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Corso di aggiornamento professionale
Norme Tecniche per le Costruzioni, D.M. 14/01/2008La Progettazione Geotecnica
CRITERI GENERALI DI PROGETTO DELLE FONDAZINI SUPERFICIALI
Prof. Ing. Francesco Colleselli, Ing. Alex Sanzeni
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SOMMARIO
1. FONDAZIONI SUPERFICIALI: cenni e criteri generali per il progetto;
2. QUADRO NORMATIVO:
Decreto Ministeriale 11/03/1988, “Normativa Geotecnica”
Ordinanza P.C.M. n°3274, 20/03/2003Testo Unico, Norme tecniche per le costruzioni(G.U., 23 settembre 2005)
Decreto Ministeriale 14/01/2008, Cap. 6“Progettazione Geotecnica”
3. ESEMPI NUMERICI
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FONDAZIONI SUPERFICIALI
PLINTOTRAVE CONTINUA
TRAVE ROVESCIA
PLATEA
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IPOTESI :
• TERRENO OMOGENEO, ISOTROPO • FONDAZIONE CONTINUA• CARICO VERTICALE E CENTRATO• PIANO FONDAZIONE E CAMPAGNA ORIZZONTALE• FONDAZIONE RUVIDA• SCHEMA DI ROTTURA GENERALE
METODO DELL’EQUILIBRIO LIMITE GLOBALE DEL VOLUME DI TERRENO COINVOLTO DALLA FONDAZIONE:
CAPACITA’ PORTANTE – METODO DI TERZAGHI (1943)
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Capacità portante unitaria:
0
1
2f c qq c N q N B Nγγ= ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅
Contributo della coesionelungo le superfici di rottura
Effetto stabilizzante del terrenoai lati della fondazione sul piano di posa
Contributo della resistenza di attritoDovuta al peso del terreno del terrenoall’interno delle superfici di scorrimento
CAPACITA’ PORTANTE – METODO DI TERZAGHI (1943)
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CAPACITA’ PORTANTE – BRINCH - HANSEN
0
1
2f c c c c c c q q q q q qq c N s d i b g q N s d i b g BN s d i b gγ γ γ γ γ γγ′= + +
Fattori di capacità portante, adimensionali, funzione di Φ;
Fattori di forma della fondazione;
Fattori correttivi inclinazione del carico;
Fattori correttivi inclinazione base fondazione;
Fattori correttivi inclinazione piano campagna;
Fattori dipendenti dalla profondità del piano posa.
cs
cN
cd
ci
cb
cg
☼ Fattori di capacità portante, adimensionali, funzione di Φ
2 452
tg
qN tg eπ φφ ′′
= +
( ) 11c q
N N tg φ− ′= − ⋅ ( )2 1q
N N tgγ φ′= + ⋅
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DECRETO MINISTERIALE 11 marzo 1988,
“VECCHIA” NORMATIVA GEOTECNICA
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D.M. 11/03/1988 – FONDAZIONI SUPERFICIALI
[…]
PROGETTO FONDAZIONI DIRETTE:
� STIMA CARICO LIMITE;
� VALUTAZIONE CEDIMENTI
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NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI
Decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti14 gennaio 2008
CAP. 6 - “PROGETTAZIONE GEOTECNICA”
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Oggetto della normativa:
Disciplinare la progettazione, l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni
al fine di garantire prestabiliti livelli di sicurezza nei riguardi della pubblica
incolumità.
Come si valuta la sicurezza di un’opera?
La sicurezza e le prestazioni di una struttura o di una parte di essa vanno
valutate in relazione all’insieme degli stati limite verosimili che si possono
verificare durante la vita utile di progetto.
D.M. 14/01/2008 – PRINCIPI GENERALI
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Cosa è uno Stato Limite?
È la condizione superata la quale la struttura non soddisfa più
le esigenze per le quali è stata progettata.
Stato Limite Ultimo, SLU:
crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano
compromettere l’incolumità delle persone ovvero
comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e
sociali,ovvero mettere fuori servizio l’opera.
Stato Limite di Esercizio, SLE:
tutti i requisiti atti a garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio.
D.M. 14/01/2008 – STATI LIMITE
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PER OGNI STATO LIMITE ULTIMO DEVE ESSERE RISPETTATA LA CONDIZIONE:
;
; ; ; ;
( )
1;
d d
k kd F k d d E k d
m m
E F
kd F k d
R m
E R
X XE E F a E E F a
XR R F a
γ γγ γ
γ γ
γγ γ
≤
= ⋅ → = ⋅
=
= ⋅
, azioni e parametri di progettokF k
m
XFγ
γ⋅ →
geometria di progettod
a →
coefficiente che opera direttamente sulla resistenza del sistemaR
γ →
, azioni e parametri caratteristicik kF X →
D.M. 14/01/2008 – STATI LIMITE ULTIMI, SLU
Valore di progetto dell’azioneo dell’effetto dell’azione
Valore di progetto dellaresistenza del sistemageotecnico
Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi un stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato
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D.M. 14/01/2008 – SLU – APPROCCI PROGETTUALI
Specificate per ognitipo di opera!!!
