esercizio e le verifiche di durabilità.

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1 Normativa: aspetti generali e di dettaglio FONDAZIONI PER EDIFICI Le scelte progettuali per le opere di fondazione devono essere effettuate t contestualmente e congruentemente con quelle delle strutture in elevazione. Le strutture di fondazione devono rispettare le verifiche agli stati limite ultimi e di esercizio e le verifiche di durabilità.

2 Normativa: aspetti generali e di dettaglio Fondazioni superficiali Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) Gli stati limite ultimi delle fondazioni superficiali si riferiscono allo sviluppo di meccanismi i di collasso dt determinati tidalla mobilitazione i della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementistrutturali t tt liche compongono la fondazione stessa. Le verifiche devono essere effettuate almeno nei confronti dei seguenti stati limite: - SLU di tipo geotecnico (GEO) - collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno - collasso per scorrimento sul piano di posa - stabilità globale

3 Normativa: aspetti generali e di dettaglio Fondazioni superficiali Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) Gli stati limite ultimi delle fondazioni superficiali si riferiscono allo sviluppo di meccanismi i di collasso dt determinati tidalla mobilitazione i della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementistrutturali t tt liche compongono la fondazione stessa. -SLU di tipo strutturale (STR) - raggiungimento i della resistenza negli elementi strutturali tt seguendo almeno uno dei due approcci: Approccio 1: - Combinazione 1: (A1+M1+R1) - Combinazione 2: (A2+M2+R2) Approccio 2: (A1+M1+R3). Nelle verifiche effettuate con l approccio 2 che siano finalizzate al dimensionamento strutturale, il coefficiente R non deve essere portato in conto.

4 Normativa: aspetti generali e di dettaglio FONDAZIONI PER EDIFICI

5 Normativa: aspetti generali e di dettaglio FONDAZIONI PER EDIFICI

6 Normativa: aspetti generali e di dettaglio FONDAZIONI PER EDIFICI

7 Normativa: aspetti generali e di dettaglio Gli elementi strutturali delle fondazioni, che devono essere dimensionati sulla base delle sollecitazioni ad essi trasmesse dalla struttura sovrastante (v ), devono avere comportamento non dissipativo, indipendentemente dal comportamento strutturale attribuito alla struttura su di esse gravante. Le azioni trasmesse in fondazione derivano dall analisi del comportamento dell intera opera, in genere condotta esaminando la sola struttura in elevazione alla quale sono applicate le azioni statiche e sismiche.

8 Normativa: aspetti generali e di dettaglio Per le strutture progettate sia per CD A sia Asia per CD B il dimensionamento delle strutture di fondazione e la verifica di sicurezza del complesso fondazione terreno devono essere eseguiti assumendo come azioni in fondazione le resistenze degli elementi strutturali soprastanti. Più precisamente, la forza assiale negli elementi strutturali verticali derivante dalla combinazione delle azioni di cui al deve essere associata al concomitante valore resistente del momento flettente e del taglio; si richiede tuttavia che tali azioni risultino non maggiori di quelle trasferite dagli elementi soprastanti, amplificate con un Rd pari a 1,11 in CD B e 1,3 in CD A, e comunque non maggiori di quelle derivanti da una analisi elastica della struttura in elevazione eseguita con un fattore di struttura q pari a 1.

9 Normativa: aspetti generali e di dettaglio Le fondazioni superficiali devono essere progettate per rimanere in campo elastico. Non sono quindi necessarie armature specifiche per ottenere un comportamento duttile. Le travi di fondazione in c.a. devono avere armature longitudinali in percentuale non inferiore allo 0,2 %, sia inferiormente che superiormente, per l intera lunghezza.

10 Normativa: aspetti generali e di dettaglio Collegamenti orizzontali tra fondazioni Si deve tenere conto della presenza di spostamenti relativi del terreno di fondazione sul piano orizzontale e dei possibili effetti da essi indotti nella sovrastruttura. tt Il requisito si ritiene soddisfatto se le strutture di fondazione sono collegate tra loro da un reticolo di travi, o da una piastra dimensionata in modo adeguato, in grado di assorbire le forze assiali conseguenti. In assenza di valutazioni i più accurate, si possono conservativamente t assumere le seguenti azioni assiali: ±0,3 N sd a max /g per il profilo stratigrafico di tipo B ±0,4N sd a max /g per il profilo stratigrafico di tipo C ±0,6N sd a max /g per il profilo stratigrafico di tipo D dove N sd è il valore medio delle forze verticali agenti sugli elementi collegati, ea max è l accelerazione orizzontale massima attesa al sito.

