Diapositiva 1 - Ordine degli ingegneri di Bolzano

Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche,
dimensionamento e collaudo
Relatori:
Prof. Ing. Paolo Simonini
Dott. Ing. Diego Bellato
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Normativa:
Normativa Tecnica di riferimento nazionale: D.M. 14 gennaio 2008
Circolare applicativa 2 febbraio 2009
Normativa Tecnica di riferimento europeo:
Eurocodice 7 – Geotechnical Design
EN 1536:2010:
Bored Piles
EN 12063:2000: Sheet-Pile Walls
EN 12699:2000: Displacement Piles
EN 14199:2005: Micropiles
Prof. Ing. Paolo Simonini
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Scopo:
• trasmettere i carichi in profondità fino a raggiungere strati di terreno con migliori
caratteristiche meccaniche;
• limitare i cedimenti di fondazioni poste su strati compressibili;
• migliorare le caratteristiche di strati di terreno di modeste caratteristiche
meccaniche;
• resistere a sollecitazioni orizzontali e momenti rilevanti (strutture a traliccio, offshore
...);
• resistere ad azioni di sollevamento di una fondazione;
• aumentare la sicurezza delle fondazioni quando esse possono essere soggette a
erosione.
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Premesse:
“Il progetto di una fondazione su pali deve comprendere:
1. la scelta del tipo di palo e delle relative tecnologie e modalità di esecuzione;
2. il dimensionamento dei pali e delle relative strutture di collegamento,
tenendo conto degli effetti di gruppo tanto nelle verifiche SLU quanto nelle verifiche
SLE.
Le indagini geotecniche […] devono essere dirette anche ad accertare la fattibilità e
l’idoneità del tipo di palo in relazione alle caratteristiche dei terreni e delle acque
presenti nel sottosuolo.” [§6.4.3 D.M. 14 gennaio 2008]
Casi particolari:
Fondazioni miste a platea su pali (interazione o meno tra terreno, pali e platea)
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1 - Scelta del tipo di palo, della relativa
tecnologia e modalità esecutive
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normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
1 - Scelta del tipo di palo, della relativa tecnologia e modalità esecutive
Si dovrà prendere in considerazione:
• le condizioni geologiche ed idrogeologiche del sito, inclusa la presenza di possibili ostacoli nel sottosuolo;
• le tensioni generate durante l’installazione;
• la possibilità di preservare e controllare l’integrità dei pali installati;
• gli effetti indotti dal metodo e dalla sequenza di installazione su pali già realizzati e su strutture adiacenti;
• le tolleranze entro cui si possano ritenere la procedura di installazione idonea;
• gli effetti negativi prodotti da agenti aggressivi presenti nel sottosuolo;
• l’eventuale collegamento tra acquiferi posti a profondità diverse;
• il trasporto e la movimentazione dei pali;
• gli effetti della costruzione dei pali sugli edifici circostanti.
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EC 7
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Dovrà essere prestata attenzione quindi a:
• la spaziatura dei pali in gruppo;
• gli spostamenti e le vibrazioni indotte su strutture adiacenti dovute all’installazione;
• il tipo di martello o vibratore utilizzato;
• le sollecitazioni dinamiche generate durante l’infissione;
• per pali trivellati con circolazioni di fanghi, la necessità di mantenere la pressione del fluido ad un livello
tale da assicurare la stabilità delle pareti del foro ed evitare il sifonamento della base;
• la pulizia della base e, talvolta, delle pareti del foro, specialmente con bentonite, per rimuovere detriti;
• l’instabilità locale del fusto durante l’iniezione, che può causare inclusioni di terreno;
• l’ingresso di terreno/acqua nella sezione da gettare e possibili perturbazioni dovute al deflusso della falda;
• l’effetto di assorbimento di acqua dal cls da parte dei livelli di sabbia non satura circostante il fusto;
• l’influenza ritardante degli agenti chimici nel sottosuolo;
• la compattazione del terreno dovuta all’installazione dei pali infissi;
• le alterazioni delle condizioni originali del sottosuolo dovute alla perforazione del fusto di un palo.
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Classificazione comune dei pali di fondazione
• In funzione del materiale di cui sono costruiti:
o pali di legno
o pali di acciaio
o di calcestruzzo prefabbricati
o di calcestruzzo gettato in opera
• In funzione delle dimensioni:
o pali di piccolo diametro (d<25 cm)
o pali di medio diametro (25d80 cm)
o pali di grande diametro (d>80 cm)
• Rispetto alle tecnologie esecutive:
o Pali battuti (senza asportazione di terreno);
o Pali trivellati (con asportazione di terreno);
o Pali ad elica continua (CFA – Continuous Flight Auger)
