, il metodo si basa sulla resistenza al taglio non drenata su, e sulla tensione verticale totale v agente

alla profondità della base zb. Considerazioni di carattere empirico hanno reso evidente la necessità di

considerare l'esistenza di una profondità critica zc. Questo metodo e' applicabile a terreni non coesivi e

coesivi, sia per pali infissi (s/D~8÷10%) che per pali trivellati (s/D~25÷30%).

qlim = Nc c' + Nq 'v (terreno non coesivo)

qlim = 9.0 su + v (terreno coesivo)

Descrizione del metodo di calcolo utilizzato per la portata laterale.

Il calcolo della portata per attrito laterale viene effettuato col metodo AGI.

Le "Raccomandazioni sui pali di fondazione" pubblicate dall'AGI nel 1984 contengono le indicazioni per il

calcolo della capacità portante di pali di fondazione in terreni sciolti e coesivi, per pali infissi e trivellati. Per

terreni sciolti, l'attrito laterale è valutato in termini di tensioni efficaci, in funzione di un coefficiente di spinta

orizzontale k, dell'angolo di attrito palo-terreno e della tensione verticale efficace 'v. Per terreni coesivi, il

metodo si basa sulla resistenza al taglio non drenata su, o, in alternativa, sull'angolo di resistenza al taglio '

e sulla tensione verticale efficace 'v. Viene inoltre valutata la profondità critica zc oltre cui l'attrito rimane

costante, secondo il diametro del palo. Questo metodo e' applicabile a terreni non coesivi e coesivi, sia per

pali infissi che per pali trivellati.

fs,lim = k 'v0 (terreno non coesivo)

fs,lim = su oppure fs,lim = (1 - sin') tan' 'v0 (terreno coesivo)

Descrizione del metodo di calcolo utilizzato per il modulo di reaz. orizzontale.

Il calcolo del modulo di reazione orizzontale viene effettuato col metodo Lineare.

Il valore del modulo di reazione orizzontale varia linearmente con la quota, e viene calcolato come somma di

un termine costante (A) piu' un coefficiente (B) moltiplicato per l'approfondimento (z) sotto il piano

campagna.

Descrizione del metodo di calcolo utilizzato per la resist. trasversale laterale.

Il calcolo della resistenza trasversale laterale viene effettuato col metodo Broms.

La teoria pubblicata da Broms nel 1964 propone due approcci differenti per terreni coesivi e non coesivi. Per

terreni sciolti, propone una distribuzione di resistenza ultima pari a tre volte la pressione di resistenza




passiva valutata secondo la teoria di Rankine, pl = 3Kp'v. Per terreni coesivi, propone una distribuzione di pl

che vede un tratto nullo per i primi 1.5 diametri dalla superficie, seguito da un tratto con valore di resistenza

pari a 9su (resistenza al taglio non drenata) per profondità maggiori.

plim = 3 Kp 'v0 (terreno non coesivo)

plim = 9 su (terreno coesivo)

1 - SLU SENZA SISMA

Si applicano i seguenti coefficienti di sicurezza parziali per le azioni: G1,f=1.00, G1,s=1.30, G2,f=0.00,

G2,s=1.50, Qi,f=0.00, Qi,s=1.50.

Si applicano i seguenti coefficienti di sicurezza, secondo il numero di verticali indagate:

n. vert. 1 2 3 4 5 7 10

med 1.70 1.65 1.60 1.55 1.50 1.45 1.40

min 1.70 1.55 1.48 1.42 1.34 1.28 1.21

Si applicano i seguenti coefficienti di sicurezza parziali alle portate calcolate, secondo il tipo di palo:

Tipo di palo Infisso Trivellato A elica continua Micropalo Avvitato

b 1.15 1.35 1.30 1.35 1.15

s 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15

st 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25

Alle sollecitazioni applicate viene aggiunto il peso proprio del palo, amplificato col coefficiente parziale

G1,fav=1.00 o G1,sfa=1.30 , secondo il caso.

Calcolo della portata di base.

Metodo AGI per il calcolo della portata di base.

Lo strato in cui si immorsa la base del palo si estende da quota -800 [cm] a quota -1500 [cm]. Segue il

calcolo alla quota di base del palo, -1200 [cm].

La base del palo si trova alla quota zb = -1200 [cm], e la profondità critica è zc = -960 [cm]. In questo caso la

tensione verticale efficace viene calcolata alla quota critica. Il valori dell'angolo di resistenza al taglio 'k e

della coesione efficace c' k vengono ricavati dallo strato in cui si immorsa la base del palo. L'angolo di

resistenza al taglio viene corretto secondo l'espressione =-3. Il coefficiente Nq è calcolato secondo Vesic

(1972, 1975, 1977). Il coefficiente Nc è calcolato secondo Reissner (1924). 'k = 34 [°]. c'k = 0 [daN/cm2]. Nc

= 53.302. Nq = 33.027. 'v = 1.66 [daN/cm2]. Il valore della capacità portante calcolato è pari a 54.96

[daN/cm2].

L'area di base vale 5026.55 [cm2].




La portata di base calcolata vale 276243.85 [daN]. Si applica med=1.70. Si applica b=1.35. Portata di

calcolo: Qb,d = 120367.69 [daN] (s/D=30.00%).

Calcolo della portata laterale.

Il fusto del palo attraversa 2 strati.

Strato 1: Argilla molle

Metodo AGI per il calcolo della portata laterale.

Il palo attraversa questo strato da quota 0 [cm] a quota -800 [cm]. Segue il calcolo alla quota intermedia di -

400 [cm].

Il coefficiente di adesione vale 0.800. La resistenza al taglio non drenata vale su,k = 0.3 [daN/cm2]. L'attrito

laterale calcolato vale 0.24 [daN/cm2].

La portata laterale calcolata vale 48254.86 [daN] (33778.4 [daN]). Si applica med=1.70. Si applicano s=1.15

e st=1.25. Portate di calcolo: Qsc,d = 24682.79 [daN] (s/D=0.50%). Qst,d = 15895.72 [daN] (s/D=0.50%).

Strato 2: Sabbia ghiaiosa consistente

Metodo AGI per il calcolo della portata laterale.

Il palo attraversa questo strato da quota -800 [cm] a quota -1200 [cm]. Segue il calcolo alla quota intermedia

di -1000 [cm].

