QUARTO CAPITOLO:RELAZIONE GEOTECNICA E SULLE FONDAZIONI

GeneralitLa ricostruzione della locale successione stratigrafica dei terreni presenti stata effettuata sulla base di prove SPT in foro. stato possibile quindi, desumere i parametri geotecnici del terreno.Il terreno presenta i seguenti litotipi: Litotipo 1: materiale di riporto sciolto Litotipo 2: ghiaie e brecce moderatamente addensate Litotipo 3:ghiaie e brecce addensateIl litotipo 1 presenta le seguenti caratteristiche: Spessore: 0-2 m DR (%): 32% ():28 Cu (Kg/cm2):0 (t/m3):1.6 sat(t/m3):1.92 K0 (Kg/cm3):2.16Il litotipo 2 presenta le seguenti caratteristiche: Spessore: 2-12 m DR (%): 44% ():34 Cu (Kg/cm2):0 (t/m3):2 sat(t/m3):2.1 K0 (Kg/cm3):4.15Il litotipo 3 presentale seguenti caratteristiche: Spessore: 12-20 m DR (%): 48% ():36 Cu (Kg/cm2):0 (t/m3):2.5 sat(t/m3):2.5 K0 (Kg/cm3):6.60

Sismicit

Categorie di suolo di fondazione

Ai fini della definizione dellazione sismica di progetto, in assenza di analisi specifiche circa leffetto della risposta sismica locale, si utilizza un approccio semplificato basato sullindividuazione di categorie di sottosuolo di riferimento, come risultanti dalle tabelle 3.2.II e 3.2.III del D.M. 14/01/08.

La Vs30 definita come la velocit media di propagazione entro 30 metri di profondit delle onde di taglio. Per le fondazioni superficiali, tale superficie riferita al piano di imposta delle stesse.La Vs30 viene calcolata con la seguente espressione:

Con :Vs,i=valore di Vs nello strato i-esimohi=spessore dello strato i-esimoN=numero di strati compresi entro i primi 30 m di profondit

Nel caso di studio sulla base di analisi pregresse effettuate su litologie confrontabili nelle vicinanze del sito, nonch sulle risultanze delle prove S.P.T effettuate, la categoria del suolo ascrivibile alla:

B Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fine molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle propriet meccaniche con la profondit e da valori di VS,30 compresi tra 360 m/s (ovvero NSPT >50 nei terreni a grana grossa e Cu,30 > 250 KPa nei terreni a grana fine).

4.2.2 Azioni sismiche di progettoLazione sismica sulle costruzioni valutata a partire da una pericolosit sismica di base, in condizioni ideali di sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (di categoria A nelle NTC). Le valutazioni della pericolosit sismica di base debbono derivare da studi condotti a livello nazionale. La pericolosit sismica di base, costituisce lelemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche.La pericolosit sismica in un generico sito deve essere descritta in modo da renderla compatibile con le NTC e da dotarla di un sufficiente livello di dettaglio, sia in termini geografici che in termini temporali; tali condizioni possono ritenersi soddisfatte se i risultati dello studio di pericolosit sono forniti:

in termini di valori di accelerazione orizzontale massima ag e dei parametri che permettono di definire gli spettri di risposta ai sensi delle NTC, nelle condizioni di sito di riferimento rigido orizzontale sopra definite;

in corrispondenza dei punti di un reticolo (reticolo di riferimento) i cui nodi sono sufficientemente vicini fra loro (non distano pi di 10 km);

per diverse probabilit di superamento in 50 anni e/o diversi periodi di ritorno TR ricadenti in un intervallo di riferimento compreso almeno tra 30 e 2475 anni, estremi inclusi.

