RELAZIONE GEOTECNICA SULLE FONDAZIONI

ACIAM SpA impianto di Capitignano - Relazione Geotecnica

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RELAZIONE GEOTECNICA SULLE FONDAZIONI (NTC 2008 CAP. 6 e CIRCOLARE 617/2009 punto C6.2.2.5)

Caratterizzazione fisico meccanica dei terreni

Caratteristiche litostratigrafiche

Dalla Relazione Geologica si assumono i parametri relativi alla geomorfologia e litostratigrafia.

Caratteristiche fisico meccaniche dei terreni

Il modello geotecnico del sito è stato desunto dalla relazione geologica. I parametri meccanici riportati nei

tabulati allegati sono i seguenti:

peso specifico: = 2,0 t/mc

angolo d’attrito 34

coesione : c = 0 daN/cmq

pressione massima di contatto della fondazione = 1.5 – 2.0 daN/cmq

Caratterizzazione sismica del suolo di fondazione:

La categoria di suolo di fondazione è: Categoria B

Modelli geotecnici di sottosuolo e metodi di analisi: Nel modello strutturale di calcolo l’interazione suolo-struttura è stata considerata schematizzando il

terreno come un letto di molle elastiche indipendenti (modello alla Winkler).

La costante di sottofondo del terreno è stata posta pari a 8 daN/cm³.

Le interazione terreno-struttura sono state contemplate nel modello di calcolo strutturale mediante

elementi finiti specifici costituiti da travi su suolo elastico.

Modelli geotecnici di sottosuolo e metodi di analisi: Nel modello strutturale di calcolo l’interazione suolo-struttura è stata considerata schematizzando il

terreno come un letto di molle elastiche indipendenti (modello alla Winkler).

La costante di sottofondo del terreno è stata assunta in accordo alle raccomandazioni dell’Eurocodice 7, EN

1997-1:2004.

Le interazione terreno-struttura sono state contemplate nel modello di calcolo strutturale mediante

elementi finiti specifici costituiti da travi su suolo elastico.

Verifiche della sicurezza e delle prestazioni: identificazione dei relativi stati limite Le verifiche della sicurezza in fondazione sono condotte nei riguardi dello stato limite

ultimo e dello stato limite di esercizio.

Le verifiche nei riguardi dello stato limite ultimo (SLU) previste dalla Normativa sono:

EQU - perdita di equilibrio della struttura, del terreno o dell’insieme terreno-struttura,

considerati come corpi rigidi;

STR - raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali, compresi gli elementi

di fondazione;

GEO – raggiungimento della resistenza del terreno interagente con la struttura con

sviluppo di meccanismi di collasso dell’insieme terreno-struttura;

ULP – perdita di equilibrio della struttura o del terreno, dovuta alla sottospinta dell’acqua

(galleggiamento);

HYD - erosione e sifonamento del terreno dovuta a gradienti idraulici.

Verifiche EQU: L’edificio è soggetto ad azioni di tipo verticale e di tipo orizzontale. Come

si evince dal diagramma delle pressioni sul terreno di fondazione, queste ultime sono tutte

di compressione,.

Pertanto essendo le pressioni di compressione sicuramente non si hanno fenomeni di perdita

di equilibrio della struttura.


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Verifiche STR: le verifiche di resistenza degli elementi strutturali di fondazione sono state

eseguite contestualmente alla verifica degli elementi strutturali in elevazione. Le relative

verifiche sono riportate nella relazione di calcolo;

Verifiche GEO: le verifiche di resistenza del terreno interagente con la struttura sono

condotte confrontando i valori di resistenza con quelli di progetto, secondo l’Approccio 2,

come riportato nelle pagine seguenti.

Verifiche UPL e HYD : poiché nel terreno di fondazione non vi è la presenza della falda

non si hanno fenomeni di galleggiamento o di sifonamento.

Verifiche GEO: Approcci progettuali e valori di progetto dei parametri geotecnici.