La quota critica zc vale -800 [cm]. La quota di interesse (-1000 [cm]) è al di sotto della profondità critica,

perciò nei calcoli si usa zc. L'angolo di resistenza al taglio 'k vale 34. Il coefficiente di attrito vale 0.675. Il

coefficiente di spinta k vale 0.550. La tensione verticale efficace vale 'v = 1.36 [daN/cm2]. L'attrito laterale

calcolato vale 0.5 [daN/cm2].

La portata laterale calcolata vale 50721.13 [daN] (35504.79 [daN]). Si applica med=1.70. Si applicano

s=1.15 e st=1.25. Portate di calcolo: Qsc,d = 25944.31 [daN] (s/D=5.00%). Qst,d = 16708.14 [daN]

(s/D=5.00%).

Portata laterale totale

La portata di calcolo Qsc,d è 50627.1 [daN], Qst,d è 32603.86 [daN].

Portata totale (base + laterale)

La portata di calcolo Qtc,d è 170994.8 [daN], Qtt,d è 32603.86 [daN].

Calcolo del modulo di reazione orizzontale.






Metodo Lineare per il calcolo del modulo di reazione orizzontale.


400 [cm].

L'approfondimento vale 400 [cm]. Il modulo di reazione orizzontale calcolato vale 6.5 [daN/cm2].

Modulo di reazione orizzontale medio: kso,med = 6.48 [daN/cm3].


Metodo Lineare per il calcolo del modulo di reazione orizzontale.


di -1000 [cm].

L'approfondimento vale 1000 [cm]. Il modulo di reazione orizzontale calcolato vale 11.5 [daN/cm2].

Modulo di reazione orizzontale medio: kso,med = 11.5 [daN/cm3].

Calcolo della resistenza trasversale laterale.



Metodo Broms per il calcolo della resistenza trasversale laterale.


400 [cm].

La resistenza al taglio non drenata suk vale 0.3. La pressione limite laterale calcolata vale 2.7 [daN/cm2].

La resistenza trasversale laterale calcolata vale 463133.59 [daN]. Si applica med=1.70. Si applica tr=1.30.

Resistenza trasversale di calcolo: Rtr,d = 209562.71 [daN].


Metodo Broms per il calcolo della resistenza trasversale laterale.


di -1000 [cm].

L'angolo di resistenza al taglio ' k vale 34. La tensione verticale efficace vale 'v = 1.74 [daN/cm2]. La

pressione limite laterale calcolata vale 18.46 [daN/cm2].

La resistenza trasversale laterale calcolata vale 1856186.57 [daN]. Si applica med =1.70. Si applica tr =1.30.

Resistenza trasversale di calcolo: Rtr,d = 839903.42 [daN].

Resistenza laterale totale

Per palo in grado di traslare rigidamente (meccanismo di palo "corto", assumendo che non via sia rottura

strutturale), la resistenza laterale di calcolo Rtr,d è 1049466.13 [daN]. Per palo che ruota in testa

(meccanismo di palo "intermedio" o "lungo", assumendo che non via sia rottura strutturale), la resistenza

laterale di calcolo Rtr,d è 190848.79 [daN].




Curva di mobilitazione verticale

La curva di mobilitazione del palo è definita dalle seguenti coppie di valori, dove s è il cedimento, misurato in

[cm], ed Ed è la sollecitazione di sforzo normale (comprensiva del peso proprio del palo), espressa in [daN].

1 2 3 4 5 6

s -17.78 -3.48 -0.35 0 0.32 3.2

Ed -170994.8 -74177.31 -29632.25 0 17566.53 32603.86

Si riassume in seguito il valore di capacità portante per tutti i casi.

Caso Qst[daN] Qsc[daN] Qbc[daN] Qtt[daN] Qtc[daN]

C1 32603.86 50627.1 120367.69 32603.86 170994.8

C2 32603.86 50627.1 120367.69 32603.86 170994.8

C3 32603.86 50627.1 120367.69 32603.86 170994.8

C4 69283.19 98975.99 276243.85 69283.19 375219.84

C5 69283.19 98975.99 276243.85 69283.19 375219.84

C6 69283.19 98975.99 276243.85 69283.19 375219.84

Qst = Portata Laterale in Trazione | Qsc = Portata Laterale in Compressione | Qbc = Portata di Base in

Compressione | Qtt = Portata TOTALE in Trazione | Qtc = Portata TOTALE in Compressione

Calcolo delle sollecitazioni.

Si riporta di seguito il dettaglio delle sollecitazioni calcolate, solo per i punti maglia con i pali più sollecitati. Le

caratteristiche di sollecitazione sono espresse nel sistema di riferimento locale del palo.

Casi a SLU

I massimi valori di Sforzo Normale di compressione, si ottengono nel punto maglia PM18, nel caso di

carico C1 (Stato limite ultimo).




Caratteristiche di sollecitazione lungo il palo (punto maglia PM18, caso C1)

Azioni applicate in testa (punto maglia PM18, caso C1)

Nz[daN] Vx[daN] Vy[daN] Mx[daN*cm] My[daN*cm] Tz[daN*cm]

-101462.28 -157.53 -65.25 110082 -265758 0


zloc[cm] Nz[daN] Vxy[daN] Mxy[daN*cm]

0 -101462.28 170.51 287655

0 -101462.28 170.51 287655

5 -100909.21 171.37 287047

10 -100356.29 173.15 286424

15 -99803.5 175.01 285781

20 -99250.86 176.94 285117

25 -98698.35 178.94 284434

30 -98145.98 180.99 283730

35 -97593.75 183.1 283008

40 -97041.66 185.25 282266

45 -96489.7 187.46 281504

50 -95937.88 189.69 280725

55 -95386.19 191.95 279926

60 -94834.64 194.25 279109




65 -94283.22 196.56 278274

70 -93731.93 198.9 277422

75 -93180.77 201.25 276551

80 -92629.74 203.61 275663

85 -92078.85 205.99 274758

90 -91528.08 208.36 273836

I massimi valori di Sforzo Normale di trazione, si ottengono nel punto maglia PM25, nel caso di carico C3

(Stato limite ultimo).