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Pali battuti
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Pali battuti:
• In calcestruzzo prefabbricati
• In acciaio
• Battuti in calcestruzzo gettato in opera
• Vibrati in calcestruzzo gettato in opera
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Pali trivellati e
pali ad elica continua
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Pali trivellati:
• Pali trivellati ordinari
• Pali trivellati di grande diametro
• Pali ad elica continua (CFA)
• Pali a spostamento laterale (FDP)
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Pali trivellati ordinari
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Pali trivellati ordinari
Circolazione
diretta
Circolazione
inversa
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Pali trivellati di grande diametro
• Pali di diametro compreso tra 0,8÷3 m, di
solito realizzati con rivestimento del foro.
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Pali trivellati di grande diametro
Dimostrazione: perforazione con bucket
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Pali trivellati di grande diametro
• Il rivestimento può essere vibrato;
• Possono essere previsti allargamenti localizzati
del fusto (underreaming device).
Applicazioni
• Elementi di fondazione per carichi verticali;
• Elementi di fondazione per muri di sostegno;
• Elementi a sostegno di scavi;
• Protezione contro il sollevamento;
• Stabilità dei pendii;
• Energy piles.
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Energy pile
Nelle nuove costruzioni il sottosuolo più
prossimo alla superficie può essere utilizzato
per il controllo della climatizzazione degli
ambienti interni all’edificio.
Il sottosuolo è, in questo caso, trattato alla
stregua di una riserva di calore/freddo.
Utilizzando elementi statici necessari per la
stabilità della struttura, come ad esempio i pali
di fondazione, è possibile sfruttare le risorse
geotermiche del sito.
Le condotte di scambio termico sono ancorate
direttamente alla gabbia di armatura.
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Pali ad elica continua (CFA)
1. La perforazione viene eseguita avanzando nel terreno, sotto l’azione di
una forza assiale e di una coppia, una trivella ad elica continua con
l’asta centrale cava chiusa con una punta a perdere.
2. Alla profondità desiderata si inizia il getto di cls in pressione dall’asta
cava centrale. Contemporaneamente si solleva la trivella ruotandola
lentamente nel senso dell’avanzamento
3.
Infine, ultimata la
fase di getto, si
inserisce nel foro
realizzato la gabbia
di armatura.
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Pali a spostamento laterale (FDP)
I pali FDP (Full Displacement Pile) sono realizzati mediante spinta e
rotazione, evitando eccessivi rumori/vibrazioni. ∅ ca. 300÷700 mm
L’utensile FDP standard è costituito da una robusta asta centrale
necessaria al convogliamento del cls fino alla punta.
Principio: l’utensile di perforazione (elica rotante) disgrega il terreno che
viene costipato all’intorno del foro dal “displacement body”.
Gli elementi di perforazione e
compattazione
possono
avere lunghezze diverse.
Le punte sono intercambiabili
e possono essere predisposte
per diversi tipi di denti e di
configurazione di flange.
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Posizionamento
della punta
dell’utensile al
centro del palo.
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Si ruota e si spinge
l’utensile nel
terreno, scavato e
compattato
lateralmente
La prolunga
delle aste
telescopiche
permettono di
aumentare di
12 m la prof.
Giunti alla
profondità di
progetto si inizia il
getto e si procede
all’estrazione
dell’utensile
Inserimento a spinta dell’armatura
nel calcestruzzo fresco
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Pali a spostamento laterale (FDP)
I pali FDP (Full Displacement Pile) possono essere di tipo:
• Standard – armatura posta in opera per gravità nel foro gettato
• Lost Bit (punta a perdere) – armatura fissata alla punta a perdere e inserita, quindi, prima del getto del
palo.
Vantaggi:
• Incremento di capacità portante (qs,TRIV ≤ qs,FDP ≤ qs,BATT);
• Assenza di vibrazioni;
• Minima quantità di materiale di risulta.
DETTAGLIO
“PUNTA A PERDERE”
PALO CFA
MATERIALE
DI RISULTA
PALO FDP
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Micropali
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Classificazione dei micropali (FHWA – U.S.A.):
• In base allo scopo progettuale:
o Caso 1: micropali caricati direttamente / armatura in grado di resistere alla
maggior parte del carico applicato.
o Caso 2: elementi di rinforzo del terreno per ottenere un sistema composito
rinforzato micropali – terreno in grado di resistere ai carichi esterni
