presentazione di powerpoint fondazioni... · 2015-01-07 · pali di fondazione = elementi...
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Pali di fondazione = elementi strutturali in grado di trasferire il carico applicato alla loro sommità a strati di terreno più profondi e resistenti
Si ricorre a fondazioni su pali quando:
Non è possibile realizzare fondazioni superficiali per scadenti caratteristiche dei terreni
È necessario limitare i cedimenti
È necessario trasmettere i carichi a strati non interessati da erosione (es. fondazioni in alveo)
È necessario assorbire carichi orizzontali
È necessario assorbire carichi di trazione
È necessario costruire strutture off-shore
È necessario consolidare fondazioni esistenti
FONDAZIONI SU PALI A.A. 2014-2015 15.12.2014
FONDAZIONI SU PALI A.A. 2014-2015 15.12.2014
Vesic 1977
FONDAZIONI SU PALI A.A. 2014-2015 15.12.2014
Vesic 1977
FONDAZIONI SU PALI A.A. 2014-2015 15.12.2014
Vesic 1977
I pali possono essere classificati in base a:
Modalità di trasferimento del carico al terreno
Materiale costituente il palo
Modalità esecutive
Le modalità esecutive influiscono sulla capacità portante dei pali perché influiscono sullo stato tensionale e le proprietà meccaniche del terreno
Si distinguono:
PALI INFISSI (per vibrazione, battitura, tecniche combinate): realizzati senza asportazione di terreno (pali a spostamento)
PALI TRIVELLATI: pali eseguiti con asportazione di terreno (pali a sostituzione)
FONDAZIONI SU PALI A.A. 2014-2015 15.12.2014
PALI INFISSI: l’istallazione di un palo infisso in un terreno a grana grossa induce addensamento del terreno adiacente al palo, con incremento di stato tensionale
In un terreno a grana fine, l’infissione avviene in condizioni non drenate con distorsione del terreno a volume costante, spostamento del terreno lateralmente e verso l’alto e sviluppo di forti pressioni interstiziali e conseguente riduzione delle tensioni orizzontali efficaci all’interfaccia
Segue una fase di consolidazione con dissipazione delle Δu, aumento delle tensioni orizzontali fino a valori uguali o superiori al valore iniziale e riduzione dell’indice dei vuoti
PALI TRIVELLATI: lo scavo del foro provoca detensionamento del terreno con rigonfiamento e aumento del contenuto d’acqua
La fase di getto del cls ripristina solo in parte lo stato tensionale originario
FONDAZIONI SU PALI A.A. 2014-2015 15.12.2014
È definita come somma della portata limite di base Qb e della portata limite per attrito laterale Qs
CONDIZIONE DI EQUILIBRIO Qt + Wp = Qb + Qs
Con W = peso del palo Le componenti Qb e Qs sono assunte indipendenti anche se la loro mobilitazione richiede spostamenti relativi palo-terreno molto diversi La suddivisione del carico tra le componenti dipende da: Geometria del palo (snellezza L/D) Caratteristiche del terreno lungo il fusto e
alla base Metodo installazione Carico applicato e tempo trascorso
dall’applicazione
CAPACITÀ PORTANTE DI UN PALO A.A. 2014-2015 15.12.2014
CAPACITÀ PORTANTE DI UN PALO A.A. 2014-2015 15.12.2014
Curve di trasferimento per pali trivellati in argilla (Reese e O’Neill 1989)
D = diametro del palo
𝑄𝑆
𝑄𝑆,𝑙𝑖𝑚
CAPACITÀ PORTANTE DI UN PALO A.A. 2014-2015 15.12.2014
Curve di trasferimento per pali trivellati in sabbia (Reese e O’Neill 1989)
D = diametro del palo
PALI IN TERRENI FINI - Qb A.A. 2014-2015
15.12.2014
La portata di base di un palo in un terreno fine è in genere valutata in riferimento alla condizione non drenata:
