corso di aggiornamento professionale avanzato sulla geotecnica alessandro...

§ 6.4.3. FONDAZIONI SU PALI

Corso di aggiornamento professionale avanzato sulla Geotecnica

Alessandro Mandolini: Fondazioni profonde

http://www.ordineingegnerilaspezia.it/index.php


dd R progetto, di resistenze E progetto, di azioni delle) (effetto





A1 o A2

A1 o A2

A1.C2






A1 o A2

A1 o A2


A1.C2





ERRORE !!!!!!!!




Q

qs

qb

qb = resistenza unitaria mobilitata alla base del palo qs = resistenza unitaria mobilitata lungo la superficie laterale

L

0

2

bbs

4

dqdzzqdQ

Equilibrio alla traslazione verticale:

S P




L

0

2

bbs

4

dqdzzqdQ

Equilibrio alla traslazione verticale:

COSA ACCADE AD ELEVATI VALORI DEL CARICO E/O DEL CEDIMENTO ?

S P

Q

qs

qb

qb = resistenza unitaria mobilitata alla base del palo qs = resistenza unitaria mobilitata lungo la superficie laterale




Il collasso del complesso palo-terreno avviene come conseguenza di due differenti meccanismi:

1. per scorrimento lungo la superficie laterale

2. per compressione dei terreni posti al di sotto

della base

Q

qs

qb







della base

Il meccanismo (1) richiede “modesti” spostamenti relativi tra palo e terreno

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0 20 40 60 80

settlement, w [mm]

load

[M

N]

S

L = 24 m; d = 0,80 m

Q

qs

qb







della base

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0 20 40 60 80

settlement, w [mm]

load

[M

N]

P

L = 24 m; d = 0,80 m

Q

qs

qb




Q

qs

qb

Il meccanismo di scorrimento relativo all’interfaccia tra palo e terreno (superficie laterale) avviene allorquando il valore della tensione tangenziale qs raggiunge un valore limite qs,lim che dipende dallo stato tensionale agente in direzione ortogonale alla direzione dello scorrimento e al coefficiente di attrito all’interfaccia.

s’vo

s’vo

s’h s’h qs,lim

vovovohlim,s ''tgKtg'Ktg'q ssss




Q

qs

qb

s’vo

s’vo

s’h s’h qs,lim

Il coefficiente K esprime la relazione tra la tensione efficace s’h agente in direzione normale alla superficie laterale del palo (così come modificata a seguito dell’installazione del palo) e la tensione efficace verticale geostatica s’vo agente prima dell’installazione del palo. Il coefficiente tg è un coefficiente di attrito, dipendente dalla rugosità dell’interfaccia palo-terreno.





Q

qs

qb

s’v

s’v

s’h s’h qs,lim

Un palo ad asportazione di terreno PAT (trivellato), se correttamente eseguito, dovrebbe garantire che non si è determinata una decompressione del terreno in fase di scavo, il che equivale a dire che: s’h,dopo l’installazione = s’h,prima dell’installazione = s’ho = Kos’vo Ko = 1 - sen





Q

qs

qb

s’v

s’v

s’h s’h qs,lim

Il coefficiente di attrito tg non può eccedere il valore tg. Per pali gettati in opera, =





Q

qs

qb

s’v

s’v

s’h s’h qs,lim

Pali ad asportazione di terreno (PAT) gettati in opera: K = Ko = 1 - sen tg = tg

30.024.04020

'tgsen1''tgKtg'q vovovoohlim,s

ssss

Il coefficiente è praticamente insensibile alla variazione di !!




Q

qs

qb

s’v

s’v

s’h s’h qs,lim

NECESSITÀ DI OPERARE NON SUI PARAMETRI DI RESISTENZA DEL TERRENO MA DIRETTAMENTE SULLE RESISTENZE DEI PALI

30.024.04020

'tgsen1''tgKtg'q vovovoohlim,s

ssss

Il coefficiente è praticamente insensibile alla variazione di !!





OK !!!!!!




FORMULE STATICHE: valutazione della resistenza alla punta

Si opera in maniera analoga a quanto visto per le fondazioni superficiali.

Qlim

qs,lim

qb,lim

2

dNfcNfNfq

:L) z a circolare e(fondazion palo del punta

2

BNfcNfNfq

:lesuperficia fondazione

ccLzv,qqlimb,

ccDzv,qqlim

s

s





Si opera in maniera analoga a quanto visto per le fondazioni superficiali.