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CASO 2
CASO 1
applicati.
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Classificazione dei micropali (FHWA – U.S.A.):
• In base alla modalità esecutiva:
o A: micropali ottenuto mediante colatura a gravità del fusto
o B: miscela iniettata a debole pressione durante il sollevamento del rivestimento
o C: miscela di 1° fase + successiva iniezione in
pressione (> 1 Mpa) senza otturatore
(I.G.U. – Iniezione Globale Unica)
o D: miscela di 1° fase + successiva iniezione ad
alta pressione (2÷8 Mpa) con otturatore
(I.R.S. – Iniezione Ripetuta Selettiva)
OSS: per la C e la D è previsto l’inserimento di apposite
tubazioni valvolate (anche lo stesso tubo di armatura)
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Aspetti tecnologici:
• Perforazione: per le operazioni di perforazione può essere impiegata qualunque
metodologia o attrezzatura che sia in grado di garantire la stabilità del
foro e di evitare danneggiamenti all’ambiente circostante.
La tecnica adottata dovrà essere scelta in funzione della possibilità di
raggiungere i requisiti di resistenza ed affidabilità previsti.
• Posizionamento armatura: il posizionamento degli elementi di rinforzo segue
solitamente una procedura standardizzata, sebbene
diverse nazioni utilizzino classificazioni, dimensioni e
configurazioni differenti.
• Getto/Iniezione: Il processo di getto/iniezione può essere condotto attraverso
diverse tecnologie e modalità. Da esso dipendono la buona riuscita
ed il soddisfacimento dei requisiti di progetto previsti.
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Perforazione:
• fluidi di circolazione (aria in roccia, fanghi bentonitici;
sconsigliata in genere l’acqua)
• perforazione solitamente eseguita a rotazione con
carotaggio continuo
• possibilità di operare in spazi ristretti con attrezzatura
appositamente concepite.
Per
diminuire
ulteriormente
gli
ingombri,
le
attrezzature hanno il gruppo costituito dalla trave
guida, dalla tavola rotary e dai relativi comandi
separato dal gruppo motore (semplicità e sicurezza)
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Perforazione:
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Armatura:
• barre di armatura per c.a.
• barre in acciaio ad alta resistenza con
filettatura continua (e.g. Dywidag)
• barre cave di acciaio ad alta resistenza
con filettatura continua (e.g. Ischebeck)
• armatura tubolare in acciaio
OSS: possibilità di accoppiamento tra elementi
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Getto/Iniezione:
• Fase di maggiore importanza per la realizzazione del micropalo: la miscela iniettata
o deve garantire il trasferimento dei carichi al terreno;
o costituisce parte integrante della sezione resistente del micropalo;
o deve costituire una protezione dell’armatura nei confronti della corrosione;
o può estendersi al di là del perimetro del foro (impregnazione, compattazione e/o
fessurazione).
• La miscela (solitamente acqua-cemento) deve essere caratterizzata da:
o elevata resistenza e stabilità (rapporto a/c pari a ca. 0.4÷0.5);
o facilità di pompaggio (eventuale aggiunta di agenti superfluidificanti);
o aggiunta di bentonite, solo nel caso di miscele primarie (micropali I.G.U. o I.R.S.)
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Getto/Iniezione:
• Garantire integrità del palo nelle zone di trasferimento → iniezione a rifiuto
• Se si verificano perdite:
o utilizzare un riempitivo (e.g. sabbia – diametro max dei grani 2 mm)
o iniezione preliminare seguita da riperforazione e successiva iniezione in pressione
Obiettivo dell’iniezione:
Aumentare significativamente le dimensioni del
fusto del palo attraverso una serie di sbulbature
ottenute a piccolo interasse che, nel loro insieme,
costituiscono il mezzo per compattare, se
possibile, il terreno circostante e trasferire i
carichi. Evitare formazione di claquage.
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Iniezione a bassa pressione tramite rivestimento:
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Iniezioni selettive:
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Tipologia C/D:
• Tipologia C → unica iniezione su tutte le valvole
pressioni di 1 MPa al bocca-foro
• Tipologia D → iniezioni selettive, anche ripetute
pressioni: 2÷8 MPa – 3/4 iniezioni
POSSIBILI CONFIGURAZIONI PER MEZZO DELLE
QUALI POSSONO ESSERE REALIZZATI MICROPALI
CON LA TIPOLOGIA
D (I.R.S.)
INTERASSE VALVOLE NON RITORNO: 30÷50 CM
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2 – Dimensionamento dei pali
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Stati limite:
“Nelle verifiche di sicurezza devono essere presi in considerazione tutti i meccanismi di
stato limite ultimo, sia a breve che a lungo termine.” (D.M. 2008)