Qb = qb,lim Ab = (cu Nc + σv0)Ab
Ab = area della base del palo
σv0 = tensione verticale totale agente alla base del palo
Nc = 9
Attenzione: per le argille consistenti, fessurate, se il valore di cu è determinato da prove Tx, il valore della capacità portante deve essere corretto con il coefficiente:
Rc = (D + 0.5)/2D < 1 per pali infissi
Rc = (D + 1)/(2D + 1) < 1 per pali trivellati
PALI IN TERRENI FINI - Qs A.A. 2014-2015
15.12.2014
La portata per attrito laterale è tradizionalmente espressa in tensioni totali:
Qs = qs,lim As = (α cu)As
As = area della superficie laterale del palo
α = coefficiente empirico dipendente dal tipo di argilla, dal metodo di installazione del palo, dal materiale del palo, ecc
Pali trivellati in argilla OC: la qs è governata dal terreno rammollito del terreno all’interfaccia del palo provocato dallo scarico tensionale: α = 0.3 – 06, valore medio α = 0.45 (Skempton 1969, da 25 prove di carico su pali trivellati)
Pali infissi (Olson e Dennis 1982) Pali trivellati (Stas e Kulhavy (1984)
PALI IN TERRENI FINI - Qs A.A. 2014-2015
15.12.2014
In generale i valori di α riportati in letteratura sono molto dispersi, l’approccio in tensioni totali risulta quindi inadeguato
Inoltre le condizioni non drenate generate dall’installazione sono limitate ad un volume di terreno ridotto intorno al palo e i gradienti sono così elevati che le Δu si dissipano rapidamente, molto prima che il palo sia caricato
Infine in fase di carico, la rottura è confinata in una zona di spessore modesto e si può pensare avvenga in condizioni drenate per effetto del rapido smaltimento delle Δu
Approccio in tensioni efficaci:
τs = σ’h tanδ’ = K σ’v tanδ’
σ’h = tensione orizzontale efficace agente sul palo durante la fase di applicazione del carico
δ’ = angolo di attrito palo – terreno
K = coefficiente di spinta
PALI IN TERRENI FINI - Qs A.A. 2014-2015
15.12.2014
PALI INFISSI IN TERRENI NC
Burland (1973): il limite inferiore di K è il valore a riposo agente prima dell’istallazione del palo
τs = K0 σ’v0 tanδ’ = (1 – senφ’) σ’v0 tanδ’
Assumendo δ’ = φ’
τs = (1 – senφ’) tanφ’ σ’v0
Facendo riferimento alla tensione verticale efficace media lungo la profondità di infissione del palo:
τs = β σ’v0m
Per φ’ = 20 – 30° -> β = 0.24 – 0.29
PALI IN TERRENI FINI - Qs A.A. 2014-2015
15.12.2014
PALI INFISSI – PROVE DI CARICO IN ARGILLE TENERE (Burland 1973)
Le misure sperimentali confermano l’affidabilità dell’approccio in tensioni efficaci con β variabile tra 0.24 e 0.4 (il valore di K corretto è leggermente superiore a K0)
PALI IN TERRENI FINI - Qs A.A. 2014-2015
15.12.2014
PALI INFISSI– PROVE DI CARICO IN ARGILLE OC (Burland 1973)
Assumendo:
K = K0,NC(OCR)0.5
si ottiene un limite inferiore della portata per attrito laterale
PALI IN TERRENI FINI - Qs A.A. 2014-2015
15.12.2014
In caso di pali più lunghi di 20 – 30 m, β diminuisce all’aumentare della lunghezza
PALI INFISSI IN TERRENI NC
(Meyerhof 1976)
60 m
30 m
PALI IN TERRENI FINI - Qs A.A. 2014-2015
15.12.2014
PALI TRIVELLATI – PROVE DI CARICO IN ARGILLA OC (Burland 1973)
Assumendo:
K = K0,NC(OCR)0.5
si ottiene un limite superiore della portata per attrito laterale
Visti gli effetti del detensionamento prodotto dallo scavo e del successivo aumento delle tensioni orizzontali dovuto al getto, Fleming et al. (1985) consigliano di assumere
K =(1 + 2K0)/2
PALI INFISSI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qb A.A. 2014-2015