-79095.44÷-

61021.04

-

134.54÷3161.65

-

4761.94÷5428.98

-

47599÷618019

-130910÷-

23532

0



0 -79095.44÷-61021.04 6148.61 619707

0 -79095.44÷-61021.04 6148.61 619707

5 -78660.86÷-60682.21 6096.98 644646

10 -78226.4÷-60343.47 5994.42 669497




15 -77792.04÷-60004.82 5892.56 694097

20 -77357.79÷-59666.25 5791.39 718415

25 -76923.65÷-59327.76 5690.92 742424

30 -76489.62÷-58989.35 5591.14 766103

35 -76055.7÷-58651.03 5492.06 789434

40 -75621.88÷-58312.79 5393.66 812402

OMISSIS

Le sollecitazioni sopra elencate comprendono già le azioni dovute all'interazione cinematica, che da,

all'interfaccia tra gli strati, i massimi valori di momento flettente di seguito indicati.

Valori massimi di momento flettente

Interfaccia z[cm] M[daN*cm]

strati 1 - 2 -800 671058

I massimi valori di Taglio (in valore assoluto), Momento flettente (in valore assoluto), si ottengono nel

punto maglia PM4, nel caso di carico C3 (Stato limite ultimo).




-81317.29÷-62963.94 0.87÷3139.23 -4485.1÷5594.73 -809285÷-42602 -9450÷91857 0






0 -81317.29÷-62963.94 6415.26 814335

0 -81317.29÷-62963.94 6415.26 814335

5 -80870.94÷-62614.82 6354.18 840464

10 -80424.71÷-62265.79 6232.92 866580

15 -79978.59÷-61916.85 6112.56 892501

20 -79532.58÷-61567.99 5993.11 918188

25 -79086.68÷-61219.22 5874.55 943606

30 -78640.9÷-60870.54 5756.91 968726

Le sollecitazioni sopra elencate comprendono già le azioni dovute all'interazione cinematica, che da,

all'interfaccia tra gli strati, i massimi valori di momento flettente di seguito indicati.

Valori massimi di momento flettente

Interfaccia z[cm] M[daN*cm]

strati 1 - 2 -800 671058

Casi a SLE

I massimi valori di Sforzo Normale di compressione, si ottengono nel punto maglia PM18, nel caso di

carico C4 (Rara).




-71856.31 -97.14 -40.24 103756 -250487 0






0 -71856.31 105.14 271125

0 -71856.31 105.14 271125

5 -71455.68 106.43 270748

OMISSIS

I massimi valori di Sforzo Normale di trazione, si ottengono nel punto maglia PM6, nel caso di carico C4

(Rara). OMISSIS

I massimi valori di Taglio (in valore assoluto), Momento flettente (in valore assoluto), si ottengono nel

punto maglia PM1, nel caso di carico C4 (Rara). OMISSIS




Verifiche geotecniche.

Si riporta di seguito il dettaglio delle verifiche eseguite, per ciascun palo.

Verifica: Capacità portante

La situazione di verifica più severa, si ottiene nel punto maglia PM18, nel caso di carico C1, sestetto 1 (Stato

limite ultimo).

Capacità portante

Situazione peggiore: Punto maglia PM18, Caso C1, Sestetto 1

Segue il riassunto della verifica, per tutti i punti maglia, per il caso ed il sestetto che danno il fattore di

sicurezza minore.

Verifica: Capacità portante

Punto Caso Ses. Rd: Qt[daN] Sd: Qt[daN] fs[-]

PM1 C1 1 170995 120301 1.42

PM2 C1 1 170995 120301 1.42

PM3 C1 1 170995 120301 1.42

OMISSIS

PM24 C1 1 170995 120764 1.42

PM25 C1 1 170995 120764 1.42

PM26 C1 1 170995 118071 1.45

PM27 C1 1 170995 118071 1.45

PM28 C1 1 170995 118071 1.45




Verifica: Cedimento

I cedimenti del singolo palo sono calcolati utilizzando la relativa curva di mobilitazione. L'interazione tra i pali

è valutata con il metodo dei fattori di interazione (Poulos e Davis, 1980). La situazione di verifica più severa,

si ottiene nel punto maglia PM6, nel caso di carico C4, sestetto 1 (Rara). Si ottengono i seguenti valori:

cedimento del palo singolo = -13.70 [mm], cedimento indotto dal gruppo = -106.70 [mm], cedimento totale: -

120.40 [mm].

Cedimento



sicurezza minore.

Verifica: Cedimento

Punto Caso Ses. Rd: Ced.[mm] Sd: Ced.[mm] fs[-]

PM1 C4 1 -30 -16 + -82 = -98 0.31

PM2 C4 1 -30 -16 + -82 = -98 0.31

PM3 C4 1 -30 -16 + -82 = -98 0.31

PM4 C4 1 -30 -16 + -82 = -98 0.31

PM5 C4 1 -30 -15 + -95 = -110 0.27

OMISSIS

Verifica: Resistenza trasversale


limite ultimo).




Resistenza trasversale



sicurezza minore. OMISSIS

Verifiche strutturali.

Si riporta di seguito il dettaglio delle verifiche eseguite, per ciascun palo, solo in corrispondenza della

progressiva dove si ottiene la situazione più severa.

Verifica: Spostamento orizzontale

La situazione di verifica più severa, si ottiene nel punto maglia PM1, nel caso di carico C4, sestetto 1 (Rara).


sicurezza minore.

Verifica: Spostamento orizzontale

Punto Caso Ses. Rd: Sor[mm] Sd: Sor[mm] fs[-]

PM1 C4 1 30 3 9.37

PM2 C4 1 30 2 10.00

PM3 C4 1 30 2 10.00

PM4 C4 1 30 3 9.37

PM5 C4 1 30 0 10.00

PM6 C4 1 30 0 10.00




Verifica: C.A.: pressoflessione


limite ultimo).

C.A.: pressoflessione



sicurezza minore.

Verifica: C.A.: pressoflessione

Punto Caso Ses. Rd: M[daN*cm] Sd: M[daN*cm] fs[-]

PM1 C3 3 1949202 1385212 1.41

PM2 C3 1 1888986 1361348 1.39

PM3 C3 2 1913040 1288703 1.48

PM4 C3 1 1956284 1487482 1.32

PM5 C3 1 1930908 1308982 1.48

PM6 C3 1 1891234 1330873 1.42

PM7 C3 1 1878718 1308636 1.44

PM8 C3 1 1890239 1315037 1.44

PM9 C3 1 1919441 1372689 1.40

PM10 C3 1 1913887 1315968 1.45

PM11 C3 1 1925053 1450883 1.33

OMISSIS




Verifica: C.A.: taglio


limite ultimo). OMISSIS

Verifica: C.A.: Tens. limite cls

La situazione di verifica più severa, si ottiene nel punto maglia PM2, nel caso di carico C6, sestetto 1 (Quasi

Permanente). OMISSIS

Verifica: C.A.: Tens. limite acciaio

La situazione di verifica più severa, si ottiene nel punto maglia PM2, nel caso di carico C4, sestetto 1 (Rara).