Qlim

qs,lim

qb,lim

2

dNfcNfNfq


2

BNfcNfNfq

:lesuperficia fondazione

ccLzv,qqlimb,

ccDzv,qqlim

s

s

2

dL

:ma

NfNf

:perchè

Lzv,

qq

s





Qlim

qs,lim

qb,lim

cNfNfq


ccLzv,qqlimb, s

In terreni incoerenti e/o in condizioni drenate si assume c = 0. Pertanto:

Lzv,qqlimb, Nfq s





Qlim

qs,lim

qb,lim

cNfNfq


ccLzv,qqlimb, s


Lzv,qqlimb, Nfq s

Poiché il palo ha sempre una sezione circolare, è utile disporre di valori di Nq che tengano già implicitamente conto di questo aspetto







della base

Il meccanismo (2) richiede valori elevati degli spostamenti, non ben definibili (punzonamento)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0 20 40 60 80

settlement, w [mm]

load

[M

N]

P

L = 24 m; d = 0,80 m

Q

qs

qb





Qlim

qs,lim

qb,lim

cNfNfq


ccLzv,qqlimb, s


Lzv,qqlimb, Nfq s

Poiché il palo si spinge sempre a notevoli profondità dal p.c., il meccanismo di rottura alla punta è sempre di tipo punzonante. Si preferisce pertanto disporre di coefficienti Nq che già tengano conto dello specifico meccanismo di rottura.





Qlim

qs,lim

qb,lim

Lzv,qlimb, Nq

:to)punzonamen L; z a circolare e(fondazion palo del punta

s

La forma della superficie di rottura è totalmente diversa da quella per fondazioni superficiali.





Qlim

qs,lim

qb,lim

Lzv,qlimb, Nq


s

La forma circolare della sezione di palo e il meccanismo di rottura per punzonamento accompagnato ad una diversa superficie di scorrimento suggerisce l’uso di specifici coefficienti di carico limite Nq.





Qlim

qs,lim

qb,lim

Lzv,qlimb, Nq


s

L’abaco fornisce i valori di Nq per assegnati valori di e L/d. Ma la tecnologia di esecuzione del palo dove interviene ?

Beretzantsev




È EVIDENTE CHE, A PARTIRE DALLO STATO TENSIONALE

EFFICACE GEOSTATICO ESISTENTE NEL TERRENO ALLA

GENERICA PROFONDITÀ PRIMA DELL’ESECUZIONE DEL

PALO:

- UN PALO A SPOSTAMENTO DI TERRENO DETERMINA UN

INCREMENTO DI STATO TENSIONALE EFFICACE E DI

ADDENSAMENTO ALLA PUNTA DEL PALO (INCREMENTO

DI Nq)

- UN PALO AD ASPORTAZIONE DI TERRENO DETERMINA

UNA RIDUZIONE DI STATO TENSIONALE EFFICACE E DI

ADDENSAMENTO ALLA PUNTA DEL PALO (RIDUZIONE DI

Nq)




SULLA BASE DI DATI SPERIMENTALI DESUNTI DA PROVE

DI CARICO SPINTE FINO A ROTTURA SU PALI REALI IN

TERRENI REALI, KISHIDA (1967) HA SUGGERITO DI

UTILIZZARE UN VALORE CORRETTO DELL’ANGOLO DI

ATTRITO DETERMINATO DALLE INDAGINI:

- PER PALI A SPOSTAMENTO DI TERRENO

corretto = ( + 40°) / 2

- PER PALI AD ASPORTAZIONE DI TERRENO

corretto = - 3°





Qlim

qs,lim

qb,lim Beretzantsev

Esempio: L/d = 20; = 30°

22

13

58

Riduzione del 40% per PAT Incremento del 260% per PST NqPST/NqPAT = 4.5





Qlim

qs,lim

qb,lim

cNfNfq


ccLzv,qqlimb, s

In terreni a grana fine in condizioni non drenate si assume c = cu e = 0. Pertanto:

uccLzv,limb, cNfq s

Anche in questo caso si preferisce disporre di coefficienti Nc che già tengano conto dei fattori specifici per i pali.





Qlim

qs,lim

qb,lim


uLzv,limb, c9q s

Il valore Nc = 9 deriva da diverse formulazioni teoriche ed è stato verificato sperimentalmente.





Qlim

qs,lim

qb,lim


uLzv,limb, c9q s

Il valore Nc = 9 deriva da diverse formulazioni teoriche ed è stato verificato sperimentalmente.

E LA TECNOLOGIA ?







PALO:



ADDENSAMENTO ALLA PUNTA DEL PALO (INCREMENTO

DI Nq)



ADDENSAMENTO ALLA PUNTA DEL PALO (RIDUZIONE DI

Nq)







PALO:



ADDENSAMENTO ALLA PUNTA DEL PALO (IMPOSSIBILE !!)



ADDENSAMENTO ALLA PUNTA DEL PALO (IMPOSSIBILE !!)