Sono state effettuate tutte le verifiche (strutturali e geotecniche) secondo l‟Approccio 1 definito dal D.M. 14

gennaio 2008. In funzione dei carichi agenti sulla struttura e dell’approccio scelto per la verifica sono stati

fissati i coefficienti di combinazione delle azioni elementari dovuti ai coefficienti parziali delle azioni. Nel

considerare i parametri geotecnici del terreno, per le combinazioni ove è previsto, sono stati utilizzati i

coefficienti riduttivi M delle caratteristiche dei terreni definiti nella tabella 6.2.II del D.M. 14 gennaio 2008.

Infine, qualora sia previsto, la gerarchia delle resistenza calcolata è stata ridotta in funzione dei coefficienti

riduttivi R forniti in funzione del tipo dell’opera da verificare.

La scelta dell’Approccio 2 richiede che le verifiche devono essere effettuate, tenendo conto dei coefficienti

parziali riportati nelle seguenti tabelle 6.2.I, 6.2.II e 6.4.I del D.M. 14 gennaio 2008 seguendo la

combinazione: (A1 + M1 + R1).

La verifica di resistenza del terreno interagente con la struttura viene condotta con

l’Approccio 2 con la Combinazione (A1 + M1 + R3), nella quale i coefficienti A1 sono

gli stessi delle verifiche strutturali, i coefficienti M1 sono tutti unitari ed il coefficiente R3

per la verifica della capacità portante R=2,3.

Le strutture delle fondazioni sono costituite da travi rovesce.

Calcolo del valore di progetto della resistenza del terreno:

La resistenza di progetto viene calcolata con la formula di Terzaghi-Vesic:

Qt,lim = c Nc C + y Ny t B/2 + q Nq q Si allega il tabulato relativo.

Valore di progetto della pressione sul terreno:

Le pressioni sul terreno derivano dalle azioni agenti sulla struttura fattorizzate con i

coefficienti A1 secondo la combinazione:

Ed = G . GK + P . PK + S ( 2i . Q . QKi) Dalla relazione di calcolo della struttura si evince che la pressione massima sul terreno.

La verifica è effettuata attraverso la seguente relazione: Rd>Ed (condizione di verifica positiva)

Normativa di riferimento

- Legge nr. 1086 del 05/11/1971.

Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio, normale e precompresso ed a

struttura metallica.

- Legge nr. 64 del 02/02/1974.

Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche.

- D.M. LL.PP. del 11/03/1988.

Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e

delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle

opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione. (norma possibile se si opera in Zona

sismica 4, attuali Classi I e II).

- D.M. LL.PP. del 14/02/1992.


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Norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le

strutture metalliche.

- D.M. 9 Gennaio 1996

Norme Tecniche per il calcolo, l' esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato

normale e precompresso e per le strutture metalliche


Norme Tecniche relative ai 'Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei

carichi e sovraccarichi'


Norme Tecniche per le costruzioni in zone sismiche

- Circolare Ministero LL.PP. 15 Ottobre 1996 N. 252 AA.GG./S.T.C.

Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche di cui al D.M. 9 Gennaio 1996

- Circolare Ministero LL.PP. 10 Aprile 1997 N. 65/AA.GG.

Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni in zone sismiche di cui al

D.M. 16 Gennaio 1996.

- D.M. 14/01/2008 Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni

- Circ. 02/02/2009 n. 617 C.S.LL.PP.

- NORMA TECNICA UNI EN 1997-1:2005 (EUROCODICE 7 - PROGETTAZIONE

GEOTECNICA) - Progettazione geotecnica - Parte 1: Regole generali.

- EUROCODICE 8 - Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture - Parte

5: Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici.