Lazione sismica cos individuata viene successivamente variata, nei modi chiaramente precisati dalle NTC, per tener conto delle modifiche prodotte dalle condizioni locali stratigrafiche del sottosuolo effettivamente presente nel sito di costruzione e dalla morfologia della superficie. Tali modifiche caratterizzano la risposta sismica locale.Le azioni di progetto si ricavano, ai sensi delle NTC, dalle accelerazioni ag e dalle relative forme spettrali.Le forme spettrali previste dalle NTC sono definite, su sito di riferimento rigido orizzontale, in funzione dei tre parametri: ag accelerazione orizzontale massima del terreno; Fo valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale; Tc periodo di inizio del tratto a velocit costante dello spettro in accelerazione orizzontale.Per ciascun nodo del reticolo di riferimento e per ciascuno dei periodi di ritorno TR considerati dalla pericolosit sismica, i tre parametri si ricavano riferendosi ai valori corrispondenti al 50esimo percentile ed attribuendo a: ag il valore previsto dalla pericolosit sismica, FO e TC i valori ottenuti imponendo che le forme spettrali in accelerazione, velocit espostamento previste dalle NTC scartino al minimo dalle corrispondenti forme spettrali previste dalla pericolosit sismica (la condizione di minimo imposta operando ai minimi quadrati, su spettri di risposta normalizzati ad uno, per ciascun sito e ciascun periodo di ritorno).Le forme spettrali previste dalle NTC sono caratterizzate da prescelte probabilit di superamento e vite di riferimento.A tal fine occorre fissare:

la vita di riferimento VR della costruzione,

le probabilit di superamento nella vita di riferimento PvR associate a ciascuno degli stati limite considerati, per individuare infine, a partire dai dati di pericolosit sismica disponibili, le corrispondenti azioni sismiche.

4.2.3 Amplificazione topograficaIl D.M. 14.01.2008 prevede che nei siti suscettibili di amplificazione topografica venga introdotto un coefficiente moltiplicativo (St 1) per laccelerazione massima orizzontale di progetto, che tenga conto delle seguenti caratteristiche morfologiche.Quindi, per tener conto delle condizioni topografiche in assenza di specifiche analisi di risposta sismica locale, si utilizzano i valori del coefficiente topografico ST riportati nella seguente Tabella, in funzione delle categorie topografiche e dellubicazione dellopera o dellintervento.

Il sito in oggetto situato in pianura, si sceglie pertanto ST = 1.

Verifica della sicurezza e delle prestazioni

Verifiche nei confronti degli SLU

Per ogni stato limite ultimo deve essere rispettata la condizione dove Ed il valore di progetto dellazione o delleffetto dellazione.

Ovvero:

con E = F, e dove Rd il valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico:

Effetto delle azioni e resistenza sono espresse in funzione delle azioni di progetto FFk, dei parametri di progetto Xk/M e della geometria di progetto ad. Leffetto delle azioni pu anche essere valutato direttamente come Ed=Ek E. Nella formulazione della resistenza Rd, compare esplicitamente un coefficiente R che opera direttamente sulla resistenza del sistema.La verifica della suddetta condizione deve essere effettuata impiegando diverse combinazioni di gruppi di coefficienti parziali, rispettivamente definiti per le azioni (A1 e A2), per i parametri geotecnici (M1 e M2) e per le resistenze (R1, R2 e R3).I diversi gruppi di coefficienti di sicurezza parziali sono scelti nellambito di due approcci progettuali distinti e alternativi.Nel primo approccio progettuale (Approccio 1) sono previste due diverse combinazioni di gruppi di coefficienti: la prima combinazione generalmente pi severa nei confronti del dimensionamento strutturale delle opere a contatto con il terreno, mentre la seconda combinazione generalmente pi severa nei riguardi del dimensionamento geotecnico.Nel secondo approccio progettuale (Approccio 2) prevista ununica combinazione di gruppi di coefficienti, da adottare sia nelle verifiche strutturali sia nelle verifiche geotecniche.

Azioni

I coefficienti parziali F relativi alle azioni sono indicati nella Tab. 6.2.I. Ad essi deve essere fatto riferimento con le precisazioni riportate nel 2.6.1. Si deve comunque intendere che il terreno e lacqua costituiscono carichi permanenti (strutturali) quando, nella modellazione utilizzata, contribuiscono al comportamento dellopera con le loro caratteristiche di peso, resistenza e rigidezza.Nella valutazione della combinazione delle azioni i coefficienti di combinazione ij devono essere assunti come specificato nel Cap. 2.

Resistenze

Il valore di progetto della resistenza Rd pu essere determinato:a) in modo analitico, con riferimento al valore caratteristico dei parametri geotecnici del terreno, diviso per il valore del coefficiente parziale M specificato nella successiva Tab. 6.2.II e tenendo conto, ove necessario, dei coefficienti parziali R specificati nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera;b) in modo analitico, con riferimento a correlazioni con i risultati di prove in sito, tenendo conto dei coefficienti parziali R riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera;c) sulla base di misure dirette su prototipi, tenendo conto dei coefficienti parziali R riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera.