FORMULE STATICHE: valutazione della resistenza laterale

Qlim

qs,lim

qb,lim

La resistenza è data da una componente dipendente dallo stato tensionale agente (s’vo) e da una componente di tipo adesivo (c).

s’vo

s’vo

s’h s’h qs,lim

vovolim,s 'Kc'tgKcq ss




FORMULE STATICHE: valutazione della resistenza laterale

Qlim

qs,lim

qb,lim

La resistenza è data da una componente dipendente dallo stato tensionale agente (s’vo) e da una componente di tipo adesivo (c).

s’vo

s’vo

s’h s’h qs,lim

vovolim,s 'Kc'tgKcq ss

In condizioni non drenate: c = cu; = u = 0

ulim,s cq




Q

qs,lim

qb,lim

RIEPILOGO: formule statiche

vovolim,s ''Kq ss

Lzv,qlimb, Nq s

Condizioni drenate

ulim,s cq

Lz,vulimb, c9q s

Condizioni non drenate





Sono necessarie 3 fasi: 1. Valutazione della/e resistenza/e di calcolo Rcal con gli usuali metodi: - analitici (formule statiche, formule penetrometriche) - prove di carico statiche di progetto - prove di carico dinamiche di progetto 2. Applicazione di coefficienti i al/i valore/i di cui alla fase 1 per ottenere

il/i valore/i “caratteristico/ci” Rk = Rcal / 3. Applicazione di coefficienti i al/i valore/i di cui alla fase 2 per ottenere

il/i valore/i “di progetto” Rd = Rk /





Valutazione della resistenza caratteristica con metodi analitici

Il concetto di “numero di verticali di indagine”







n = 1 3 = 4 = 1,70




UNA APPLICAZIONE

Prova CPT-A

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

pro

f. [

m d

al p.c

.]

Prova CPT-B

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-C

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-D

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-E

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

4 m

8 m

18 m

20 m




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Palo PAT, L = 24 m; d = 0.50m K = Ko = 1 - sen; tg = tg; = Ktg

1 = 0.30; s’v1 = 13 kPa; qslim1 = 3.9 kPa; Rscal1 = 24.5 kN

2 = 0.29; s’v2 = 39 kPa; qslim2 = 11.5 kPa; Rscal2 = 72 kN 3 = 0.28; s’v3 = 85 kPa; qslim3 = 23.8 kPa; Rscal3 = 374.4 kN

4 = 0.30; s’v4 = 124 kPa; qslim4 = 36.9 kPa; Rscal4 = 115.9 kN 5 = 0.30; s’v5 = 143 kPa; qslim5 = 42.9 kPa; Rscal5 = 269.8 kN

Rscal = 857 kN




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Palo PAT, L = 24 m; d = 0.50m Nq = f(, L/d)

L

L+d

L-4d




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)


85

L

L+d

L-4d




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Per la valutazione della resistenza alla base di un palo trivellato, Kishida (1967) suggerisce di ridurre l’angolo di attrito del terreno per portare in conto il disturbo arrecato al terreno conseguente alla trivellazione (riduzione dello stato tensionale e dello stato di addensamento). In base all’elaborazioni di dati sperimentali:

corretto = - 3° = 35°





UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

46


85

Riduzione di circa il 46%




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)


qblim = Nqs’vL = 7125 kPa

Ab = d2/4 = 0.196 m2

Rbcal = 1399 kN




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)


Rscal = 857 kN Rbcal = 1399 kN Rcal = 2256 kN




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Palo PAT, L = 24 m; d = 0.50m

Rscal = 857 kN; Rbcal = 1399 kN Coefficiente di indagine, : n=1 3 = 4 = 1.70 Rsk = 504 kN; Rbk = 823 kN




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Palo PAT, L = 24 m; d = 0.50m

Rscal = 857 kN; Rbcal = 1399 kN Coefficiente di indagine, : n=1 3 = 4 = 1.70 Rsk = 504 kN; Rbk = 823 kN Coefficienti parziali di sicurezza, R: s = 1.45 (R2); s = 1.15 (R3) b = 1.70 (R2); b = 1.35 (R3) Rsd = 347 kN (R2); Rsd = 438 kN (R3) Rbd = 484 kN (R2); Rbd = 610 kN (R3) Rd = 832 kN (R2); Rd = 1048 kN (R3)





Rd = 832 kN (R2) Rd = 1048 kN (R3)




PALO AD ASPORTAZIONE DI TERRENO (PAT): L = 24 m; d = 0.50 m (numero di verticali indagate: 1)

Approccio 1.C2: 1.0 F 1.3 Ek = Rd/(1.01.3) = 640832 kN Approccio 2: 1.3 F 1.5 Ek = Rd/(1.31.5) = 698806 kN D.M. 1988: FS = 2.5 Qamm = Rcal/2.5 = 902 kN Differenze tra NTC e DM88 contenute tra -23% e -8%

UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Palo a spostamento di terreno (PST, infisso) in cls gettato in opera




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Due vantaggi prestazionali derivanti dalla scelta di un palo PST:

a) miglioramento delle proprietà del

terreno circostante la superficie laterale del palo per effetto dell’incremento dello stato tensionale in direzione orizzontale e, se possibile (ad es. sabbie), dello stato di addensamento





UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Due vantaggi prestazionali derivanti dalla scelta di un palo PST:

a) miglioramento delle proprietà del

terreno circostante la superficie laterale del palo per effetto dell’incremento dello stato tensionale in direzione orizzontale e, se possibile (ad es. sabbie), dello stato di addensamento

b) miglioramento delle proprietà del palo al di sotto della base del palo per gli stessi motivi





UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Palo a spostamento di terreno (PST, infisso) in cls gettato in opera Su base sperimentale si è tipicamente osservato

KPST = (24)KPAT




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Palo a spostamento di terreno (PST, infisso) in cls gettato in opera KPST = 2KPAT




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Palo a spostamento di terreno (PST, infisso) in cls gettato in opera KPST = 2KPAT; tg = tg; PST = 2PAT




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Assumendo d = 0.5 m e raddoppiando i valori della resistenza tangenziale unitaria: qslimi = is’vi determinati per il palo PAT, si ottiene: Rscal = 1713 kN

Palo a spostamento di terreno (PST, infisso) in cls gettato in opera KPST = 2KPAT; tg = tg; PST = 2PAT




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Per la valutazione della resistenza alla base di un palo infisso, Kishida (1967) suggerisce di incrementare l’angolo di attrito del terreno per portare in conto il miglioramento del terreno conseguente all’infissione (incremento dello stato tensionale e dello stato di addensamento). In base all’elaborazioni di dati sperimentali:

corretto = ( + 40°)/2 = 39°

Palo a spostamento di terreno (PST, infisso) in cls gettato in opera Nq = f(, L/d)




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

104

Palo a spostamento di terreno (PST, infisso) in cls gettato in opera Nq = f(, L/d = 48)

Incremento di circa il 23%




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

qblim = Nqs’vL = 13253 kPa

Ab = d2/4 = 0.196 m2

Rbcal = 2602 kN





UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)


Rscal = 1713 kN Rbcal = 2602 kN Rcal = 4315 kN




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

sat = 16.5 kN/m3

’ = 6.5 kN/m3

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Rscal = 1713 kN; Rbcal = 2602 kN Coefficiente di indagine, : n=1 3 = 4 = 1.70 Rsk = 1008 kN; Rbk = 1531 kN Coefficienti parziali di sicurezza, R: s = 1.45 (R2); s = 1.15 (R3) b = 1.45 (R2); b = 1.15 (R3) Rsd = 695 kN (R2); Rsd = 876 kN (R3) Rbd = 1056 kN (R2); Rbd = 1331 kN (R3) Rd = 1751 kN (R2); Rd = 2207 kN (R3)

Palo a spostamento di terreno (PST, infisso) in cls gettato in opera d = 0.5 m; L = 24 m




PALO A SPOSTAMENTO DI TERRENO (PST): L = 24 m; d = 0.50 m (numero di verticali indagate: 1)

Approccio 1.C2: 1.0 F 1.3 Ek = Rd/(1.01.3) = 13471751 kN Approccio 2: 1.3 F 1.5 Ek = Rd/(1.31.5) = 14721698 kN D.M. 1988: FS = 2.5 Qamm = Rcal/2.5 = 1726 kN Differenze tra NTC e DM88 contenute tra -15% e +1%

PALO AD ASPORTAZIONE DI TERRENO (PAT): L = 24 m; d = 0.50 m (numero di verticali indagate: 1)

Approccio 1.C2: 1.0 F 1.3 Ek = Rd/(1.01.3) = 640832 kN Approccio 2: 1.3 F 1.5 Ek = Rd/(1.31.5) = 698806 kN D.M. 1988: FS = 2.5 Qamm = Rcal/2.5 = 902 kN Differenze tra NTC e DM88 contenute tra -23% e -8%

UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Assumendo in prima approssimazione che il rapporto Qamm/Vpalo o Ek/Vpalo rappresenta un indice di efficacia del palo (carico trasferibile “in sicurezza” al terreno per unità di volume di palo realizzato), con riferimento ai valori medi di Ek nei due approcci A1.C2 e A2 si ottiene:

DM88: (Qamm/V)PAT=191 kN/m3;

(Qamm/V)PST=366 kN/m

3

1:1.91 DM08: (Ek/V)PAT158 kN/m

3; (Ek/V)PST332 kN/m

3

1:2.10




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Poiché il DM88 non differenziava i valori di FS in funzione della tecnologia, il valore 1.91 (nell’esempio!) “legge” la maggiore prestazionalità del palo PST rispetto al palo PAT.

DM88: (eff)PST/(eff)PAT=1.91




UNA APPLICAZIONE

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Poiché il DM88 non differenziava i valori di FS in funzione della tecnologia, il valore 1.91 (nell’esempio!) “legge” la maggiore prestazionalità del palo PST rispetto al palo PAT. L’incremento di 0.19 (sempre nell’esempio!) è il “premio” che le NTC prevedono per la maggiore affidabilità del palo PST rispetto al PAT.