TABELLA DEI COEFFICIENTI PARZIALI PER LE AZIONI O PER L'EFFETTO DELLE AZIONI

carichi effetto coeff.parzialeF/E EQU (A1) STR (A2) GEO

Permanenti favorevole G1 0,9 1,0 1,0 sfavorevole G1 1,1 1,3 1,0 Permanenti favorevole G2 0,0 0,0 0,0 non strutturali sfavorevole G2 1,5 1,5 1,3 Variabili favorevole Qi 0,0 0,0 0,0 sfavorevole Qi 1,5 1,5 1,3

TABELLA DEI COEFFICIENTI PARZIALI PER I PARAMETRI GEOTECNICI

parametro simbolo coeff.parziale (M1) (M2)

Tg angolo d'attrito tan 'k ' 1,0 1,25 Coesione efficace c'k c' 1,0 1,25 Resistenza non drenata cuk cu 1,0 1,40 Peso unità di volume 1,0 1,00

TABELLA DEI COEFFICIENTI PARZIALI PER LE FONDAZIONI SUPERFICIALI

verifica coeff.parziale coeff.parziale coeff.parziale

(R1) (R2) (R3) Capacità portante R = 1,0 R = 1,8 R = 2,3 Scorrimento R = 1,0 R = 1,1 R = 1,1

Esecuzione delle verifiche della capacità portante:


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Approccio 1 - Combinazione 2 (A2+M2+R2) (A) incremento azioni variabili

(M) riduzione parametri geotecnici (R) riduzione della resistenza (gruppi M2 ed R2)

Approccio 2 (A1+M1+R3)

(A) incremento azioni variabili (M) parametri geotecnici invariati (R) riduzione della resistenza (gruppi M1 ed R2)

Calcolo della resistenza del sistema geotecnico Rd

Per ogni stato limite ultimo è rispettata la condizione Ed ≤ Rd (6.2.1)

dove Ed è il valore di progetto dell'azione o dell'effetto dell'azione Ed = E *γFFk ; Xk / γM ; ad+ (6.2.2a)

ovvero Ed = γE · E *Fk ; Xk / γM ; ad+ (6.2.2b)

con γE = γF, e dove Rd è il valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico: Rd = 1 / γR / R *γFFk ; Xk / γM ; ad+ (6.2.3)

Modello per il calcolo del carico limite

Il terreno di fondazione è considerato costituito da due strati uno superiore ed uno inferiore al piano

di posa della fondazione. La presenza della falda è presa in considerazione in base alla sua

profondità dal piano campagna

Simbologia carico limite fondazione rettangolare:

B Base

L Lunghezza

eb Eccentricità secondo B

el Eccentricità secondo L

D Profondità del piano di posa

Inclinazione del piano di posa

Inclinazione del piano campagna

Angolo di attrito del terreno di fondazione

c Coesione del terreno di fondazione

G Modulo tangenziale del terreno di fondazione

1 Peso specifico terreno superiore

Peso specifico terreno di fondazione

1Sat Peso specifico terreno saturo superiore

Sat Peso specifico terreno saturo di fondazione

Hf Profondità della falda

W0 Peso specifico acqua

Fv Componente ortogonale dell'azione sulla

fondazione

Fh Componente tangenziale dell'azione sulla

fondazione

Dati della fondazione rettangolare


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Profondità della falda Hf=2[m]

Peso specifico acqua W0=1[t/mc]

B 0.40 [m]

L 10 [m]

eb 0,10 [m]

el 0,15 [m]

D 1,00 [m]

0 [°]

0 [°]

34 [°]

c 0 [kgf/cmq]

G 14 [kgf/cmq]

1 2 [t/mc]

2 [t/mc]

1Sat 2 [t/mc]

Sat 2 [t/mc]

Hf >15 [m]

W0 1 [t/mc]

Fv 1.500 [kgf]

Fh 2.600 [kgf]

Carico limite

Il calcolo del carico limite è valutato secondo la formula di Terzaghi-Meyerof

dove :

Nq,Nc,N=Coefficienti di Terzaghi - Meyerof per la striscia indefinita

q,c, = coefficienti correttivi di forma funzione del rapporto B/L

q,c, = coefficienti correttivi di inclinazione del carico dipendente da H/V

q,c, = coefficienti correttivi di inclinazione del piano di posa

q,c, = coefficienti correttivi di inclinazione del piano campagna

q,c, = coefficienti correttivi di punzonamento dipendenti da un indice di rigidezza del terreno,

in particolare detto Ir l'indice di rigidezza del terreno (secondo la teoria di Vesic dipendente dal

modulo tangenziale G=0.5 E/(1+) del terreno, dalla coesione c, dalla tensione effettiva alla

profondità B/2 sotto il piano di posa, dall'angolo di attrito del terreno di fondazione) ed Ircrit

l'indice di rigidezza critico (dipendente dall' angolo di attrito del terreno e dal rapporto B/L) risulta

che i coefficienti di punzonamento sono uguali alla unità quando Ir>=Ircrit, mentre sono minori


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dell' unità quando Ir<Ircrit.