11 Elemento t di collegamento tra la struttura tt in elevazione ed il suolo funzione: trasmettere al terreno il peso della struttura e le sollecitazioni derivanti dalle altre forze esterne classificazione: Superficiali o dirette: trasmettono i carichi al terreno attraverso la base dell opera di fondazione (resistenza struttura/resistenza terreno) continue (ordinarie, travi rovesce, platee) isolate (plinti, zattere) Profonde o indirette: trasmettono i carichi al terreno attraverso la base e la superficie i laterale l dei pali di fondazione palficate problematiche in fase progettuale: suolo: resistenza e deformabilità (carico di sicurezza o portanza) fondazione: progetto e verifica

12 APPROCCI PROGETTUALI Analisi dell insieme STRUTTURA FONDAZIONE TERRENO Analisi separata della STRUTTURA, della FONDAZIONE e del TERRENO approccio classico CONOSCENZA MECCANICA E MORFOLOGICA DEL SUOLO Il grado di conoscenza del terreno di fondazione è spesso legato all importanza dell opera opere di modesta entità: esperienza, analogie, ecc. opere importanti: relazione geologica (geologo) e relazione geotecnica (strutturista)

13 TERRENO Parametri caratterizzanti lo stato del terreno Porosità Indice dei vuoti Grado di saturazione Contenuto d acqua Peso dell unità di volume Peso secco dell unità di volume Peso specifico dei granuli solidi Peso specifico dell acqua Peso dell unità di volume di terreno immerso in acqua Parametri caratterizzanti la natura del terreno Granulometria l i (argilla-limo-sabbia-ghiaia-ciottoli) li i i li) Plasticità (limiti di Attemberg) Mezzi di indagine (ruolo del progettista) Prove in sito Prove P in laboratorio

14 FONDAZIONI DIRETTE PLINTI: ISOLATI O CON TRAVI DI COLLEGAMENTO TRAVI ROVESCE: SINGOLE O A GRATICCIO PLATEE: LISCE O NERVATE FASI DEL PROGETTO I SCELTA DEL PIANO DI POSA II CALCOLO DEL CARICO LIMITE III CALCOLO DEI CEDIMENTI IV PROGETTO DELLA FONDAZIONE I SCELTA DEL PIANO DI POSA attraversare lo strato di terreno vegetale attraversare lo strato di terreno soggetto all azione del gelo e a variazioni stagionali del contenuto d acqua disporre il piano di posa allo stesso livello

15 FONDAZIONI DIRETTE II CALCOLO DEL CARICO LIMITE il valore del carico a cui corrisponde la rottura del complesso terreno-opera di fondazione Nell ipotesi di piano di posa orizzontale posto a profondità D dal piano di campagna (anch esso orizzontale), soggetto a carichi verticali centrati, nell ipotesi ulteriore di meccanismo di rottura di tipo globale: TERZAGHI q lim =N q 1 D+N c c+n 2 B/2

16 FONDAZIONI DIRETTE II CALCOLO DEI CEDIMENTI In particolare preoccupano i cedimenti differenziali, i i quali sono difficilmente valutabili numericamente (relazioni empiriche) Calcolo l dei cedimenti della fondazione e verifica di compatibilità con la struttura in elevazione III PROGETTO DELLE FONDAZIONI Calcolo delle sollecitazioni e verifica della struttura di fondazione Consideriamo soltanto interazione terreno/fondazione (modello valido quando la struttura in elevazione è meno rigida di quella in fondazione) Modello della struttura in elevazione: fisso alla base Modello del terreno: Winkler (1867): fondazione deformabile e soggette a carichi concentrati semispazio elastico: fondazioni rigide e/o soggette a carichi ripartiti

17 FONDAZIONI DIRETTE: PLINTI Economia del sistema di fondazione basso grado di sicurezza strutturale L B Ipotesi: distribuzione lineare delle pressioni di contatto P N B L P 1 N B L M W P max 2N 3 B u (e L/6)