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a) permanenti (G): azioni che agiscono durante tutta la vita della costruzionee si possono considerare costanti nel tempo.
b) variabili (Q): azioni che agiscono con valori istantanei che possono esseresensibilmente diversi tra di loro (pesi elementi non strutturali, carichi eserciziopesi di cose e oggetti disposti sulla struttura, vento, neve,sisma,…)
*
* = stato limite di equilibrio come corpo rigido
(ribaltamento muro a gravità, sollevamento fondo scavo)
D.M. 14/01/2008 – SLU – AZIONI
Il terreno e l’acqua costituiscono carichi permanenti (strutturali) quando nella modellazione utilizzata contribuiscono al comportamento dell’opera
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D.M. 14/01/2008 – SLU – PARAMETRI GEOTECNICI
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1,0γ
1,0Cu
1,0C’k
1,0tan φ’k
M1Parametroresistenza
+ = Capacità strutturale
(A1+M1)
1,0γ
1,4Cu
1,25C’k
1,25tan φ’k
M2parametro
+ = Dimensionamento geotecnico
(A2+M2)
D.M. 14/01/2008 – SLU – COMBINAZIONI COEFFICIENTI
0,0
1,5
1,5
0,0γG2
1,3
1,0γG1
A1azione
γQ
0,0
1,3
1,3
0,0γG2
1,0
1,0γG1
A2azione
γQ
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“Il progetto deve esplicitare le prescrizioni relative alle deformazioni
compatibili e le prestazioni attese dell’opera stessa”.
In generale quindi:
D.M. 14/01/2008 – STATI LIMITE DI ESERCIZIO, SLE
d dE C≤Valore di progettodell’effetto delle azioni
Valore limitedell’effetto delle azioni
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D.M. 14/01/2008 – FONDAZIONI SUPERFICIALI
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D.M. 14/01/2008 – FONDAZIONI SUPERFICIALI
SIMILE ALLA VERIFICA TIPO D.M. ‘88
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ESEMPI NUMERICI (solo capacità portante):
1 - PLINTO ISOLATO, TERRENO SABBIOSO(lungo termine)
2 – FONDAZIONE CONTINUA, TERRENO COESIVO SATURO(breve termine)
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ESERCIZIO 1 – DATI DEL PROBLEMAPLINTO ISOLATO, TERRENO SABBIOSO, PRESENZA DI FALDA,LUNGO TERMINE
0kPac'coesione
33°φ' Angolo resistenza al taglio
10kN/m3γwPeso di volume acqua
20kN/m3γsatPeso di volume saturo
Falda coincidente conpiano campagna
D=1,5m
B=L=2,5m
Fondazione:
B=2,5m
D=
1,5m
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ESERCIZIO 1 – CALCOLO CON D.M. 11/03/1988
1( )
2ult c c q qQ A c N s q N s B N sγ γγ= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅
33 30 30qN Nγφ′ = ° ⇒ � �
3
0 (-1,5m) ( ) (10 / ) 1,5 15v sat w
q D D kN m m kPaσ γ γ γ′ ′= = ⋅ = − ⋅ = ⋅ =
2
2
1(2,5 2,5 ) (15 30 2,5 30 0,8)
2
6,25 (450 300 )
6,25 750
4688 469
ultQ m m kPa m
m kPa kPa
m kPa
kN t
γ ′= × ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =
= ⋅ + =
= ⋅ =
= �
469156,3
3
ultamm
Q tQ t
G= = =
1 -
2 -
3 -
1,0 1 0,2 0,8q
Bs s
Lγ
= = − ⋅ =
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ESERCIZIO 1 – CALCOLO CON D.M. 14/01/2008
APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 1 (STR)
A1-M1-R1 → AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A1)
→ PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1)
→ RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R1-capacità portante)
1,3 1,5G Q× + ×
1,0φγ ′ = 1,0γγ =
1,0Rγ =
1,3 1,5
1,3 1,5 469
d d ultG Q R R Q
G Q t
× + × ≤ =
× + × ≤
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APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 2 (GEO)
A2-M2-R2 → AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A2)
→ PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M2)
→ RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R2-capacità portante)