OMISSIS

Verifica: C.A.: apertura fessure

La situazione di verifica più severa, si ottiene nel punto maglia PM1, nel caso di carico C5, sestetto 1

(Frequente). OMISSIS

Verifica: C.A.: % arm. longitudinale


limite ultimo). OMISSIS

Manuale tecnico IS Palificate per pali Geopal - 1° Stesura Aprile 2012 – oggetto di future revisioni



MANUALE TECNICO IS PALIFICATE PER PALI GEOPAL

Sviluppato in collaborazione con Geopal srl di Treviso - http://www.geopalsrl.com




1. PREMESSA

La pubblicazione seguente nasce con lo scopo di fornire un supporto didattico per i tecnici che si dimostrano

interessati all’approfondimento delle tematiche principali circa il calcolo e lo studio del comportamento delle

strutture fondazionali profonde, come i pali, ponendo particolare attenzione alla tecnologia del palo a vite.

Di seguito illustriamo questi studi circa il comportamento geotecnico e strutturale di questo palo fondazionale

tutto in acciaio strutturale, il quale, grazie alla sua peculiarità, è in grado di sfruttare al meglio le

caratteristiche geotecniche dei terreni in cui è infisso.

La sua applicazione e diffusione nel territorio nazionale ed europeo in questi anni, infatti, ne ha dimostrato

ampiamente la versatilità e la concorrenzialità nei confronti degli altri tipi di micropalo.

2. INTRODUZIONE

Sin dall’antichità l’uomo si è trovato a doversi confrontare con le caratteristiche del sottosuolo, in quanto

basamento di tutte le opere edili. Fintanto che i carichi da esse scaricati erano contenuti (si pensi, ad

esempio, alle case in legno) l’importanza di uno sviluppo integrato edificio-fondazione non era sentito con

molta forza, tuttavia a seguito dello sviluppo urbanistico e soprattutto tecnologico, sono nate figure di tecnici

specializzate proprio in questo settore, in grado di fornire consulenze mirate. Ad oggi l’importanza di

un’esaustiva analisi geologica e geotecnica dei terreni, nell’ambito dell’ingegneria strutturale, è indiscutibile.

Essa trova gli strumenti preferenziali nelle prove di laboratorio ed indagini in situ. Tra quelle appartenenti alla

prima categoria si possono ricordare, ad esempio, le prove triassiali, tra le seconde le CPT o le SPT.

Le tecnologie strutturali delle fondazioni si dividono almeno in due macro-gruppi, ciascuno con

caratteristiche peculiari per quanto riguarda il comportamento strutturale e geotecnico: quelle superficiali e

quelle profonde.

Tra le prime possiamo annoverare le platee o i plinti diretti, mentre tra le seconde i pali di fondazione. Tale

suddivisione trova origine nel differente comportamento geotecnico e nella diverse basi teoriche per il

calcolo.

Se, ad esempio, un plinto diretto garantisce un’elevata resistenza agli sforzi taglianti, i pali hanno il vantaggio

di limitare e persino azzerare i cedimenti strutturali, poiché sfruttano le caratteristiche meccaniche degli strati

profondi di terreno, generalmente più compatti e resistenti di quelli superficiali.

3. LE FONDAZIONI PROFONDE

I pali si presentano sotto varie forme e possono essere di acciaio o calcestruzzo. A seconda delle modalità

costruttive sono però distinti in tre categorie:

1) pali prefabbricati ed infissi;

2) pali costruiti in opera con asportazione di terreno (pali trivellati).

3) pali a vite.

Le dimensioni dei pali possono mutare notevolmente. In genere però i pali infissi hanno diametro inferiore ai

60 cm più spesso compreso fra 20 e 50 cm. I pali trivellati possono invece avere il diametro variabile in un

campo molto grande, cioè tra 10 cm dei micropali e 2 ÷ 3 m per i pali a grande diametro. Per i pali a vite,

altresì, il profilo tubolare va dal diametro 48 mm al 219 mm, mentre il diametro della spira di punta dai 150 ai

400 mm.




I pali vengono inseriti nel terreno mediante:

− infissione statica, ottenuta con una successione di colpi assestati sulla testa del palo, impiegando un

battipalo. Questa tecnica è molto rumorosa e inoltre produce vibrazioni localizzate che, a prescindere da

possibili danni prodotti alle proprietà vicine, possono non essere consentite da normative locali o dagli

enti preposti alla difesa dell’ambiente;

− realizzazione di un foro e successivo inserimento del palo oppure riempimento della cavità con

calcestruzzo, che una volta indurito, viene a costituire il palo.

− infissione per avvitamento del palo. Questa tecnica risulta di solito molto silenziosa e non produce

vibrazioni.

4. FILOSOFIA DEL PALO FONDAZIONALE

Il palo a vite per dimensioni e caratteristiche rientra nella famiglia dei micropali, benché le sue peculiarità ne

consentano un più ampio utilizzo.

Costituito da una punta a vite, è in grado di penetrare facilmente e rapidamente le terre con un’azione

consolidante.

È una struttura completamente in acciaio certificato, dalle ottime prestazioni meccaniche, in grado di

sopportare bene qualsiasi tipo di sollecitazione diretta ed indiretta.

Sebbene l’invenzione della vite risalga all’età ellenica, il suo accoppiamento ad un palo di fondazione ne fa

svolgere una duplice funzione: da un lato facilita e controlla l’infissione nel terreno, dall’altro aumenta la

capacità portante di punta, maggiorando la superficie di contrasto col terreno. Avendo essa passo quadro,

cioè diametro esterno e passo coincidenti, non tritura il terreno e, in secondo luogo, permette il controllo al

centimetro della quota di infissione del palo. In aggiunta si fa notare come non ci sia alcun asporto di

materiale, così da lasciare assolutamente indisturbato il terreno circostante. Proprio in virtù di ciò ne

consegue che l’avvitamento destrogiro ne provoca l’infissione nel terreno, mentre quello sinistrogiro ne

permette lo svitamento. Ciò può risultare particolarmente importante nel caso di opere provvisorie così da

rimuovere anche le opere di fondazione, dopo la conclusione dei lavori di cantiere.

