Geotechnical Design - Appunti

Fondazioni Superficiali

* Si definisce fondazione superficiale la fondazione che soddisfa il rapporto:

D/B < 1

* Possono essere realizzate con:

1. Travi di fondazioni: strutture continue che presentano una lunghezza molto maggiore dell'altra:

2. Plinti: strutture tozze che in pianta presentano dimensioni comparabili.

* Il progetto di fondazioni superficiali prevede:

1. analisi a rottura (SLU)
2. analisi in esercizio per la valutazione dei cedimenti (SLE)

ULS

* I possibili meccanismi di rottura sono:

• A) ROTTURA GENERALE

* forma tracce di una SUPERTICIE DI SCORRIMENTO

→ il terreno sottostante scorre lateralmente e verso l'alto

* a questo meccanismo corrisponde un comportamento della fondazione di tipo PLASTICO FRAGILE

* si verifica per TERRENI POCO DEFORMABILI (sabbie addensate argille consistenti)

* è l'unico meccanismo di rottura in CONDIZIONI NON DRENATE in quanto ovviuere, senza variazioni di volume

• B) PUNTONAMENTO

* si verifica in TERRENI SOFFICI (geli, sabbie)

* il terreno sottostante la fondazione si comprime

* alla base si osserva uno spostamento verso il basso del terreno

* tale meccanismo richiede una VARIAZIONE DI VOLUME per cui può verificarsi da solo in CONDIZIONI DRENATE

DOMINI DI INTERAZIONE

Un differente modello di analisi per tener conto del CARICO LIMITE, dell'ECCENTRICITÀ e dell'INCLINAZIONE sono i DOMINI DI RESISTENZA.

Consideriamo:

1. CARICO VERTICALE ECCENTRICO (α = 0; e ≠ 0):

V_max = V (e = 0)

2. CARICO INCLINATO CENTRATO (α ≠ 0; e = 0):

V_max

• Nel caso iniziale generale, si ha un DOMINIO DI RESISTENZA 3D

Può essere determinato con un'analisi FE

FONDAZIONI SU PALI

Vengono utilizzate nei seguenti casi:

• elevati cedimenti, soprattutto quelli differenziali
• elevati carichi orizzontali
• strutture soggette a trazione (es ponti) che può causare il sollevamento del piano di fondazione
• strutture offshore

In generale, vengono usati quando il layer superficiale è soffice e dunque non adatto a fondazioni superficiali.

I pali vengono utilizzati per trasmettere i carichi ai layer più profondi.

CLASSIFICAZIONE

I pali possono essere classificati in base a:

• Materiale: legno, acciaio o cemento
• Dimensione: in base alla dimensione del diametro
• Installazione: categoria più importante

1. Pali infissi: vengono installati senza una preventiva esecuzione del foro (no rimozione di materiale)

Possono essere prefabbricati o, nel caso di c.a. anche gettati in situ, facendo avanzare nel terreno una cassaforaria.

Problema: l'infissione del palo crea disturbo nella zona circostante in quanto si ha un aumento della compressione laterale:

• A seconda del terreno si ha:
• Sabbie: aumento della densità relativa Dr↑
• Argille: diminuzione delle resistenze a taglio non drenate Su↓

L'ANGOLO DI ATTRITO ALL'INTERFACCIA

• tipologia di installazione/costruzione → δ'≅δ'(φ') è riferito alle condizioni di sposto a costruzione avvenuta

• materiale usato per realizzare il palo

/pali gettati in opera δ'≅φ'

/pali prefabbricati δ'≅⅔ φ'

ARGILLE (ST)

* in CONDIZIONI NON DRENATE il PARAMETRO DI RESISTENZA è la RESISTENZA A TAGLIO NON DRENATA Su(z)

* la TENSIONE TANGENZIALE è frutto dell'ADESIONE palo-argilla:

Ttrm = α Su(z) = (Cd) coeff. d'adesione

α: fattore di adesione ∈ [0;1]

{d≅1: interfaccia perfettamente scabra

d≅0: interfaccia perfettamente liscia

L₀ nessuno sforzo può essere trasmesso

tra palo e terreno

* il COEFF. D'ATTRITO dipende da:

• tipologia di installazione/costruzione del palo in quanto Su(z) è riferito alle condizioni del suolo a costruzione avvenuta

• il disturbo dovuto all'installazione tende a ridurre l'adesione palo-terreno in quanto Su(z)_dopo ≤ Su(z)₀

b) CERNIERA PLASTICA

• quando Mmax sul palo > Mo si ha la formazione di una CERNIERA PLASTICA
• in questo caso si ha collasso per COLLASSO DEL PALO e del TERRENO
• è definito MECCANISMO a PALO LUNGO

2) PALI A TESTA FISSA

• quando il palo è collegato ad un'altra struttura
• La rotazione all'estremità superiore è impedita

a) MECCANISMO A PALO CORTO

• si ha una TRASLAZIONE RIGIDA della struttura
• collasso per COLLASSO DEL TERRENO

b) MECCANISMO A PALO INTERMEDIO

• si ha Mmax = Mo nella sezione di collegamento tra palo e struttura e conseguente formazione di CERNIERA PLASTICA
• il palo sotto struttura subisce una ROTAZIONE RIGIDA

c) MECCANISMO A PALO LUNGO

• ad una certa profondità si ha che M=Mo per cui si genera un'altra CERNIERA PLASTICA

! il MECCANISMO di COLLASSO dipende da:

• rigidità flessionale
• diametro
• lunghezza

• 3) una volta ottenuta
• 4) determino

fino a raggiungere convergenza

Distribuzione delle Pressioni di Contatto

• la distribuzione delle pressioni di contatto è funzione di:
  • 1) Rigidezza Fondazione
  • 2) Rigidezza Terreno

Consideriamo i seguenti 2 casi limiti:

1. Rigidezza Terreno >> Rigidezza Fondazione
   • il carico agente sulla fondazione viene trasmesso direttamente al terreno.
2. Rigidezza Terreno << Rigidezza Fondazione
   • questa distribuzione può essere rilevante per argille a breve termine o per CC argille

INTERAZIONE PALO-STRUTTURA

* consideriamo un PALO soggetto a carico ORIZZONTALE H

* per determinare la distribuzione di M e T nel palo, possiamo usare un modello analogo al MODELLO DI WINKLER definendo una PRESSIONE:

P(z) = -k(z)u(z)

* in questo caso, dal momento che il palo attraversa diversi strati, avremo k FUNZIONE della PROFONDITÀ

la determinazione di k(z) può essere fatta con:

1. PROVA DI CARICO SU PALO - misuro H-u
2. METODI DIRETTI EMPIRICI basati su risultati di indagini geotecniche

* consideriamo diverse tipologie di palo:

(1) PALO A TESTA LIBERA

(2) PALO A TESTA FISSA

2) SUGO IDRAULICO:

* a causa della pressione dell'acqua si possono avere:

a) SOLLEVAMENTO FONDO SCAVO:

• * Si verifica in condizioni non drenate → BREVE TERMINE

• * alla base dello strato permeabile di argilla si ha una DISTRIBUZIONE UNIFORME delle PRESSIONI
• * facendo un bilancio delle forze agenti sul VOLUME di ARGILLA si ha:

equilibrio: ∫₀^B μ₀(z) dx = 2 ∫₀^a T_S(z) dz + W_terreno

U = A_d + W

si verifica SOLLEVAMENTO quando :

U > A_d + W