SLU di tipo GEOTECNICO (GEO):
1. collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi assiali;
2. collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi trasversali;
3. stabilità globale.
L’EC7 indica per ciascuno dei primi 2 SLU di tipo geotecnico ulteriori SLU da considerarsi:
Carichi assiali
• collasso del singolo palo;
• collasso della palificata;
• collasso o danni alla sovrastruttura dovuti a
cedimenti assoluti o differenziali eccessivi
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Carichi trasversali → si divide in
• Pali corti: collasso x rotazione o traslazione;
• Pali lunghi: collasso x flessione (snervam.)
Deve essere considerato effetto di gruppo.
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Stati limite:
SLU di tipo STRUTTURALE (STR):
1. raggiungimento della resistenza dei pali;
2. raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali.
L’EC7 suggerisce alcune delle situazioni, se non adeguatamente previste ed analizzate,
potrebbero inficiare l’affidabilità dei pali installati (e.g. condizioni avverse del sottosuolo,
presenza di massi, trasporto e movimentazione dei pali prefabbricati ecc..) e prevede inoltre
che:
• i pali snelli attraversanti strati di materiale soffice o acqua devono essere verificati contro
carico di punta, a meno che tali pali non siano confinati da terreni con una resistenza al taglio
non drenata rappresentativa eccedente i 10 kPa.
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Stati limite:
SLE:
1. eccessivi cedimenti o sollevamenti;
2. eccessivi spostamenti trasversali.
L’EC7 fornisce ulteriori precisazioni a seconda dello stato limite ultimo considerato:
Carichi assiali
• per pali installati in terreni mediamente
addensati o con punta posta in strati
resistenti, i coefficienti di sicurezza usati per
le analisi agli SLU sono sufficienti a prevenire
il verificarsi degli SLE;
• la stima dei cedimenti deve includere sia il
palo singolo che la palificata nel suo insieme;
• l’analisi deve includere la valutazione anche
dei cedimenti differenziali.
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Carichi trasversali → l’analisi deve considerare
• la rigidezza del terreno nei vari strati;
• La rigidezza flessionale dei singoli pali;
• Il vincolo al collegamento palo-struttura;
• Gli effetti di gruppo;
• Effetti di carichi ciclici o inversioni di carico.
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SLU di tipo GEOTECNICO
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Verifiche:
• Le verifiche devono essere effettuate tenendo conto dei valori dei coefficienti
parziali riportate nelle Tab. 6.2.I (azioni), 6.2.II (materiali) e 6.4.II (resistenze),
seguendo almeno uno dei due approcci:
1. Approccio 1
• Combinazione 1: (A1+M1+R1) – verifiche STR
• Combinazione 2: (A2+M1+R2) – verifiche GEO
2. Approccio 2:
(A1+M1+R3) – no gR per STR
OSS: nella normativa la combinazione 2
dell’approccio 1 è riportata in modo
errato, cioè (A2+M2+R2)
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Osservazioni:
“In ogni caso […] fra le azioni permanenti deve essere incluso il peso proprio del palo e
l’effetto di attrito negativo” (D.M. 2008)
“In principle Fc,d should include the weight of the pile itself and Rc,d should include the
overburden pressure of the soil at the foudation base. However these two items may
be disregarded if they cancel approximately. They need not cancel if:
- downdrag is significant;
- the soil is very light;
- the pile extends above the surface of the ground.” (EC7)
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Resistenza dei pali ad azioni assiali:
• Il valore di progetto Rd della resistenza si ottiene a partire dal valore caratteristico
Rk, applicando i coefficienti parziali gR della Tab. 6.4.II.
• La resistenza caratteristica Rk del palo singolo può essere dedotta da:
A. risultati di prove di carico statico di progetto su pali pilota;
B. metodi di calcolo analitici, dove Rk è calcolata a partire da parametri geotecnici o
con l’impiego di relazioni empiriche che utilizzano
direttamente i risultati di prove in sito (CPT, SPT ecc…);
C. risultati di prove dinamiche di progetto, ad alto livello di deformazione, eseguite
su pali pilota
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Resistenza dei pali ad azioni assiali:
• Il valore caratteristico Rk della resistenza a compressione del palo, Rc,k , o a trazione,
Rt,k , è dedotto dai corrispondenti valori Rc,m o Rt,m , ottenuti elaborando i risultati di:
A. una o più prove di carico statiche di progetto;
B. una o più verticali di indagine, da cui si ricavano i parametri geotecnici (solo
quelle spinte ad una profondità superiore alla lunghezza dei pali);
C. una o più prove di carico dinamiche di progetto.