1,0 1,3G Q× + ×
1 331,25 27,5
1,25d
tgtgφγ φ −
′
° ′= ⇒ = = °
1,8Rγ =
1,0 1,3 d dR
RG Q R Rγ
× + × ≤ =
ESERCIZIO 1 – CALCOLO CON D.M. 14/01/2008
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27,5 17 15qN Nγφ′ = ° ⇒ � �
2
1(2,5 2,5 ) (15 17 2,5 15 0,8)
2
6,25 (255 150 )
2531 253,1
R m m kPa m
m kPa kPa
kN t
γ ′= × ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =
= ⋅ + =
= �
ESERCIZIO 1 – CALCOLO CON D.M. 14/01/2008
0 (-1,5m) 15vq D kPaσ γ′ ′= = ⋅ =
253,11,0 1,3 140.61,8
R
tRG Q tγ
× + × ≤ = =
. .'88156,3
( )D MQ t
amm�
1,0 1 0,2 0,8q
Bs s
Lγ
= = − ⋅ =
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ESERCIZIO 1 – CALCOLO CON D.M. 14/01/2008
APPROCCIO 2 (in alternativa all’APPROCCIO 1)
A1-M1-R3 → AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A1)
→ PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1)
→ RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R3-capacità portante)
2,3R
γ =
1,0φγ ′ = 1,0γγ =
1,3 1,5G Q× + ×
469,01,3 1,5 204,02,3
R
tRG Q tγ
× + × ≤ = =
. .'8830% di
( )D MQ
amm+
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ESERCIZIO 2 – DATI DEL PROBLEMA
30kPacu
Resistenza non drenata
19,5kN/m3γsatPeso di volume saturo
FONDAZIONE CONTINUA, TERRENO COESIVOSATURO, BREVE TERMINE
D=0,8m
B=1,3m
Fondazione:
B=1,3m
D=
0,8m
Falda coincidente con piano campagna
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ESERCIZIO 2 – CALCOLO CON D.M. 11/03/1988
1( )
2ult c qQ B c N q N B Nγγ= ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅
0 5,7 1,0 0c q
N N Nγφ′ = ° ⇒ = = =
3
(-0,8m) (19,5 / ) 0,8 15,6sat
q D kN m m kPaσ γ= = ⋅ = ⋅ =
(1,3 ) (5,7 30 15,6 1,0)
1,3 (171 15,6 )
1,3 186,6
242,6 / 24,3 /
ultQ m kPa kPa
m kPa kPa
m kPa
kN ml t ml
= ⋅ ⋅ + ⋅ =
= ⋅ + =
= ⋅ =
= �
24,38,0 /
3
ultamm
Q tQ t ml
G= = �
1 -
2 -
3 -
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ESERCIZIO 2 – CALCOLO CON D.M. 14/01/2008
APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 1 (STR)
A1-M1-R1 → AZIONI: amplificate secondo Tab. 6.2.I (A1)
→ PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1)
→ RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R1-capacità portante)
1,3 1,5G Q× + ×
1,0cuγ =
1,0Rγ =
1,3 1,5
1,3 1,5 24,3 /
R
RG Q
G Q t ml
γ× + × ≤
× + × ≤ . .'88( )D MQ
ult
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APPROCCIO 1 / COMBINAZIONE 2 (GEO)
A2-M2-R2 → AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A2)
→ PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M2)
→ RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R2-capacità portante)
1,0 1,3G Q× + ×
301,4 21, 4
1,4 1,4
d
d
uc uu
c kPac kPaγ = ⇒ = = =
1,8Rγ =
1,0 1,3R
RG Qγ
× + × ≤
ESERCIZIO 2 – CALCOLO CON D.M. 14/01/2008
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( )c qR B c N q N= × ⋅ + ⋅
ESERCIZIO 2 – CALCOLO CON D.M. 14/01/2008
17,9 /1,0 1,3 9,9 /1,8R
t mlRG Q t mlγ
× + × ≤ = =
(1,3 ) (5,7 21,4 15,6 1,0)
1,3 (122 15,6 )
1,3 137,6
179 / 17,9 /
R m kPa kPa
m kPa kPa
m kPa
kN ml t ml
= ⋅ ⋅ + ⋅ =
= ⋅ + =
= ⋅ =
� �
. .'888 /
( )D MQ t ml
amm�
I fattori di capacità portante ed il valore di q rimangono invariati
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ESERCIZIO 2 – CALCOLO CON D.M. 14/01/2008
APPROCCIO 2 (in alternativa all’APPROCCIO 1)
A1-M1-R3 → AZIONI: secondo Tab. 6.2.I (A1)
→ PARAMETRI: secondo Tab. 6.2.II (M1)
→ RESISTENZE: secondo Tab. 6.4.I (R3-capacità portante)
2,3Rγ =
1,3 1,5G Q× + ×
1,0cuγ =
1,3 1,5
24,3 /1,3 1,5 10,6 /2,3
R
RG Q
t mlG Q t ml
γ× + × ≤
× + × ≤ =
. .'8830% di
( )D MQ
amm+
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