Lezione 05b - Fondazioni Superficiali

1FONDAZIONI SUPERFICIALI

Nota bene: alcune diapositive sono state inserite da un documento disponibile sul web elaborato da ricercatori del D.I.C.A. dellUniversit di Catania. Per ulteriori dettagli si rimanda al sito www.dica.unict.it

Sommario Regole generali di progettazione

Tipologie di fondazione Rigidezza della fondazione Criteri di dimensionamento

Sollecitazioni Edifici ad alta duttilit Edifici a bassa duttilit Azioni correlate alla fondazione

Verifiche e criteri di dimensionamento Slittamento Capacit portante Cedimenti Interazione terreno-struttura

2D.M. 14/01/2008Capitolo 6: Fondazioni

6.1.2 Prescrizioni generaliLe scelte progettuali devono tener conto delle prestazioni attese delle opere, dei caratteri geologici del sito e delle condizioniambientali.I risultati dello studio rivolto alla caratterizzazione e modellazione geologica, devono essere esposti in una specifica relazione geologica.Le analisi di progetto devono essere basate su modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e prove che il progettista deve definire in base alle scelte tipologiche dellopera o dellintervento e alle previste modalit esecutive.Le scelte progettuali, il programma e i risultati delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica, unitamente ai calcoli per il dimensionamento geotecnico delle opere e alla descrizionedelle fasi e modalit costruttive, devono essere illustrati in una specifica relazione geotecnica.

6.2 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTOIl progetto delle opere e dei sistemi geotecnici deve

articolarsi nelle seguenti fasi:1. caratterizzazione e modellazione geologica del sito;2. scelta del tipo di opera o dintervento e

programmazione delle indagini geotecniche;3. caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle

rocce e definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo;

4. descrizione delle fasi e delle modalit costruttive;5. verifiche della sicurezza e delle prestazioni;6. piani di controllo e monitoraggio.

D.M. 14/01/2008Capitolo 6: Fondazioni

36.2.3 Criteri di verifica SLU

1a combinazione di carichi: solo carichi verticali

(valori di calcolo)

2a combinazione di carichi: carichi verticali + sisma

Wf Wf

Ff

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).

Le azioni ( 6.2.3)



Wf Wf

Ff

4Le azioni ( 6.2.3)



Wf Wf

Ff

g Gk + q i ji Qki I E + g Gk + i ji Qk

g = 1.4q = 1.5

I = 1.0 1.4g = 1.0 1.3

q = 1.3

La resistenza del terreno ( 6.2.3)

La verifica geotecnica di un terreno di fondazione in genere eseguita sulla scorta di una teoria consolidata basata sui parametri meccanici descrittivi del comportamento del terreno:

- c coesione drenata

angolo di attrito interno

peso specifico del terreno

- cu coesione non drenata

5La resistenza del terreno ( 6.2.3)

I valori da assumere per i parametri sono quelli desunti dalle indagini in sito o in laboratorio.

Tali valori sono da considerare caratteristici.

Per le verifiche occorre considerare i valori corretti delle resistenze in funzione delle azioni esterne A1 A2 sono:

Meccanismi di rottura

Legame sforzi-deformazioni rigido-perfettamente plastico

Legame sforzi-deformazioni intermedio

Legame sforzi-deformazioni elasto-plastico-incrudente

6Meccanismi di rottura

Vesic (1973) ha studiato in via approssimata il fenomeno della rottura per punzonamentoassimilando il terreno ad un mezzo elasto-plastico e la rottura per carico limite allespansione di una cavit cilindrica.

Il fenomeno risulta essere retto dal seguente indice di rigidezza:

tgcG

rI

G = modulo di elasticit trasversale del terreno;c e = coesione ed angolo di resistenza al taglio del terreno; = tensione normale media che si assume in genere pari alla tensione effettiva litostatica alla profondit (D+B/2)

(1)

(2)

Meccanismi di rottura

Ir > Ir,crit rottura generale

Ir < Ir,crit rottura per punzonamento (o locale !)

Ir,crit = 0.5 exp [3.3 0.45 (B/L)] ctg [(/4) (/2)]

qlim = 0.5 B N + c Nc c c + q Nq q q

senIsentgL

Brq 1/(2log)07.3(4.46.0exp 10

tgNqq

qc

1

7Meccanismi di rotturaNel caso si preveda una rottura locale

si pu applicare la classica espressione di qlim utilizzando un angolo di resistenza al taglio corretto, dato da (Vesic, 1970):

tanR = [0.67 + DR 0.75DR2] tan

con 0 < DR < 67%.

Per i terreni coesivi in condizioni ND si pu sempre parlare di rottura generale (mezzo incomprimibile).