Prova CPT-A

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

pro

f. [

m d

al p.c

.]

Prova CPT-B

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-C

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-D

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-E

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]




Prova CPT-A

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

pro

f. [

m d

al p.c

.]

Prova CPT-B

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-C

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-D

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-E

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Rcal,1 Rcal,2 Rcal,3 Rcal,4 Rcal,5




Prova CPT-A

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

pro

f. [

m d

al p.c

.]

Prova CPT-B

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-C

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-D

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-E

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Rcal,1 Rcal,2 Rcal,3 Rcal,4 Rcal,5

a) Individuazione del valore minimo Rcal,min (ad es.: Rcal,2) b) Calcolo del valore medio, Rcal,med




Prova CPT-A

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

pro

f. [

m d

al p.c

.]

Prova CPT-B

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-C

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-D

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

Prova CPT-E

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300

q c [kg/cm2 ]

4

,mincal

3

media,cal

k

R;

RminR




PALO A SPOSTAMENTO DI TERRENO (PST): L = 24 m; d = 0.50 m (numero di verticali indagate: 5) Approccio 1.C2: 1.0 F 1.3 Ek = Rd/(1.01.3) = 15261984 kN Approccio 2: 1.3 F 1.5 Ek = Rd/(1.31.5) = 16681924 kN D.M. 1988: FS = 2.5 Qamm = Rcal/2.5 = 1726 kN Differenze tra NTC e DM88 contenute tra -12% e +15% (n=1-15% e -1%)

PALO AD ASPORTAZIONE DI TERRENO (PAT): L = 24 m; d = 0.50 m (numero di verticali indagate: 5) Approccio 1.C2: 1.0 F 1.3 Ek = Rd/(1.01.3) = 725942 kN Approccio 2: 1.3 F 1.5 Ek = Rd/(1.31.5) = 792913 kN D.M. 1988: FS = 2.5 Qamm = Rcal/2.5 = 902 kN Differenze tra NTC e DM88 contenute tra -20% e +4% (n=1-23% e -8%)

TERRENI A

LLUVIONALI D

I

ORIGINE PI

ROCLASTICA

GWL

’ = 36°

’ = 32°

’ = 28°

’ = 35°

’ = 38°

0 m

10 m

20 m

30 m

FORM

AZIONE

DI B

ASE

(PIROCLASTITI)

Poiché il DM88 non differenziava i valori di FS in funzione dell’estensione dell’indagine, il valore della Rcal (e quindi di Qamm/V) non variava (nell’esempio, 191 kN/m3 per il PAT, 366 kN/m3 per il PST). Il DM08, invece, premia l’indagine consentendo di riferirsi nel progetto ad una Rd maggiore (e quindi di Ek/V) al crescere del numero di verticali indagate. Nell’esempio: 1,7/1,5 = 1,13




SONDAGGIO € /ml € 50,00 SONDAGGIO € /ml € 50,00

ml 25 € 1.250,00 ml 25 € 1.250,00

VERTICALI n. 1 € 1.250,00 VERTICALI n. 5 € 6.250,00

SPT cadauna € 65,00 SPT cadauna € 65,00

n° SPT/sondaggio 8 € 520,00 n° SPT/sondaggio 8 € 520,00

n° SPT 8 € 520,00 n° SPT 40 € 2.600,00

COSTO INDAGINE € 1.770,00 COSTO INDAGINE € 8.850,00

n° pali PAT 121 n° pali PAT (-13%) 107 (1,5/1,7)

L [m] 24 L [m] 24

d [m] 0,5 d [m] 0,5

costo € /ml € 150,00 costo € /ml € 150,00

Ltot [m] 2904 Ltot [m] 2568

COSTO PALI € 435.600,00 COSTO PALI € 385.200,00

COSTO TOTALE € 437.370,00 COSTO TOTALE € 394.050,00

RISPARMIO -€ 43.320,00




2

,minmis

1

media,mis

k

R;

RminR

COMMENTO A differenza del D.M. 11 marzo 1988, che già premiava esplicitamente i maggiori oneri da sopportare per l’esecuzione di prove di carico su pali pilota attraverso la riduzione del coefficiente di sicurezza globale da 2.5 a 2 (incremento del 25% sul massimo carico applicabile in condizioni di esercizio), le NTC consentono un “premio” crescente al crescere del numero di prove eseguite fino a un massimo del 40%

Lo stesso vale se la valutazione della resistenza è effettuata a partire dai risultati di prove di carico statico di progetto




COMMENTI Con il D.M. 88, l’esecuzione di una prova di carico di progetto su palo pilota

consentiva: a) la riduzione del numero di pali e, quindi, del costo totale della fondazione

b) una proporzionale riduzione dei tempi di esecuzione, con ovvii vantaggi

c) una progettazione più affidabile in quanto basata sulla misura diretta del

carico limite




PARADOSSALMENTE, AL CRESCERE DEL NUMERO DI PROVE DI PROGETTO, SI

RIDUCEVANO I VANTAGGI ECONOMICI (PUR AUMENTANDO L’AFFIDABILITÀ)