Possiamo dunque individuare tre elementi strutturali distinti del palo a vite (fusto tubolare, spira elicoidale e

puntazza), ciascuno dei quali partecipa singolarmente e con un definito contributo alla capacità portante

totale. La geometria elicoidale dell’ala della vite unita al fusto amplia la superficie di contatto tra terreno e

punta, la cui proiezione è assimilabile ad una circonferenza.




5. COMPONENTI STRUTTURALI

La struttura del palo Geopal può essere schematizzata come segue:

TESTA: Estremità superiore del palo alla quale viene applicato il carico della sovrastruttura.

FUSTO: Profilo tubolare cilindrico compreso tra la testa e il puntale del palo.

PUNTA: Parte iniziale dell’estremità inferiore del palo, avente sezione circolare massima ortogonale al fusto

e ugual diametro della spira.

PUNTALE: Parte di spira avvolta attorno al palo, il cui inviluppo dipende dal numero di elicoidi

predeterminato.

PUNTAZZA: Estremità inferiore del palo che ne facilita l’infissione.

1

2

3

4

5

1: testa

2: fusto

3: puntale

4: punta

5: puntazza

Particolare dell’estremità superiore è il foro passante eseguito a trapano per agganciare il palo, mediante

apposita cuffia, al mezzo di rotazione.

1. testa

2. fusto

3. puntale

4. punta

5. puntazza




F [mm]Fxspxl [mm] [mm] hxlxsp [mm]

F 48 150.100.3.200 120 60x100x6

F 60 180.100.5.200 120 80x120x10

F 76 200.120.5.240 120 100x150x10

230.5.110 150 120x170x10

230.8.460 200 104x200x15

230.12.460 200 104x200x15

250.8.500 200 132.240.20

250.12.500 200 132.240.20

350.15.700 300 132.240.20

280.8.560 300 164x270x25

280.12.560 300 164x270x25

400.20.800 300 164x270x25F 168 400.20.800 300 200x310x25

F 219 400.20.800 300 250x360x25

FUSTO

F 114

F 90

F 140

DISTANZA

SPIRA-

BASE TUBO

PUNTAZZASPIRA

La punta è costituita da una spirale e da una puntazza saldate all’asta tubolare del palo.

La Spirale è a passo quadro, permette un ottimo rapporto tra velocità di rotazione e profondità di

penetrazione e si avvita nel terreno senza produrre materiale di risulta.

La Puntazza smuove il terreno prima dell’avvitamento del palo, consentendo un’infissione diretta

senza l’ausilio di sonde perforatrici.

6. SERIE COMPLETA DI PALI GEOPAL

La geometria dei pali Geopal può essere pressoché

infinita, potendo il progettista posizionare la spira

all’altezza che ritiene più vantaggiosa. Per quanto

concerne la serie completa dei prodotti Geopal presenti

nel listino di produzione industriale, tuttavia, si

rimanda alla sezione “prodotti” del sito

www.geopalsrl.com. La scelta dei pali da listino ha il

vantaggio di trovare già il prezzo di vendita I soli dati

richiesti dal programma e non presenti in queste

schede, sono le dimensioni della puntazza, che varia

in base al diametro del fusto, e del puntale. Nella

tabella sottostante sono riportate questo tipo di

informazioni, assieme alla distanza dall’estremità

inferiore del tubo alla quale è saldata la spira.

Spirale

Puntazza




7. MODULARITA’ DEI PALI E TIRANTI GEOPAL

Il palo Geopal, differentemente da quelli tradizionali, può essere giuntato per elementi modulari, fino a

raggiungere la lunghezza voluta. E’ possibile giuntare elementi di diversa metratura, così da raggiungere la

profondità di infissione desiderata, tenendo conto però che la lunghezza del fusto da preferirsi, salvo casi

limitati, è quella multipla o frazione dei 3 metri, sia che si tratti di pali che prolunghe.

L’applicazione di prolunghe modulari semplici, o con spira, consente di aumentare ulteriormente la capacità

portante complessiva del palo, o di ancoraggio del tirante.

Il geotecnico, infatti, potrà valutare se sfruttare opportunamente le diverse caratteristiche dei terreni

attraversati dal palo applicando, ad hoc, un’ulteriore spira, la cui area circolare saldata sul fusto potrebbe

aumentarne la portata complessiva in modo significativo.

Tale applicazione, particolarmente collegata alla stratigrafia del terreno e alla sua natura e consistenza,

dovrà essere valutata caso per caso da un tecnico capace di sfruttare al meglio l’alta capacità portante di

questi micropali.

Nella tabella sottostante sono riportati il diametro dei fori per il giunto con la prolunga e l’interasse tra di essi,

nel caso del palo P219.

[mm] [cm] [cm]F 48 /

F 60 22 / 13

F 76 22 / 13

F 90 28 / 11F 114 28 / 11F 140 28 / 11F 168 28 / 11

F 219 28 15 15

FORO PER

BULLONI

INTERASSE

TRA I FORI

DISTANZA DA

BORDO TUBO




8. CAPACITA’ PORTANTE DEL PALO GEOPAL

La capacità portante del palo va valutata come somma di tre contributi:

- capacità portante di punta (Q1)

- capacità portante laterale della spira (Q2)

- capacità portante laterale del fusto (Q3)

Da cui: Qtot=Q1+Q2+Q3

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Rp (kg/cmq)

A3: area laterale del fusto

A2: area laterale della spira

A1: area di punta

franco sommitaleP.C.

A2: area laterale della spira

A1: area di punta

franco sommitale

P.C.

A3: area laterale del fusto

8.1 Portata di punta Q1 (procedimento di calcolo “metodo avvitato”)




L’area dell’elicoide sommata a quella del fusto amplia la superficie di punta del palo da 3 a 6 volte.

Il palo Geopal presenta quindi un’area reagente decisamente superiore a quella dei pali tradizionali.