18 FONDAZIONI DIRETTE: PLINTI CALCOLO DELLE DIMENSIONI DELLA BASE DI APPOGGIO Area di base (di tentativo): A=F/q es controllo B, H CALCOLO DELL ALTEZZA 1. Verifica a flessione modello di mensola e carico uniformemente distribuito M max d 1 =r(m/b) Verifica a taglio Vsd=Vrd d 2 L B

19 FONDAZIONI DIRETTE: PLINTI CALCOLO DELL ALTEZZA 3. Verifica a punzonamento altezza plinto: min (d 1, d 2, d 3 ) oppure: min (d 1, d 2 ) Vsd VRd,1(bw pc,d min(d1,d 2) armatura a punzonamento A sw f yd V sd sinα

20 FONDAZIONI DIRETTE: PLINTI M ARMATURA flessione : Af 0. 9 d f yd

21 FONDAZIONI DIRETTE: PLINTI PLINTO ZOPPO: un caso ricorrente Come si interviene?

22 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE Comportamento prevalente longitudinale Ipotesi di base: suolo alla Winkler trascuriamo interazione terreno/fondazione Modello di suolo alla Winkler: 4 dw EI q equilibrio 4 IV kb kb IV 4 dx W W 0 EI 4EI q k0w B posto : W 4 W 0 W e x x 1 x ( C sin x C2 cosx) e ( C3 sin x C4 cos ) d 2 W q kw M EI 2 dx dw 3 d W dx V EI 3 dx Lunghezza caratteristica: L c kb EI

23 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE Definizione della costante di sottofondo (funzione del terreno e della fondazione) k q W Per una trave di fondazione di lato B, segue: Prove eseguite su piastra quadrata di lato B1 k k 2 B B 1 k1 sabbie 2B k1 B1 arg ille sovraconsolidate 1.5 B espressione semplificata: k=100 q es

24 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE Definizione della costante di sottofondo (funzione del terreno e della fondazione) Se non si dispone di k 1 e per carichi minori di 1/3 del carico limite, si possono adottare i valori riportati in tabella: Sciolto Medio Denso (kn/mc) (kn/mc) (kn/mc) Sabbia secca o umida Sabbia satura argille 58000

25 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE CRITERIO DI PROGETTO L c kb 4 4EI I: dipende sia dalla rigidezza della trave sia dalla rigidezza della struttura in elevazione k: dipende dal terreno dalla forma della fondazione e dai carichi applicati B: dipende anche dalla capacità del terreno di trasferire i carichi CRITERIO DI FASCIA L L ( E, I, k, B ) verifica trave c,max c max min min Trave più rigida con ripartizione del carico su un tratto di lunghezza maggiore riducendo le pressioni sul terreno ma aumentando le sollecitazioni sulla trave L L ( E, I, k, B ) verifica terreno c,min c min max max

26 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE CRITERIO DI FASCIA I min =I t I max =I t +n i (in generale I max =1.25I min ) B min =B B max =1.20 B K min e K max dipendono dal terreno

27 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE DIMENSIONAMENTO SEZIONE s 10 cm b b=bpil+10cm B altezza D schema a mensola B* s s D base B* schemi limite sulla distribuzione delle tensioni ' P j j L tot B * q lim diagramma lineare = P j ' ' qlim diagramma discont. Ls Ld B * 2 =

28 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE DIMENSIONAMENTO SEZIONE altezza H I trave,fondazione > 4-5 I travi,elevazione ANALISI STRUTTURALE VALUTAZIONE SOLLECITAZIONI VERIFICHE e CALCOLO ARMATURE

29 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE 17,40 1,40 5,80 3,00 5,80 1,40 0,70 1, , PIANTA FONDAZIONI 3, 4, 1, ,00 1,40 2,60 4, ,30 1 1,40 3,10 4, , , ,40, ,40 0, 0,70 1,40 4,40 1,40 1,60 1,40 4,40 1,40 0,70 8,80 8,60