Oltre a queste correzioni un' altra deriva dalla eccentricità del carico riducendo le dimensioni della

fondazione in modo che il carico risulti centrato rispetto alla fondazione ridotta, dette 'eb' ed 'el' le

eccentrità del carico nella direzione di B ed L il carico limite si calcola per una fondazione di

dimensioni ridotte B' =B-2eb e L' =L-2el

I coefficienti di Terzaghi - Meyerof per la striscia ed i coefficienti correttivi sono dati dalle

relazioni:

Il coefficiente N non è suscettibile di una espressione in forma analitica chiusa, ed è stato calcolato

per via numerica da diversi Autori. I valori del coefficiente sono riportati nella seguente tabella in

funzione dell'angolo :

° 0 1 2 3 4 5 6 7 8

N 0 0.07 0.15 0.24 0.34 0.45 0.57 0.71 0.86

° 9 10 11 12 13 14 15 16 17

N 1.03 1.22 1.44 1.69 1.97 2.29 2.65 3.06 3.53

° 18 19 20 21 22 23 24 25 26

N 4.07 4.68 5.39 6.2 7.13 8.2 9.44 10.88 12.54

° 27 28 29 30 31 32 33 34 35

N 14.47 16.72 19.34 22.4 25.99 30.22 35.19 41.06 48.03

° 36 37 38 39 40 41 42 43 44

N 56.31 66.19 78.03 92.25 109.41 130.22 155.55 186.54 224.64

° 45 46 47 48 49 50

N 271.76 330.75 403.67 496.01 613.16 762.89


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Effetto del sisma secondo la teoria di Sano

L'Autore propone di diminuire l'angolo d'attrito degli strati portanti di una quantità data dalla

relazione:

dove Amax=(S-2)/100*g è l'accelerazione sismica orizzontale massima. L'esperienza, però,

dimostra che l'applicazione acritica di questa relazione può condurre a valori eccessivamente

cautelativi della Qlim. La correzione di Sano si applica esclusivamente a terreni incoerenti ben

addensati. Attenzione: è errato applicare la correzione a terreni sciolti o mediamente addensati,

dove le vibrazioni sismiche producono il fenomeno opposto a quello della dilatanza, con aumento

del grado di addensamento e dell'angolo d'attrito.

La fondazione data è equivalente ad una fondazione rettangolare di dimensioni B=1 [m] ed L=9 [m]

Nq Nc N

14.640 25.707 16.609

q c

1.000 1.000 1.000

q c

1.000 1.000 1.000

q c

0.821 0.808 0.739

q c

0.932 0.924 0.932

q c

1.077 1.082 0.942

N'q N'c N'

12.063 20.755 10.779

Riduzione angolo di attrito per il sisma (ex S=9) 4 [°]

Indice di rigidezza critico Ircrit = 108.368

Indice di rigidezza Ir = 91.934

V = 120000 [kgf]

H = 12000 [kgf]

eb = 0 [m]

el = 1 [m]

Hlim = 63672 [kgf]

Hamm = 48979 [kgf]

vAmm=3.000

hAmm=1.300

Modello terreno per il calcolo dei cedimenti:

Il terreno è modellato come sequenza di strati che possono essere ad elevata permeabilità o

praticamente impermeabili, nel seguito queste due tipologie di terreno verranno indicate con terreni

a Grana grossa e con terreni a Grana fina. Per tale modello si assume che il cedimento

complessivo sia la somma di un cedimento immediato ed uno di consolidazione, quest'ultimo

dovuto alla dissipazione delle sovra-pressioni neutre che nascono per effetto dell'applicazione dei