Di seguito indichiamo le relazioni della capacità portante di sola punta, in due diverse condizioni:

ContributocomplessivoArea di punta

8.2 Portata laterale Q2 + Q3 (procedimento di calcolo denonimato “metodo avvitato”)

Per terreni coesivi:

4)c9(A)c9(Q

2e

vupvu1

Per terreni granulari:

p

2e

pp1 R4

RAQ

dove:

- cu = coesione non drenata

- v = pressione totale agente sulla punta

- Ap = area di punta

- e = diametro spira

- pR = resistenza ricavata da prova penetrometrica




Il contributo dovuto alla resistenza laterale viene distinto in due componenti. Il primo (Q2) si sviluppa lungo

l’inviluppo di una superficie cilindrica tangente all’elicoide (A2). Il secondo (Q3) è offerto dall’adesione che si

sviluppa all’interfaccia fusto-terreno (A3). Volendo distinguere tra terreni coesivi e granulari si ottengono le

seguenti espressioni per il calcolo della capacità portante laterale:

2e2 LA (L2 = lunghezza spira)

33 LA (L3 = lunghezza fusto)

L3

L2

L3

L2

Per terreni coesivi

- spira: 2u2 A c Q

- fusto: 3u3 AcQ

dove è il fattore di adesione ( = 0,5 1)

Per terreni granulari

- spira: 2'

0v02 Atan k Q

dove:

k0 = coefficiente di spinta a riposo

'0v = tensione efficace alla profondità media

della spirale

= angolo di resistenza al taglio

- fusto: 3'

0v3 Atan k Q

dove:

k = coefficiente di spinta

'0v = tensione efficace alla profondità media

dell’asta.

= angolo di attrito palo-terreno ( = 2/3)




9 CAPACITA’ RESISTENTE DEL TIRANTE GEOPAL

La capacità resistente del tirante Geopal va calcolata come somma di due contributi:

Qtir= Qp+ QL

- Qp è la capacità portante della sezione di spira elicoidale agente come piastra di ancoraggio

- QL è dato dall’attrito laterale che si sviluppa nel tratto di spira elicoidale.

E’ trascurato il contributo lungo il fusto in quanto coinvolto nel cinematismo di rottura.

9.1 Portata laterale QP + QL (procedimento di calcolo denonimato “metodo di Ghaly”)

Nei terreni coesivi:

Qp=(9·cu·ARsp)

QL=cu·ALsp

Dove:

- ARsp = area reagente spira:

4

2 e

RspA con e = diametro spira

- ALsp = area laterale spira

Nei terreni granulari sopra falda:

Qp=Qup

QL=Qul

Dove:




- Qup e Qul sono la capacità portante ultima della piastra di ancoraggio e della superficie laterale della spira

valutata secondo la teoria di Ghaly et al. (1998)

10 UTILIZZO DEL SOFTWARE IS PALIFICATE

10.1 CONVENZIONI, SIMBOLI ED UNITÀ DI MISURA

Le unità di misura predefinite del programma sono i cm ed i daN.

In tutti i casi, le unità di misura sono mostrate a schermo di fianco al valore inserito, ed è possibile accedere

ad un utilissimo pannello di conversione automatica, fra valori espressi in unità di misura differenti, con un

semplice click del mouse sull’unità di misura.

I simboli principali utilizzati nel programma IS Palificate sono di seguito riportati:

Generiche

o z: quota, orientata verso l’alto.

o d, t: pesi di volume del terreno, secco e saturo.

Tensioni

o v: tensione verticale totale.

o 'v: tensione verticale efficace.

o u: pressione neutra.

Valori del modello

o k0: coefficiente di spinta a riposo.

o ka: coefficiente di spinta attiva.

o kp: coefficiente di spinta passiva.

o ks: modulo di reazione del terreno.

o qlim: capacità portante limite (portata di base).

o fz: attrito laterale limite (portata laterale).

Portate

o W: peso totale del palo.

o Qb,c: portata limite di base (in compressione).

o Qs,c: portata limite per attrito laterale (in compressione).

o Qs,t: portata limite per attrito laterale (in trazione).

o Qt,c: portata limite totale (in compressione).

o Qt,t: portata limite totale (in trazione).

o Rtr: resistenza trasversale.

o s/D: rapporto tra cedimento e diametro del palo.

Azioni / sollecitazioni

o N: sforzo normale

o M: momento flettente

o V: taglio

o T: momento torcente




Il programma IS Palificate non utilizza alcun coefficiente di sicurezza implicito: è responsabilità

dell’utente di valutare correttamente i dati utilizzati ed i conseguenti risultati.

10.2 IMPOSTAZIONI INIZIALI Dal menu principale di IS Palificate scegliamo la voce “Dati” e poi “Normativa”.

Il Pannello “Normativa”è suddiviso in 4 “linguette”.

• Opzioni generali: occorre definire l’approccio progettuale

scelto.

• Coefficienti di sicurezza (pali): valori predefiniti tratti da

normativa.

• Coefficienti di sicurezza (ancoraggi): valori predefiniti tratti

da normativa.

• Sisma: questa è la parte più importante, da compilare con

accuratezza, se si vuole eseguire la verifica a liquefazione oppure il

calcolo dell’interazione cinematica.

Se necessario, attiviamo la verifica a liquefazione.

Dal menu principale di IS Palificate scegliamo la voce “Dati” e poi

“Liquefazione”. Si apre un pannello che ci permette di scegliere quale

metodo utilizzare per la verifica a liquefazione.

La verifica a liquefazione, sovente, non è necessaria. La liquefazione si

verifica soltanto in terreni dotati di opportune caratteristiche, sotto falda,

ed entro una certa profondità dal piano campagna. Per eseguire

correttamente la verifica, è necessario indicare al programma quali

litologie sono “liquefacibili”, ed eventualmente anche le prove penetro

metriche necessarie per la verifica.

Se necessario, attiviamo il calcolo dell’interazione cinematica;


“Interazione cinematica”. Si apre un pannello che ci permette di

scegliere quale metodo utilizzare per il calcolo.

L’interazione cinematica, va di norma attivata solo per sottosuoli

scarsamente consistenti, in siti a sismicità media o alta, quando vi

siano notevoli contrasti di rigidezza all’interfaccia tra strati

successivi di terreno. Il valore dei momenti flettenti, dovuti

all’interazione cinematica, dipende dalla densità e dal modulo

elastico del terreno, dalla velocità di propagazione delle onde di

taglio negli strati, oltre che dalle caratteristiche dei pali; è perciò

opportuno inserire correttamente queste informazioni nel software

prima di eseguire l’analisi.




Scegliamo i materiali meccanici che utilizzeremo


“Materiali”.

Questo pannello elenca tutte le opzioni collegate con le proprietà

meccaniche dei materiali da costruzione di normativa (Norme

Tecniche per le Costruzioni).

Per ciascun materiale, è possibile creare più schede, in modo, ad

esempio, di definire Cls di caratteristiche diverse.

Le singole Tipologie di Palo potranno poi fare riferimento ad una

qualsiasi di queste schede per definire le proprie caratteristiche

meccaniche.

