analisi e progettazione delle...
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Struttura del corsoStruttura del corso
VERIFICA FINALELezione 11Ottimo progettuale
Lezione 10Carico limite di piastre su pali
Giovedì06.03.08
Esercitazione 3Piastre su pali in condizioni di esercizio
Lezione 9Criteri innovativi di progettazione
Lezione 8Comportamento di pali in gruppo
Giovedì28.02.08
Esercitazione 2Fondazioni su pali
Lezione 7Pali soggetti a carico trasversale
Lezione 6Sperimentazione su pali
Giovedì21.02.08
Esercitazione 1Fondazioni superficiali
Lezione 5Pali soggetti a carico assiale
Lezione 4Fondazioni superficiali (2)
Giovedì14.02.08
Lezione 3Fondazioni superficiali (1)
Lezione 2Quadro normativo di riferimento
Lezione 1Criteri generali di progettazione
Giovedì07.02.08
15.00 – 17.3012.30 – 13.3010.30 – 12.00
ANALISI E PROGETTAZIONE DELLE FONDAZIONIANALISI E PROGETTAZIONE DELLE FONDAZIONI
Università degli Studi di Napoli Federico IISeconda Università degli Studi di NapoliUniversità degli Studi di SalernoUniversità degli Studi di Napoli ParthenopeUniversità degli Studi del Sannio
Università degli Studi Roma La Sapienza
Dottorato di Ricerca in Ingegneria Geotecnica
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Rqqlim BNFDNFq ⋅γ⋅⋅⋅+⋅γ⋅⋅= γγ 21
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
- Scelta dell’angolo di attrito ϕ
- Influenza della comprimibilità
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Scelta dell’angolo di attrito ϕ
Nel campo 0 ≤ σ ≤ (σ’ff)crit teoria della dilatanza di Rowe (1962)
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Scelta dell’angolo di attrito ϕ
La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p’f è
ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da
Bolton (1986): ϕ - ϕcv = m·IR IR = DR·[(Q – ln(p’f)]
DR = densità relativaIR = indicatore di dilatanzam = coefficienteQ = ln(σR,p)σR,p = resistenza a rottura delle particelle, in kPa
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Scelta dell’angolo di attrito ϕ
La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p’f è
ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da
Bolton (1986): ϕ - ϕcv = m·IR IR = DR·[(Q – ln(p’f)]
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Scelta dell’angolo di attrito ϕ
La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p’f è
ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da
Bolton (1986): ϕ - ϕcv = m·IR IR = DR·[(Q – ln(p’f)]
m = 3 in condizioni triassialim = 5 in condizioni di deformazione piana
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Scelta dell’angolo di attrito ϕ
La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p’f è
ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da
Bolton (1986): ϕ - ϕcv = m·IR IR = DR·[(Q – ln(p’f)]
Correlazioni con risultati di prove in sito (CPT, SPT, …)
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Scelta dell’angolo di attrito ϕ
La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p’f è
ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da
Bolton (1986): ϕ - ϕcv = m·IR IR = DR·[(Q – ln(p’f)]
Jamiolkowski et al. (2003)
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎣
⎡
⋅⋅=
1C'00
c
2 pC
qlnC1DR
qc, p’0 in kPa
C0 = 300; C1 = 0,46; C2 = 2,96
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Scelta dell’angolo di attrito ϕ
La dipendenza di ϕ dal livello di tensione media a rottura p’f è
ben descritta dalla relazione semi-empirica suggerita da
Bolton (1986): ϕ - ϕcv = m·IR IR = DR·[(Q – ln(p’f)]
Per assegnati valori di ϕcv e DR, la tensione media a rottura p’f
può determinarsi in base alla relazione (De Beer, 1967):
43q
sen11
tg11p
'volim
2'f
σ⋅+⋅
ϕ+⋅
ϕ+=
σ’vo = tensione verticale efficace geostatica al piano di posa
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
Procedura iterativa per la determinazione di qlim
1. Dalle indagini: ϕcv, DR, QDalla geometria del problema: m
2. Scelta di un valore ϕ1 di primo tentativo
3. Formula trinomia per qlim
4. Determinazione di p’f:
5. Determinazione di IR: IR = DR·[(Q – ln(p’f)]
6. ϕ2 = ϕcv + m·IR
43q
sen11
tg11p
'volim
2'f
σ⋅+⋅
ϕ+⋅
ϕ+=
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Fondazioni superficiali su terreni granulari (c=0; ϕ≠0)
- Scelta dell’angolo di attrito ϕ
- Influenza della comprimibilità
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Carico limite delle fondazioni superficiali
Meccanismo di rottura: generale o per punzonamento
Generalmente si sviluppa in terreni sufficientemente rigidi, a comportamento fragile; la rottura può essere rapida e catastrofica
Generalmente si sviluppa in terreni comprimibili, a comportamento duttile; la rottura è caratterizzata da un progressivo aumento dei cedimenti
Q
w
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Carico limite delle fondazioni superficiali
Q
w
0
25
50
75
100
125
150
0 5 10 15 20 25 30Load [MN]
w [c
m]
BR=18m
PIASTRA
Prova in centrifuga
E’ necessario fissare un valore del cedimento al quale ritenereconvenzionalmente raggiunta una condizione di collasso
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Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Carico limite delle fondazioni superficiali
SPERIMENTAZIONE
vera grandezzaBustamante & Gianeselli, 1985Franke, 1991Alsamman, 1995
camera di calibrazioneGhionna et al., 1994Jamiolkowski & Sarri, 2000Fioravante, 1994Fioravante et al., 1995Jamiolkowski et al., 2003
centrifugaMurff et al., 1992
ANALISI NUMERICHE
Frydman & Burd, 1997Salgado & Lee, 1999Sarri, 2001Potts & Zdravkovic, 2001Erickson & Drescher, 2002
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Carico limite delle fondazioni superficiali
SPERIMENTAZIONECentrifuga (Murff et al., 1992)
w = cedimentoα = coefficiente (= 4 per sabbie sciolte, ϕ ∼ 33°)
(= 26 per sabbie dense, ϕ ∼ 39°)
[ ]D/wcirclecirclequ e1DN
21wNq α−
γ −⋅⋅γ⋅⋅+⋅γ⋅=
DN21hNq circlecircle
qlim ⋅γ⋅⋅+⋅γ⋅= γ
TEORIAfondazione circolare di diametro D a profondità h dal p.c.