VERIFICA ALLO STATO LIMITE ULTIMO (FONDAZIONI SU PALI)Le verifiche devono essere effettuate almeno nei confronti dei seguenti stati limite:- SLU di tipo geotecnico (GEO)- collasso per carico limite dellinsieme fondazione-terreno- collasso per scorrimento sul piano di posa- stabilit globaleSLU di tipo strutturale (STR)- raggiungimento della resistenza negli elementi strutturaliLa verifica di stabilit globale deve essere effettuata secondo lApproccio 1:- combinazione 2 (A2+M2+R2)La rimanenti verifiche devono essere effettuate, seguendo almeno uno dei due approcci:Approccio 1:- combinazione 1(A1+M1+R1)- combinazione 2(A2+M2+R2)Approccio 2:- unica Combinazione(A1+M1+R3)

Resistenze di pali soggetti a carichi assialiIl valore di progetto Rd della resistenza si ottiene a partire dal valore caratteristico Rk applicando i seguenti coefficienti parziali R

n.b. le resistenze caratteristiche Rk si ottengono dividendo quelle calcolate analiticamente per x (x funzione del numero di verticali indagate)Resistenze di pali soggetti a carichi trasversaliPer la determinazione del valore di progetto Rtr,d della resistenza di pali soggetti a carichi trasversali si applicano i seguenti coefficienti parziali T

Verifica allo stato limite ultimo di collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi assiali

QEd = Sollecitazione assiale di progettoQlim = Capacit portante per carico verticale del palo isolato QS = Resistenza laterale QP = Resistenza alla punta WP = Peso proprio del palo

QEd QLIM = (QP + QS) WP = Rd WP

Per il calcolo della portata laterale si sfruttata la seguente equazione empirica:

In cui: k il coefficiente di spinta (assunto 0.55) rappresenta langolo di attrito palo-terreno (assunto pari a tg) sv0 rappresenta la pressione verticale effettiva

Per il calcolo della portata alla punta:

In cui: rappresenta la tensione verticale effettiva in corrispondenza della punta del palo Nq un coefficiente che tiene conto dello schema di rottura del paloSi riporta di seguito il risultato ottenuto per la verifica della portanza del palo:

Il palo risulta lungo 14 m. La verifica stata eseguita nel palo al di sotto del pilastro oggetto di studio (numero 16).

Modello per il calcolo della fondazione:

Il modello stato realizzato utilizzando il programma di calcolo SAP2000. Viene riportato il modello utilizzato per il calcolo delle sollecitazioni sul palo:

Lungo il palo sono presenti le molle, in direzione X e Y, per simulare il comportamento del terreno. Le molle hanno una rigidezza proporzionale alla natura del terreno:

K1 = 21600 KN/m3 K2 = 41500 KN/m3 K3 = 66000KN/m3

Con questo modello stato possibile realizzare la gerarchia sul palo, avendo a disposizione i momenti resistenti (x e y) del pilastro e i tagli resistenti. Per le sollecitazione agenti sul palo si rimanda alla tavola 3 allegata alla relazione.

Il palo stato poi verificato a pressoflessione deviata mediante VCA SLU. Si riporta qui di seguito la verifica:

La sezione risulta essere quindi verificata con 25fi20.

Alla testa del palo prevista la presenza di un plinto di fondazione (120x120x90 cm) al quale convergono le travi di collegamento realizzate a tutta altezza (40x90 cm). Le travi di collegamento sono state armate tenendo conto delle sollecitazioni derivanti da questo modello:

Si riporta di seguito la verifica della trave di collegamento F:

Si scelto di armare inizialmente la trave di collegamento con il minimo imposto dalla normativa, 0.2% Ac superiormente e inferiormente, ma la verifica non era soddisfatta. Si preferito allora armare superiormente e inferiormente con 4fi18 cos, da come si evince nellimmagine sopra la verifica soddisfatta.

Per quanto riguarda larmatura trasversale:

Si scelto il passo dellarmatura trasversali pari a 21 cm per tutta la lunghezza della trave di collegamento.112