Per ciascun materiale, se si sceglie una delle classi definite dalla

normativa, i parametri meccanici sono definiti automaticamente.

10.3 INSERIMENTO DELLO SCHEMA DELLA PALIFICATA

Occorre indicare al programma quanti pali compongono la fondazione che si intende analizzare.

Si utilizza il pannello laterale destro del programma, selezionando la linguetta “Geometria”.

Geometria – Punti maglia definiti. (1)

I “punti maglia” rappresentano le coordinate delle teste dei pali. Questa

tabella permette di modificare, per ciascun punto, le sue coordinate, il

tipo di palo, la sua inclinazione, e così via.

Geometria – Forma libera - Vertici. (2)

“Forma libera” è una definizione generica per indicare la forma

geometrica della fondazione l’elemento che collega i pali. In questa

tabella sono riportate le coordinate dei vertici.

Sono presenti anche caselle che permettono di definire la coordinata Z

del piano di posa della fondazione, e le dimensioni di un eventuale

sottofondo o magrone.

Z : è la quota dell’intradosso della fondazione, dell’estradosso

dell’eventuale sottofondo, della testa dei pali.

Hstr: è l’altezza (o spessore) della parte strutturale della fondazione, che

si sviluppa al di sopra di Z.

Hmag: è l’altezza (o spessore) del sottofondo o magrone, non

strutturale, che si sviluppa al di sotto di Z.

Lmag: è la fuoriuscita del sottofondo o magrone, non strutturale, che si

sviluppa esternamente al contorno della fondazione stessa.

Geometria – Forma libera – Punti di applicazione delle sollecitazioni. (3)

In IS Palificate, le sollecitazioni agenti possono essere applicate

direttamente sulla testa dei pali, oppure sulla fondazione per essere in

seguito distribuite sui pali.




In questo secondo caso, i punti di applicazione delle sollecitazioni sulla

forma libera rappresentano i punti in cui assegnare le azioni che il

programma dovrà distribuire sulle teste dei pali prima di procedere con le

verifiche.

Generalmente, questi punti rappresenteranno le posizioni dei pilastri.

La tabella presente in questa sezione permette di modificare le

coordinate di questi punti.

10.4 SCELTA DELLA TIPOLOGIA DI PALO

Dal menu principale di IS Palificate scegliamo la voce “Dati” e poi “Tipologie di pali”. Si apre un pannello che

ci permette di definire le proprietà geometriche e meccaniche dei pali utilizzati.

Tra tutte le tipologie di palo presenti nella lista di sinistra, quelle

utilizzate in pianta sono evidenziate da un pallino di colore giallo.

Selezioniamo la tipologia “V1” nella lista a sinistra. A destra, il

palo è rappresentato con le proprie caratteristiche, che possono

essere modificate a piacere.

La sezione (1) permette di definire di quanti tratti (spiralati e non)

è composto il palo, e di selezionare il tratto da modificare.

La sezione (2) consente di modificare i dati geometrici del tratto

attualmente selezionato. Se il passo o lo spessore della spira è

nullo, o il diametro è pari a quello esterno del tubo, un tratto è

considerato privo di spirale.

Si possono definire i tipi di acciaio strutturale utilizzato.

La sezione (3) permette di specificare la lunghezza ancorata alla

fondazione soprastante, ed un materiale Cls utilizzato solo per

definire la rigidezza ed il peso del palo, mentre le verifiche

strutturali sono eseguite con riferimento al solo acciaio.

La sezione (4) è dedicata alla definizione della “puntazza”, con

finalità esclusivamente grafiche (tale elemento è computato nel

peso del palo ma non influisce in nessuna verifica).

Per assegnare questo palo a tutti i punti maglia precedentemente definiti, scegliamo la voce di menu “Tipo di

palo” e poi “Assegna a tutti”.




10.5 INSERIMENTO DELLE SOLLECITAZIONI DA VERIFICARE

Occorre indicare al programma quali siano le azioni gravanti sui pali, nelle varie situazioni di progetto.

Dal menu principale di IS Palificate scegliamo la voce “Dati” e poi “Casi di carico”.

Questo pannello elenca tutte le combinazioni delle azioni (dette

“Casi di Carico”) per cui i pali devono essere soggetti a verifica.

Nella zona (1) è riportato l’elenco dei casi di carico, ciascuno con

le proprie caratteristiche: Nome, Tipo di Combinazione,

Descrizione, Presenza del Sisma.

La zona (2) riporta le sollecitazioni in testa ai pali (o sulla

fondazione) per il caso di carico attualmente selezionato.

La zona (3) elenca diversi controlli che permettono di aggiungere,

eliminare casi di carico, o predisporre in automatico alcuni casi.

Attenzione: i casi di carico contengono le sollecitazioni agenti già

combinate. Questo perché le azioni in fondazione, usualmente,

derivano dall’analisi della sovrastruttura, da cui non si può

prescindere.

Nella zona (1), a parte Nome e Descrizione, è importante definire il Tipo di Combinazione e la presenza del

Sisma.

Tipo di Combinazione definisce quali verifiche eseguire per il caso di carico. Il software, distingue

anzitutto se il caso di carico va utilizzato per il calcolo oppure trascurato, secondo la tipologia di palo

e l’Approccio geotecnico scelto. Ad esempio, un caso di carico in combinazione SLU GEO, sarà

sempre trascurato se si adopera l’Approccio 2, l’utente può eliminare questo carico oppure lasciarlo

nell’elenco, comunque sarà ininfluente sui risultati. In seguito, se un caso di carico va utilizzato, il

software sceglie quali verifiche eseguire. Ad esempio, le verifiche di capacità portante vengono

effettuare per i casi a SLU e non per i casi a SLE, secondo le indicazioni di normativa. I coefficienti di

sicurezza adottati, sono automaticamente scelti in funzione del tipo di caso oltre che dell’Approccio

scelto.

Presenza del Sisma stabilisce se il caso comprende l’azione sismica. Questo ha influenza sulle

verifiche eseguite e sulla scelta dei coefficienti di sicurezza adottati.

Ciascun caso di carico può comprendere più sestetti, cioè più gruppi di azioni intesta ad un palo. Un

sestetto è composto da sei sollecitazioni: uno sforzo normale, due azioni orizzontali (“tagli”), due momenti

flettenti ed un torcente (quest’ultimo trascurato nella versione attuale del software). Un caso di carico

corrisponde ad una situazione di verifica, e può prevedere diverse sollecitazioni in testa ad un palo, in

conseguenza di diverse “configurazioni” delle azioni: ad esempio il vento può essere considerato spirante

nelle due direzioni, quindi sarà considerato una volta con un segno ed una con quello opposto, oppure

l’azione sismica può comprendere diversi “modi di vibrare”.