COMMENTI Con il D.M. 88, l’esecuzione di una prova di carico di progetto su palo pilota

consentiva: a) la riduzione del numero di pali e, quindi, del costo totale della fondazione



carico limite




COMMENTI Anche con le NTC l’esecuzione di prove di carico di progetto su pali pilota

consente: a) la riduzione del numero di pali e, quindi, del costo totale della fondazione



carico limite

MA, IN MANIERA RAZIONALE, INTRODUCE UN MECCANISMO DI “PREMIALITÀ” CUI CORRISPONDE

ANCHE UN AUMENTO DI AFFIDABILITÀ




Ovviamente se il numero di pali che andrà a costituire la palificata di fondazione è ridotto, la riduzione del numero di pali strettamente necessario conseguente all’incremento di Rd può non risultare conveniente dal punto di vista economico (ma rimane il vantaggio tecnico). Al contrario, se il numero di pali è elevato anche il vantaggio economico è garantito, tanto più quanto maggiore è il numero di prove disponibili.




Viene inoltre riconosciuta la possibilità non solo di eseguire (ovviamente non erano vietate dal D.M. 11 marzo 1988 !!) ma soprattutto di utilizzare i risultati di prove di carico dinamico di progetto, seguendo la stessa procedura ma con valori diversi dei coefficienti

6

,minmis

5

media,mis

k

R;

RminR

COMMENTO I coefficienti sono più alti di quelli relativi alle prove statiche perché l’interpretazione delle prove dinamiche non è diretta ma passa attraverso complesse modellazioni matematiche e assunzioni varie circa il comportamento del palo e soprattutto del terreno interessato.




La procedura di valutazione della resistenza di progetto Rd passa attraverso l’applicazione di coefficienti parziali che possono operare sia sulla resistenza caratteristica totale Rk,t (in tal caso si applicano i valori dei coefficienti t) sia sulle resistenze caratteristiche lungo la superficie laterale (Rk,s) e alla base (Rk,b), applicando in tal caso i rispettivi coefficienti s e b.

b

b,k

s

s,k

d

t

t,k

d

RRR oppure

RR




CLASSIFICAZIONE DEI PALI

- GEOMETRIA (piccolo, medio, grande diametro)

- MATERIALE (acciaio, cemento armato, legno, misto)

- EFFETTI PRODOTTI SUL TERRENO




CLASSIFICAZIONE DEI PALI

- GEOMETRIA (piccolo, medio, grande diametro)

- MATERIALE (acciaio, cemento armato, legno, misto)

- EFFETTI PRODOTTI SUL TERRENO

METODO DI INSTALLAZIONE




PALI A SPOSTAMENTO DI TERRENO (O INFISSI) PALI AD ASPORTAZIONE DI TERRENO (O TRIVELLATI) PALI “INTERMEDI” (AD ELICA CONTINUA, CFA)

CLASSIFICAZIONE DEI PALI METODO DI INSTALLAZIONE



Battuto.exetrivellato2.exeCFA.exehttp://www.ordineingegnerilaspezia.it/index.php

È EVIDENTE CHE, A PARTIRE DALLO STATO TENSIONALE GEOSTATICO ESISTENTE NEL TERRENO ALLA GENERICA PROFONDITÀ PRIMA DELL’ESECUZIONE DEL PALO: - UN PALO A SPOSTAMENTO DI TERRENO DETERMINA UN INCREMENTO DI STATO TENSIONALE NELLE IMMEDIATE VICINANZE DEL PALO (INCREMENTO DI K)

- UN PALO AD ASPORTAZIONE DI TERRENO DETERMINA UNA RIDUZIONE DI STATO TENSIONALE NELLE IMMEDIATE VICINANZE DEL PALO (RIDUZIONE DI K)




È ALTRESÌ EVIDENTE CHE, INDIPENDENTEMENTE DAL METODO DI INSTALLAZIONE DEL PALO, IL VALORE DEL COEFFICIENTE DI

ATTRITO tg ALL’INTERFACCIA TRA PALO E TERRENO DIPENDERÀ DALLA RUGOSITÀ DEL MATERIALE DI CUI É COSTITUITO IL PALO.

(tg)acciaio < (tg)cls prefabbricato < (tg)cls gettato in opera




Degli effetti prodotti sul terreno circostante già se ne tiene conto in sede di valutazione della Resistenza di calcolo Rcal.

Allora perché le NTC forniscono valori diversi a seconda del tipo di palo ?




Degli effetti prodotti sul terreno circostante già se ne tiene conto in sede di valutazione della Resistenza di calcolo Rcal.

Allora perché le NTC forniscono valori diversi a seconda del tipo di palo ?

