presentazione di powerpoint - fondazioni profonde... · non è possibile realizzare fondazioni...

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


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)


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


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


Curve di trasferimento per pali trivellati in argilla (Reese e O’Neill 1989)

D = diametro del palo

𝑄𝑆

𝑄𝑆,𝑙𝑖𝑚


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

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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

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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)


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


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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


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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)


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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


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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


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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

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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)

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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


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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:


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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


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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

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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

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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

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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

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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

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