Nella zona (2) sono riportate le sollecitazioni agenti, già combinate, secondo i coefficienti corrispondenti al

tipo di combinazione delle azioni e ad un’eventuale analisi sismica della struttura in elevazione. Le azioni

sono espresse nel sistema di riferimento globale. La definizione dei valori è a cura dell’utente. Queste azioni




sono adottate direttamente dal software, senza alcuna modifica, a parte l’aggiunta del peso proprio del palo

(o della forma libera rappresentante la fondazione, escluso il sottofondo).

L azioni possono esse definite direttamente sulle teste dei pali oppure sui punti di applicazione sulla forma

libera.

Azioni definite direttamente sulle teste dei pali

In questo caso il software esegue i calcoli con i valori recuperati dalla tabella.

Punto: indica il punto maglia (il cui indice è visibile nel disegno pianta).

Sestetto: indica il sestetto di riferimento.

Nz: sforzo lungo l’asse Z globale, positivo “verso l’alto” (sforzo normale per il palo).

Mx: momento attorno all’asse X globale, positivo “antiorario” (mom. flettente per il palo).

My: momento attorno all’asse Y globale, positivo “antiorario” (mom. flettente per il palo).

Tx: sforzo lungo l’asse X globale (taglio per il palo).

Ty: sforzo lungo l’asse Y globale (taglio per il palo).

Mz: momento attorno all’asse Z globale, positivo “antiorario” (torcente per il palo, trascurato nella

versione attuale del software).

A queste azioni viene aggiunto il peso proprio del palo.

Azioni definite sui punti di applicazione della forma libera

La “forma libera” rappresenta una fondazione infinitamente rigida che collega le teste dei pali. Su di essa

sono definibili dei punti in cui applicare delle azioni. In questo modo, si potrebbe rappresentare, ad esempio,

un plinto rigido su cui agiscono uno o più pilastri.

Il software, somma le azioni agenti ed il peso proprio della fondazione (trascurando il sottofondo), e le

ridistribuisce sulla testa dei pali, nell’ipotesi di piastra infinitamente rigida (quindi spostamenti uguali per tutte

le teste dei pali), e comportamento del terreno e dei pali perfettamente elastico.

In questo caso il software esegue i calcoli con i valori recuperati dalla tabella.

Punto: indica il punto di applicazione delle azioni sulla forma libera (il cui indice è visibile nel disegno

pianta).

Sestetto: indica il sestetto di riferimento.

Nz: sforzo lungo l’asse Z globale, positivo “verso l’alto”.

Mx: momento attorno all’asse X globale, positivo “antiorario”.

My: momento attorno all’asse Y globale, positivo “antiorario”.

Tx: sforzo lungo l’asse X globale.

Ty: sforzo lungo l’asse Y globale.

Mz: momento attorno all’asse Z globale, positivo “antiorario”.

Alle sollecitazioni derivanti da quest’analisi, viene aggiunto il peso proprio del palo.

10.6 ESECUZIONE DELL’ANALISI

Dal menu principale di IS Palificate scegliamo la voce “Calcolo” e poi “Calcola (tutto)”. Il software apre il

pannello di calcolo, al termine occorre premere il tasto “Chiudi”.




Dopo qualunque modifica, prima di controllare i risultati o richiedere la creazione della relazione di calcolo, è

sempre necessario eseguire un “Calcola (tutto)”, oppure i risultati potrebbero non essere sincronizzati con i

dati di input. Nel menu “Calcolo”, è però anche disponibile la voce “Calcola (solo verifiche geotecniche)”, che

può essere utile quando si vuole verificare soltanto la portata senza attendere il calcolo completo.

10.7 LETTURA DEI RISULTATI

Nella barra delle icone

secondaria di IS Palificate, di

fianco alla voce “Seleziona”,

accertiamoci che le tre caselle

a tendina riportino le scritte “Tutti i punti maglia (xx)”, “Tutti i casi (xx)” e “Tutti i sestetti (xx)”, dove “xx” indica

un numero che dipende dai dati del file analizzato.

Nella zona centrale del

programma, dove si trovano le

linguette “Dettaglio” e

“Verifiche”, attiviamo la

linguetta “Verifiche”.

Nella barra delle icone principale di IS Palificate, premiamo l’icona “disponi” (è la penultima), che allinea

orizzontalmente le due finestre del programma.

Le tre caselle a tendina, “Punto maglia”, “Caso di carico” e “Sestetto”, consentono di scegliere quale insieme

di dati indagare per rappresentare i risultati, e quale sottoinsieme di elementi disegnare a schermo. La scelta

“Tutti i punti maglia (xx)”, “Tutti i casi (xx)” e “Tutti i sestetti (xx)” consente di analizzare il riassunto di tutte le

verifiche per tutti i pali e tutti i casi di carico, ed è molto comoda per eseguire in un attimo il controllo

dell’intera palificata.

La finestra contenente la tabelle di riassunto verifiche, rappresenta un formato riassunto di tutti i controlli che

l’utente deve effettuare per controllare il progetto.

La tabella riassuntiva dei coefficienti di

sicurezza ottenuti, è organizzata per righe e

colonne:

Ciascuna riga è dedicata ad un caso di

carico.

Ciascuna colonna è dedicata ad una

verifica.

Le celle, incrocio di una riga ed una colonna,

rappresentano il coefficiente di sicurezza per

una verifica in un certo caso di carico. Se al

posto del testo sono presenti dei trattini, questo

sta ad indicare che il caso di carico analizzato

non è adatto all’esecuzione della relativa




verifica (ad esempio, alcune verifiche tensionali vanno eseguite per le combinazioni di carico a SLE ma non

per le combinazioni a SLU).

I trattini possono perciò essere trascurati, le celle contenti del teso vanno invece controllate con attenzione.

Se il testo ha colore rosso, la verifica non è superata, viceversa se ha colore verde.

11 NOTE CONCLUSIVE

Si fa notare che il programma IS PALIFICATE permette solo la verifica di un palo di cui sono note le

caratteristiche geometriche e prestazionali, come può essere ad esempio per il palo Geopal, mentre il

dimensionamento dello stesso rimane onere dell’utente.

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