Capacit portanteLa formula generale di Brinch-Hansen (1970)

condizioni drenate

qqcc qNNcNBq '''21

lim

BeBB 2'

'tan2

2'45tan eNq

'tan12 qNN 'cot1 qNNc

Dq D Affondamento

Fattori di capacit portante

Eccentricit

Prandtl, 1921 Vesic, 1970 Prandtl, 1921

8 gbdsi

Coefficienti correttivi

cccccc gbdsi

qqqqqq gbdsi


condizioni drenate

Coefficienti di inclinazione del carico (Vesic, 1970)

i={1-[V/(N+BLctan)]}(m+1)

iq={1-[V/(N+BLctan)]} mic = iq-(1-iq)/(Nctan )

Coefficienti di forma della fondazione (De Beer, 1967)

s=1 0.4(B/L)

m = (2+B/L)/(1+B/L)

sq=1 +(B/L)tan

sc=1 +(B/L)(Nq/Nc)

L = L 2 eL


condizioni drenate

9Coefficienti di affondamento

d=1

dq= 1+2(D/B)tan(1-sen )2dc=dq (1-dq)/(Nctan )

Brinch-Hansen, 1970Vesic, 1973

Coefficienti di inclinazione della base della fondazione

b=bq

bq= (1 - tan)2bc=bq (1-bq)/(Nctan )


condizioni drenate

Coefficienti di inclinazione del piano campagna

g=gq

gq= (1 - tan)2gc=gq (1-gq)/(Nctan )


condizioni drenate

10

qNcq ccu 0

lim

2Nc

Dq

000000cccccc gbdsi


condizioni non drenate


condizioni non drenate

ic0 = 1- (m V) / (B L cu Nc) Vesic, 1970

m = (2+B/L)/(1+B/L)

sc0 = 1 + 0.2 (B/L) Vesic, 1970

Coefficienti correttivi

dc0 = 1 + 0.4 (D/B) Brinch-Hansen, 1970bc0 = 1 [2/(+2)] Brinch-Hansen, 1970gc0 = 1 [2/(+2) Brinch-Hansen, 1970

+ il termine 0.5 B N s con N = - 2 sen e s = 1-0.4 (B/L)

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Valori ammissibili dei cedimenti di fondazione

max = 50 mm per fondazioni isolate(1/2000) < max < (1/300) SLDmax (1/150) SLU

EC7, 2003 (Allegato H)

max = 20 mm per fondazioni isolatemax = 10 mm per fondazioni a reticolomax < 50% per fondazioni a reticolo

EC7, 2003 (allinterno del testo)

max = 25 mm per fondazioni isolatemax = 50 mm per fondazioni a piastramax = 20 mm per telai apertimax = 10 mm per telai con tramezzi flessibilimax = 5 mm per telai con tramezzi rigidi

EC1, 1994 (allinterno del testo) per SLD

Dimensionamento dellafondazione

Regole generali di progettazione

Di norma deve essere usato un tipo unico di fondazione In particolare deve essere evitato luso contestuale di pali e di fondazioni dirette nello stesso edificio, a meno di studi specifici che ne dimostrino lammissibilit.

La rigidezza della fondazione deve essere tale da trasmettere al terreno nel modo pi uniforme possibile le azioni localizzate provenienti dalla sovrastruttura.La rigidezza della fondazione nel suo piano deve essere in grado di assorbire gli effetti degli spostamenti orizzontali relativi tra elementi strutturali verticali.

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SCELTA DEL TIPO DI FONDAZIONECome detto la scelta del tipo di fondazione dipende da una serie di parametri che, considerati nel loro complesso, portano alla scelta del tipo di fondazione da adottare.Le tipologie di fondazione si distinguono in due grandi famiglie: fondazioni superficiali (plinti, travi rovesce, platee) fondazioni profonde (pali e micropali)


FONDAZIONI SUPERFICIALILe fondazioni superficiali trasferiscono il carico dalledificio al terreno per contatto diretto. Il contatto che si viene a creare genera pertanto delle tensioni di compressione nel terreno che devono essere confrontate con le pressioni ammissibili definite nel corso dellanalisi geotecnica. la tipologia di fondazione (rispetto a quelle profonde) strutturalmente meno efficiente, ma economicamente vantaggiosa, a patto che il piano di posa non costringa ad effettuare scavi eccessivi.

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FONDAZIONI SUPERFICIALIIl primo aspetto fondamentale la scelta del piano di posa,

che in ogni caso deve avere profondit tale da: superare lo strato superficiale di terreno vegetale ed

eventualmente di riporto superare lo strato di terreno soggetto allazione del gelo o

a variazioni stagionali del contenuto dacqua (in Italia, questo strato stimabile in circa 1-2 metri)

ettersi al sicuro dallazione delle acque superficiali

La scelta del piano di posa determina quindi la distanza che si viene a creare fra fondazione e il primo piano calpestabile (piani interrati o piano terra), e quindi anche il sistema di protezione dallumidit


FONDAZIONI SUPERFICIALIIl secondo aspetto riguarda la geometria della trave rovescia (base ed altezza).In genere laltezza della trave scelta sulla base di considerazioni di rapporti di rigidezza tra sovrastruttura e sottostrutturaLa base della trave definita assumendo dimensioni che siano tali da rendere la pressione di contatto inferiore al valore limite previsto dal metodo di verifica impiegato (in genere Brinch-Hansen)

B

H

b

14


B

H

b

L

Ni Mi

Lequazione della linea elastica di una trave su suolo elastico :

EIBccon

EIqvv IV

4

4

4

4

c


B

H

b

lim9.0 qLN

B i

L

Ni Mi

Per la base, se la trave rigida, si pu considerare una pressione quasi uniforme pari a qlim:

Coeff. di sicurezza

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B

H

b

L

Ni Mi

cdfNbd

max2.1

Per laltezza, dalla verifica a taglio della trave si ricava:

mb 50.040.0

In genere si assume:

pianin

jjtf II

1,4

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