15.12.2014
PORTATA DI BASE
qb,lim = Nqσ’v0
σ’v0 = tensione verticale efficace iniziale alla quota della punta del palo
Nq = fattore di capacità portante (dipende dalle caratteristiche meccaniche del terreno, dalla profondità relativa L/D e dal meccanismo di rottura alla punta)
A.A. 2014-2015 15.12.2014
Il valore di Nq è fortemente variabile
Per φ’ = 35° -> Nq = 55 – 500
Inoltre, per un dato Nq, la qb,lim dovrebbe crescere linearmente con la profondità
I risultati sperimentali mostrano invece la tendenza a crescere fino a un valore asintotico (al crescere della profondità diminuisce la dilatanza e diminuisce l’angolo di resistenza al taglio)
PALI INFISSI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qb
A.A. 2014-2015 15.12.2014
Procedura iterativa (Fleming et al. 1985)
1. da φ’ si stima Nq secondo Berezantzev (1961)
2. si valuta la tensione efficace di rottura:
p’f = σ’v0(Nq)0.5
3. si stima l’angolo di resistenza al taglio secondo Bolton (1986):
φ’ = φ’cv+3[DR(10-lnp’)-1]
4. Si calcola di nuovo qb,lim fino a convergenza
PALI INFISSI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qb
A.A. 2014-2015 15.12.2014
In alternativa si ricorre a metodi basati sui risultati delle prove in sito
Meyerhof (1976) per terreni omogenei:
qb,lim = qc = 0.4 NSPT (MPa)
In terreni stratificati occorre tener conto degli effetti scala:
PALI INFISSI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qb
A.A. 2014-2015 15.12.2014
Per strati di sabbia non omogenei mediare i valori di qc misurati tra le quote poste 4D sopra la punta e 1D sotto la punta
PALI INFISSI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qb
A.A. 2014-2015 15.12.2014
PORTATA LATERALE
Per pali di lunghezza L < 15 – 20D
qs = σ’h tanδ’ = K σ’v tanδ’
σ’h = tensione orizzontale efficace agente sul palo dopo l’installazione del palo
δ’ = angolo di attrito palo – terreno (δ’/φ’ = 1 per pali in cls gettati in opera, δ’/φ’ = 0.5-0.9 per pali in acciaio)
K = coefficiente di spinta, funzione dell’addensamento della sabbia e dal metodo di installazione del palo
Può essere prossimo a KP in superficie e inferiore a K0 in prossimità della punta
PALI INFISSI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qs
A.A. 2014-2015 15.12.2014
PORTATA LATERALE
Per pali di lunghezza L > 20D, Myerhof (1976):
qs,lim = 2NSPT (kPa)
Oppure De Beer (1985):
qs,lim = qc/200 se qc > 20 MPa
qs,lim = qc/150 se qc < 10 MPa
PALI INFISSI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qs
A.A. 2014-2015 15.12.2014
PORTATA DI BASE
La qb è mobilitata per cedimenti molto superiori a quelli dei pali infissi -> non è possibile definire una qlim ma una q corrispondente ad un prefissato cedimento (in genere s/D = 0.05)
Cedimento relativo
qb,t/qb,i
0.05 0.15 – 0.21
0.1 0.3 – 0.5
0.25 0.5 – 0.7
∞ 1
PALI TRIVELLATI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qb
A.A. 2014-2015 15.12.2014
PORTATA DI BASE Jamiolkowski e Lancellotta (1998):
qc = resistenza alla punta da CPT, mediata entro 2D al di sotto della punta del palo
PALI TRIVELLATI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qb
A.A. 2014-2015 15.12.2014
PORTATA LATERALE
Dipende fortemente dalle modalità esecutive del foro e dalle caratteristiche del cls
qs,lim = βσ’vo < 200 kPa
β = 1.5 – 0.245(z)0.5
z = profondità in m
Oppure
qs = σ’h tanδ’ = K σ’v tanδ’
Con K = 2/3K0 – K0
PALI TRIVELLATI IN TERRENI A GRANA GROSSA - Qs
PALI ATTRITO NEGATIVO A.A. 2014-2015
15.12.2014