Perché è diverso il grado di affidabilità del

processo costruttivo e del tipo di controllo che è possibile eseguire




ESEMPIO Palo prefab. in acciaio infisso / Palo trivellato in c.a. gettato in opera





Palo prefab. in acciaio infisso - geometria certa - prodotto in stabilimento (controllo di processo; qualità) - non necessità del sostegno del foro (assenza di fanghi bentonitici, …) - impossibilità di interruzione di continuità lungo il fusto - l’infissione avviene sempre attraverso la sequenza delle stesse operazioni - ……





Palo trivellato in c.a. gettato in opera - geometria del palo coincidente con quella del foro (?) - gettato in opera (dal basso verso l’alto ? Continuità delle operazioni di getto ? Qualità del cls? Disposizione delle gabbie di armatura ? …) - sostegno del foro (qualità dei fanghi bentonitici e loro corretto utilizzo, estrazione della tubazione di rivestimento, …) - pulizia del fondo foro prima del getto (formazione di un cuscinetto di detriti di perforazione altamente comprimibile) - interruzioni “locali” nella continuità del palo lungo il fusto (ad es., sgrottamenti del terreno) - ……




FLUIDO

ACQUA

BENTONITE

POLIMERI

ARIA COMPRESSA

a. Nel corso della trivellazione si immette nel foro un fluido costituito da acqua e bentonite (FB), garantendo una quota superiore a quella della falda circostante

h

Sostegno del foro




FLUIDO

ACQUA

BENTONITE

POLIMERI

ARIA COMPRESSA

b. Per effetto del h, si innesca un moto di filtrazione dal foro verso l’esterno …..

h

Sostegno del foro




FLUIDO

ACQUA

BENTONITE

POLIMERI

ARIA COMPRESSA

b. Per effetto del h, si innesca un moto di filtrazione dal foro verso l’esterno che comporta il deposito delle particelle di bentonite sulle pareti, fino a formare una pellicola (cake) impermeabile

h

Sostegno del foro




FLUIDO

ACQUA

BENTONITE

POLIMERI

ARIA COMPRESSA

c. Grazie alla presenza del cake, il fluido all’interno è ora in grado di esercitare una pressione stabilizzante di tipo idrostatico

h

Sostegno del foro




FLUIDO

ACQUA

BENTONITE

POLIMERI

ARIA COMPRESSA

AVVERTENZE - È NECESSARIO CHE IL FANGO NON SI

“APPESANTISCA”, IL CHE RENDE NECESSARIA LA CONTINUA CIRCOLAZIONE DEL FANGO E LA PULIZIA ATTRAVERSO UNA VASCA DI DECANTAZIONE E RIGENERAZIONE

- È OPPORTUNO CHE IL FANGO AGISCA PER IL TEMPO STRETTAMENTE NECESSARIO AD EVITARE CHE SI FORMI UN CAKE TROPPO SPESSO

Sostegno del foro




Q

qs

qb

s’vo

s’vo

s’h s’h qs,lim


Esclusivamente legato alle proprietà all’interfaccia palo-terreno




Q

qs

qb

s’vo

s’vo

s’h s’h qs,lim


Esclusivamente legato alle proprietà all’interfaccia palo-cake




0 0.4 0.8 1.2

= slim/s'v

Pali trivellati in c.a. gettati in opera D = 0.914 m L = 10 m

bentonite cake < 1 mm

polimeri no cake

bentonite cake 10 mm

Ata e O’Neill (1997)

Effetti sulla resistenza laterale




Al termine della trivellazione è indispensabile procedere ad una accurata rimozione dei detriti di perforazione presenti al fondo foro onde evitare la presenza di un “cuscinetto” di materiale rimaneggiato altamente compressibile che, di fatto, annulla il contributo alla punta

Pulizia del fondo foro




PERCHÉ IL PALO AD ELICA CONTINUA (CFA) È “INTERMEDIO” ?




ESEMPIO Palo trivellato in c.a. gettato in opera / Palo CFA

- geometria del palo coincidente con quella del foro (?) - gettato in opera (dal basso verso l’alto ? Continuità delle operazioni di getto ? Qualità del cls? Disposizione delle gabbie di armatura ? …) - sostegno del foro (qualità dei fanghi bentonitici e loro corretto utilizzo, estrazione della tubazione di rivestimento, …) - pulizia del fondo foro prima del getto (formazione di un cuscinetto di detriti di perforazione altamente comprimibile) - interruzioni “locali” nella continuità del palo lungo il fusto (ad es., sgrottamenti del terreno) - ……

-la geometria dell’elica è verificabile - gettato in opera (sempre dal basso verso l’alto) - sostegno del foro non necessario - pulizia del fondo foro non necessaria - ……