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
w/D = 10%
w/D = 5%
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0 5 10 15 20 25
D [m]
q u/q
lim
Carico limite delle fondazioni superficiali
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 w [m]
0 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 w [m]
h = 2 m; φ = 35°; γ = 18kN/m3
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Carico limite delle fondazioni superficiali
tratto da Randolph et al., 2003
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
w/D = 10%
w/D = 5%
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0 5 10 15 20 25
D [m]
q u/q
limCarico limite delle fondazioni superficiali
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 w [m]
0 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 w [m]
h = 2 m; φ = 35°; γ = 18kN/m3 w = 10 cm
↓
qmax/qlim ∼ 5%
↓
FS ∼ 20
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Carico limite delle fondazioni superficiali
E’ evidente che, per fondazioni su terreni granulari, spesso ilvero problema progettuale è la limitazione del cedimento
40.00 m 47.10 m
32.7
0 m
Tower U Tower A
Y3
Y2
benchmark for optical survey
86.5
0 m
Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992)
Centro Direzionale di NapoliHoliday Inn + Torre Uffici
2 torri H = 86,5 m
2 platee indipendenti: 40mx32,7m
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
40.00 m 47.10 m32
.70
m
Tower U Tower A
Y3
Y2
benchmark for optical survey
86.5
0 m
Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992)
q = Q/(BxL) = 0,16 MPa
qlim = 0,5 x Fγ x Nγ x γ x B ∼ 1,7 MPa
FS > 10
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ ⋅⋅⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ σ−⋅⋅⋅= C
7,0'vo321 IB
32qCCCw
w ∼ 200 mmpali
Carico limite delle fondazioni superficiali
40.00 m 47.10 m
32.7
0 m
Tower U Tower A
Y3
Y2
benchmark for optical survey
86.5
0 m
Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992)
pali CFA d = 0,6 m; L = 20 m
Qlim,S = 2,2 MNFSP = 2,5 (D.M. 11.03.1988, αPR = 1)QS = 0,9 MN
Nmin = 413 / 0,9 ∼ 470 pali
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Carico limite delle fondazioni superficiali
40.00 m 47.10 m
32.7
0 m
Tower U Tower A
Y3
Y2
benchmark for optical survey
86.5
0 m
Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992)
637 pali CFA d = 0,6 m; L = 20 m
Y2
Y3
0
5
10
15
20
25
30
35
0 10 20 30 40
w [
mm
]
distance across slab [ m ]
Cedimenti misurati
Analisi e progettazione delle fondazioniAversa, febbraio-marzo 2008
Alessandro MandoliniSeconda Università di Napoli
Carico limite delle fondazioni superficiali
40.00 m 47.10 m
32.7
0 m
Tower U Tower A
Y3
Y2
benchmark for optical survey
86.5
0 m
Un caso reale (Mandolini & Viggiani, 1992)
w inutilmente piccolo ? (max 32 mm)
FS inutilmente grande ??
FSPR = FSP + FSUR ∼ 14
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Struttura del corsoStruttura del corso
VERIFICA FINALELezione 11Ottimo progettuale
Lezione 10Carico limite di piastre su pali
Giovedì06.03.08
Esercitazione 3Piastre su pali in condizioni di esercizio
Lezione 9Criteri innovativi di progettazione
Lezione 8Comportamento di pali in gruppo
Giovedì28.02.08
Esercitazione 2Fondazioni su pali
Lezione 7Pali soggetti a carico trasversale
Lezione 6Sperimentazione su pali
Giovedì21.02.08
Esercitazione 1Fondazioni superficiali
Lezione 5Pali soggetti a carico assiale
Lezione 4Fondazioni superficiali (2)
Giovedì14.02.08
Lezione 3Fondazioni superficiali (1)
Lezione 2Quadro normativo di riferimento
Lezione 1Criteri generali di progettazione
Giovedì07.02.08
15.00 – 17.3012.30 – 13.3010.30 – 12.00
ANALISI E PROGETTAZIONE DELLE FONDAZIONIANALISI E PROGETTAZIONE DELLE FONDAZIONI
Università degli Studi di Napoli Federico IISeconda Università degli Studi di NapoliUniversità degli Studi di SalernoUniversità degli Studi di Napoli ParthenopeUniversità degli Studi del Sannio
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Dottorato di Ricerca in Ingegneria Geotecnica