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carichi alla fondazione; data la natura dei terreni questa aliquota di cedimento avviene solo negli

strati a bassa permeabilità. Il cedimento immediato invece è somma di due contributi: il primo

dovuto ai cedimenti per effetto della sola variazione di forma nei terreni a grana fina, la seconda

dovuta ai cedimenti per effetto della variazione di forma e volume nei terreni a grana grossa, risulta

quindi che per i terreni a grana grossa è assente il cedimento di consolidazione. La ipotesi che si

pone alla base del metodo è che i terreni a grana grossa possano drenare verso l'esterno, infatti nel

caso contrario, (ad esempio nel caso che uno strato sia confinato entro un volume chiuso di terreno

a grana fina) le condizioni idrauliche al contorno degli strati a grana grossa sono determinate dalla

applicazione del carico alla fondazione ed in particolare, poichè l'acqua non può drenare verso

l'esterno il terreno si comporterebbe come un mezzo elastico con modulo elastico pari a quello

dell'acqua. La deformabilità degli strati è individuata attraverso il modulo edometrico ed il modulo

elastico non drenato per gli strati di terreno a grana fina. Il cedimento è calcolato in base alla teoria

di Skempton e Bjerrum per gli strati a grana fina, e secondo la teoria elastica per i gli strati a grana

grossa. Il cedimento di consolidazione è valutato in funzione del cedimento edometrico secondo la

relazione Wc=Wed dove è fornito dai diagrammi seguenti espressi in funzione del coefficiente

'A' di Skempton, del rapporto H/B per la striscia ovvero di H/D per il quadrato o cerchio, per valori

intermedi si interpola linearmente.

La precedente relazione è applicabile ad uno strato omogeneo di spessore H; nei casi reali di terreno

stratificato la precedente non è applicabile, ma assumendo valida l'ipotesi di Steinbrenner possiamo

porre il cedimento nella forma:

dove:

la sommatoria è estesa ai soli strati a grana fina

Ai coefficiente di Skempton dello strato imo

zi quota superiore dello strato in considerazione

i spessore dello strato

Wed(zi) cedimento di uno strato ideale di spessore zi e modulo edometrico Eedi-1

Wed(zi+i) cedimento di uno strato ideale di spessore zi+i e modulo edometrico Eedi

è letto dai diagrammi assumendo come spessore dello strato zi ovvero zi+i

Per gli strati a grana grossa si assume che il cedimento sia dato dalla espressione:


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nella quale la somma è estesa al numero di intervalli in cui si divide lo strato i e il cedimento totale

degli strati a grana grossa sia:

nella quale la somma è estesa a tutti gli strati a grana grossa.

La fondazione è considerata infinitamente rigida rispetto al terreno. Il volume di terreno influenzato

dalla costruzione è tale che il substrato rigido non influenza il comportamento della fondazione,

pertanto l'ultimo strato viene esteso fino alla profondità per la quale sono significativi gli incrementi

di tensione indotti dai carichi

Simbologia terreno misto:

H Spessore dello strato

A Coefficiente A di Skempton

Eed Modulo edometrico del terreno dello

strato

Peso specifico del terreno dello strato

Sat Peso specifico del terreno saturo dello

strato

E0 Modulo elastico non drenato

Imp. Indica se lo strato è impermeabile o

meno (grana fina si/no)

N° H[m] Eed[kgf/cmq] [t/mc] Imp. A E0[kgf/cmq] Sat[t/m]

1 1 27 2 Si 0.6 40 2

2 5 27 2 No -----

---

-------- 2

3 6 27 2 Si 0.6 40 2

Carico netto qeff=1 [daN/cmq]

Cedimento Immediato (fine) W0f=10 [mm]

Cedimento Immediato (grossa) W0g=54 [mm]

Cedimento di consolidazione(fine) Wc =1,3 [mm]

Cedimento totale Wt =1,4 [mm]


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VERIFICA SCORRIMENTO DI FONDAZIONE

verifica coeff.parziale coeff.parziale coeff.parziale

(R1) (R2) (R3)