30 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE Staffe 10 /15 per l=1.20m Staffe 10 /10 per l=2.00m Staffe 10 /15 per l=3.35m Staffe 10 /15 per l=2.50m Staffe 10 /10 per l=0.95m Staffe 10 /15 per l=4.45m Staffe 10 /15 per l=1.20m A B C D 1.20 A B C D A B C D A B C D 3 18 L = 6.70 m 3 18 L = m 3 18 L = 7.00 m L = 9.55 m 1 20 L = 8.35 m L = 3.70 m L = 3.35 m 2 14 L = 6.50 m 2 14 L = 7.15 m 2 14 L = 6.80 m L = 6.45 m FERRI DI PARETE L = 7.15 m FERRI DI PARETE 3 14 L = 6.75 m 660 FERRI DI PARETE L = 6.45 m 630 FERRI DI PARETE 3 14 L = 7.15 m FERRI DI PARETE 3 14 L = 6.75 m FERRI DI PARETE L = 6.50 m L = 7.15 m L = 6.80 m L = 3.70 m 5 20 L = 2.35 m L = 2.90 m L = 6.10 m L = 6.70 m 3 18 L = 7.00 m 3 18 L = 7.15 m

31 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE Scala 1 : 20 Sezione C : C Tarve rovescia B = 1.40 m H = 1.10 m Staffa 10 L = 3.16 m tirantino 8 L = 0.53 m 43 5 legature Magrone Staffa 10 L = 3.46 m

32 FONDAZIONI DIRETTE: TRAVI ROVESCE GRATICCIO DI TRAVI DI FONDAZIONE 1. Analisi strutturale dell intero graticcio 1. Analisi delle singole travi ripartizione approssimata dei carichi i nodi nodi nodi i : P x a : P p : P x x 0.5P; 0.5P; P y P y 0.8P; P y 0.5P 0.5P 0.5P p a Ripartizione del carico el generico nodo in quote proporzionali all abbassamento dedotto con riferimento allo schema di trave con lunghezza infinita senza considerare l influenza dei carichi applicati sugli altri nodi

33 FONDAZIONI DIRETTE: PLATEA DI FONDAZIONE PLATEE NERVATE PLATEE LISCE METODI DI ANALISI modello di Winkler: ipotesi di platea rigida metodo agli elementi finiti

34 FONDAZIONI INDIRETTE O PROFONDE FONDAZIONI SU PALI REAZIONE PALO-TERRENO: portanza della palificata funzione dell attrito laterale e della resistenza alla punta Interazione tra i pali: portanza della palificata Distanza minima tra i pali: 3d Diametro t tipico i nel caso di edifici: i cm Tipologia: pali battuti e pali trivellati Portanza del singolo palo: resistenza alla punta e laterale

35 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI PLINTO A UN PALO S ll it i t t d l li t f t t t f it d l Sollecitazione sostenuta dal plinto: forza centrata trasferita dal palo

36 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI PLINTO A UN PALO P bl l di t i ità I i t d ll t i di Problema nel caso di eccentricità. Inserimento delle travi di collegamento

37 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI PLINTO A DUE PALI Schema di mensola incastrata nel pilastro e soggetto alla forza concentrata trasferita dal palo H 1 Schema ad arco, ovvero di plinto alto, V sd =V Rd1 H 2 H P L

38 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI PLINTO A DUE PALI: ARMATURE flessione: A f 1 M. 9 d 0 max f yd 3 D 10 cm 10 cm taglio: V P 2 A f 2 P 2 f yd H A f 3 P L 0.9 d f 2 yd P L

39 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI PLINTO A DUE PALI: ARMATURE

40 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI PLINTO A TRE PALI A A A M max f d f yd f 2 P 2 f yd 1 2COS 1 2COS P L 2 1 f d f yd 2COS

41 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI PIANTA FONDAZIONI

42 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI FONDAZIONI PER EDIFICI

43 FONDAZIONI INDIRETTE: PLINTI SU PALI PLINTO A PIU PALI COMPORTAMENTO A TRAVE O A PIASTRA

44 FONDAZIONI INDIRETTE: TRAVI E PLATEE SU PALI CALCOLO ANALOGO AL CASO DELLE FONDAZIONI DIRETTE SOLLECITAZIONI DERIVANTI DAI PALI LA CUI DISPOSIZIONE DETERMINA LE DIMENSIONI IN PIANTA. SCHEMI STATICI ANALOGHI MA FORZE CONCENTRATE: SI TRASCURA IN GENERALE IL CONTRIBUTO OFFERTO DAL TERRENO A CONTATTO CON LE FONDAZIONI SUPERFICIALI. ARMATURE CONCENTRATE NELLE ZONE DEI PALI: PUNZONAMENTO

45 FONDAZIONI INDIRETTE: TRAVI ROVESCE SU PALI