1.0 F 1.3 Approccio 1.C2

Approccio 2 1.3 F 1.5




Ed Rd EEk (Rcal)/(iR) Rcal/Ek EiR FS = Qlim/Qmax


m in m a x m in m a x m in m a x m in m ax

2 , 2 4 3 ,5 4 2 ,3 7 3 ,3 2 1 ,6 0 2 ,9 1 1 ,6 9 2 , 7 3

2 , 0 3 3 ,2 0 2 ,0 9 2 ,9 3 1 , 4 5 2 ,6 4 1 ,5 0 2 , 4 2

2 , 1 7 3 ,4 3 2 ,2 8 3 ,1 9 1 ,5 5 2 ,8 2 1 ,6 3 2 , 6 3

A 1 .C 2 A 2

V E R T IC A L I IN D A G A T E P R O V E D I C A R IC O

A 1 .C 2 A 2

VALORE MEDIO 2,7 (DM 88 FS = 2,5)

VALORE MEDIO 2,1 (DM 88 FS = 2,0)


TRIV INF CFA


2 , 2 4 3 ,5 4 2 ,3 7 3 ,3 2 1 ,6 0 2 ,9 1 1 ,6 9 2 , 7 3

2 , 0 3 3 ,2 0 2 ,0 9 2 ,9 3 1 , 4 5 2 ,6 4 1 ,5 0 2 , 4 2

2 , 1 7 3 ,4 3 2 ,2 8 3 ,1 9 1 ,5 5 2 ,8 2 1 ,6 3 2 , 6 3

A 1 .C 2 A 2


A 1 .C 2 A 2


Pali trivellati (di incerta esecuzione) in presenza di una sola verticale indagata (modesta conoscenza del sottosuolo) e soggetti a carichi esclusivamente (?) permanenti non portati e variabili (aleatori)

TRIV INF CFA


2 , 2 4 3 ,5 4 2 ,3 7 3 ,3 2 1 ,6 0 2 ,9 1 1 ,6 9 2 , 7 3

2 , 0 3 3 ,2 0 2 ,0 9 2 ,9 3 1 , 4 5 2 ,6 4 1 ,5 0 2 , 4 2

2 , 1 7 3 ,4 3 2 ,2 8 3 ,1 9 1 ,5 5 2 ,8 2 1 ,6 3 2 , 6 3

A 1 .C 2 A 2


A 1 .C 2 A 2


Pali trivellati (di incerta esecuzione) in presenza di una sola verticale indagata (modesta conoscenza del sottosuolo) e soggetti a carichi esclusivamente (?) permanenti non portati e variabili (aleatori)

Pali infissi (di più affidabile esecuzione) in presenza di almeno 5 prove di carico a rottura (ridondante misura diretta della resistenza) e soggetti a carichi esclusivamente permanenti strutturali (certi)

TRIV INF CFA


2 , 2 4 3 ,5 4 2 ,3 7 3 ,3 2 1 ,6 0 2 ,9 1 1 ,6 9 2 , 7 3

2 , 0 3 3 ,2 0 2 ,0 9 2 ,9 3 1 , 4 5 2 ,6 4 1 ,5 0 2 , 4 2

2 , 1 7 3 ,4 3 2 ,2 8 3 ,1 9 1 ,5 5 2 ,8 2 1 ,6 3 2 , 6 3

A 1 .C 2 A 2


A 1 .C 2 A 2

Il livello di sicurezza implementato nelle NTC è “mediamente” equivalente a quello formalmente presente nel DM88.




Il livello di sicurezza implementato nelle NTC è “mediamente” equivalente a quello formalmente presente nel DM88. L’approccio è totalmente diverso in quanto cerca di separare le fonti di incertezza trattandole singolarmente attraverso specifici valori dei coefficienti da applicare in una procedura chiara e ben descritta.




Il livello di sicurezza implementato nelle NTC è “mediamente” equivalente a quello formalmente presente nel DM88. L’approccio è totalmente diverso in quanto cerca di separare le fonti di incertezza trattandole singolarmente attraverso specifici valori dei coefficienti da applicare in una procedura chiara e ben descritta. In tutti quei casi in cui vi è carenza di indagini o carenza di prove di carico di progetto, le NTC inducono ad una progettazione più cautelativa (maggiori valori del coefficiente di sicurezza equivalente)




Il livello di sicurezza implementato nelle NTC è “mediamente” equivalente a quello formalmente presente nel DM88. L’approccio è totalmente diverso in quanto cerca di separare le fonti di incertezza trattandole singolarmente attraverso specifici valori dei coefficienti da applicare in una procedura chiara e ben descritta. In tutti quei casi in cui vi è carenza di indagini o carenza di prove di carico di progetto, le NTC inducono ad una progettazione più cautelativa (maggiori valori del coefficiente di sicurezza equivalente) Laddove invece vi sia stato uno sforzo sia in fase di indagine sia in fase di verifica delle valutazioni di progetto attraverso prove di carico, le NTC adottano un criterio di “premialità” che solo apparentemente restituisce livelli di sicurezza più bassi. In realtà il progetto è più affidabile.






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