Scorrimento R = 1,0 R = 1,1 R = 1,1

Azione tangenziale massima sismica S(s) = 2 daN/cmq x 0,36 x 1,1 = 0,79 daN/cmq

Coefficiente di attrito (24°) rta = tg (0,8 x

Resistenza d’attrito Ra = 2 daN/cmq x 0,348 = 0,697 daN/cmq

Resistenza passiva Rp = ½ 3,605 x 0,8^2 x 1,8 = 2,07 daN/cmq

Resistenza complessiva Rc=Ra+Rp = 2,77 daN/cmq

Coefficiente di sicurezza Ks = Rc / S(s) = 2,77 / 0,79 = 3,50


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VERIFICA DELLE STRUTTURE DI FONDAZIONE D.M. 14/01/2008 - Circ. 617/2009

Identificazione progetto: TETTOIA IMPIANTO CAPITIGNANO

Ditta:

ACIAM SpA

DATI DI PROGETTO

Geometria dell'opera: Caratteristiche geotecniche:

Dimensione massina longitudinale Lmax mt 15,00 Peso specifico t/mc 2,00

Dimensione minima trasversale Lmin mt 11,20 Angolo d'attrito interno (deg) f 38,00

Altezza del fabbricato Hmed mt 9,00 Angolo di inclinazione spinta (deg) d 5

Coefficiente d'attrito fond-terreno c 1,09

Pressione massima SLU di calcolo Ed (pr) daN/cmq 2,00 Carico limite Terzaghi daN/cmq plim. 5,00

Parametri geotecnici: cp M1 M2

Coefficienti: EQU A1 (STR) A2 (GEO) Tang angolo d'attrito (tan 'k) gf' 1,00 1,25

PP favorevole G1 0,90 1,00 1,00 Coesione efficace c'k c' 1,00 1,25

PP sfavorevole G1 1,10 1,30 1,00 Resistenza non drenata cuk cu 1,00 1,40SP favorevole G2 0,00 0,00 0,00 Peso dell'unità di volume gg 1,00 1,00

SP sfavorevole G2 1,50 1,50 1,30 Verifiche SLU: R1 R2 R3

SA favorevole Q1 0,00 0,00 0,00 Capacità portante R 1,00 1,80 2,30

SA sfavorevole Q1 1,50 1,50 1,30 ScorrimentoR 1,00 1,10 1,10

VERIFICA EQU

Stato limite di equilibrio come corpo rigido, stabilità globale: VERIFICA Ed<Rd

Massa sismica globale Gks t 378

Azione ribaltante Mr t mt 595 Ed 674,2

Azione stabilizzante Ms t mt 2.117 Rd 1715

Ms / Mr = Kequ 3,56 Ed<Rd ok

APPROCCIO 2 A1 M1 R3 caratteris tica di ca lcolo

PP sfavorevole G1 1,1 320 352

SP sfavorevole G2 1,5 200 300

SA sfavorevole Q1 1,5 200 300

Tang angolo d'attrito (tan 'k) gf' 1,00 0,0637

Coesione efficace c'k c' 1,00 M1 M2 0

Resistenza non drenata cuk cu 1,00 0,78 0,63 0

Peso dell'unità di volume gg 1,00 0,66 0,56 2,0

Capacità portante R1 2,30 f (M1) f (M2)

ScorrimentoR2 1,10 38,00 32,01

VERIFICA STR

Allegata alla relazione di calcolo strutturale

VERIFICA GEO VERIFICHE Ed<Rd

Stato limite di resistenza del terreno

Pressione massima SLU di calcolo Ed (pr) daN/cmq 2,00 Ed 2,00

Carico l imite Terzaghi ql im daN/cmq 5,00 Rd 2,17

Valore della resistenza di progetto Rd (pr) daN/cmq 2,17 Ed<Rd ok

Scorrimento sul piano fondale Ed (sc) t 136,08 Ed 150

Res is tenza a l lo scorrimento RS t 413,44 Rd 413

Valore della resistenza di progetto Rd (sc) t 375,85 Ed<Rd ok

RELAZIONE GEOTECNICA SULLE FONDAZIONI

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