 Rc ,m media Rc ,m min 

Rc ,k  min 
;

i
 j 


OSS: premiata la numerosità
degli accertamenti!!!

 Rt ,m media Rt ,m min 

Rt ,k  min 
;





i
j


i pari a 1, 3, 5
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j pari a 2, 4, 6
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Resistenza dei pali ad azioni trasversali:
• valgono le stesse indicazioni fornite per il calcolo del valore della resistenza di
progetto di pali soggetti ad azioni assiali, applicando però i coefficienti parziali gT
forniti in Tab. 6.4.IV.
• nel caso in cui la resistenza Rtr,k caratteristica sia valutata a partire dalla resistenza
Rtr,m misurata nel corso di prove di carico statico su pali pilota, è necessario che
l’azione sia della stessa intensità e direzione di quella di progetto;
• la resistenza dell’intera fondazione su pali deve essere valutata tenendo conto delle
condizioni di vincolo alla testa dei pali determinate dalla struttura di collegamento.
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B. Metodi di calcolo analitici
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Metodi di calcolo analitici:
• Formule statiche - carichi assiali:
o metodo a e b;
o metodo di Bustamante e Doix per micropali (I.G.U. e I.R.S.)
• Formule statiche - carichi trasversali:
o Metodo di Broms
• Metodi empirici basati sui risultati di prove in situ:
o prova CPT (Metodo di Bustamante e Gianeselli);
o prova SPT
• Metodi empirici:
o Metodo b di Reese e successivi sviluppi
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Formule statiche – carichi assiali
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Fondazioni profonde:
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Metodo a e b:
Qu = Qb + Qs = Ab∙qb + As∙qs
Capacità portante limite:
dove Qb e Qs sono, rispettivamente, la capacità portante ultima di punta e per attrito laterale.
Resistenza alla punta:
• Condizioni drenate:
Termine trascurabile in terreni granulari!!!
qb = c’∙Nc + s ’vL∙Nq
c’ = coesione; s’vL = tensione efficace geostatica alla profondità L;
Nc e Nq fattori di capacità portante
OSS: Esistono numerosi approcci per il calcolo di Nq
• Condizioni non drenate:
qb = cu∙Nc + szL = 9∙cu + szL
cu = coesione non drenata; szL = tensione geostatica totale alla prof. L
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Fondazioni profonde:
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Resistenza alla punta in terreni granulari – fattore Nq
Lo schema maggiormente accreditato è quello proposto da Berezantsev (1961):
La resistenza di punta non cresce linearmente con la
profondità, ma si mantiene costante al di sotto di una
profondità critica.
Berezantsev giustifica il fenomeno con la presenza di
un effetto silo, per il quale la tensione alla punta è
minore di quella litostatica.
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Fondazioni profonde:
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Resistenza alla punta in terreni granulari – fattore Nq
Nq dipende dall’angolo d’attrito del terreno alla punta f’ e
f ' progetto 
dal rapporto L/D.
Si considera solitamente:
f '40
pali
palibattuti
battuti
2
pali trivellat
trivellati i
f ' progetto  f '3 pali
Nq* corrisponde
ad un w/D = 5%
f’ progetto
Nel caso di pali trivellati lo sviluppo della capacità portante
di base è ritardato rispetto a quella per attrito laterale
(spostamenti w pari al 25% del diametro del palo).
f’ progetto
Prof. Ing. Paolo Simonini
Per tale ragione si è soliti usare un fattore Nq* < Nq
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Resistenza per attrito laterale
• Condizioni drenate:
qs = K∙s ’z∙tand = b ∙s ’z
K = coefficiente di spinta orizzontale; s ‘z = tensione geostatica efficace verticale presente alla
quota media dello strato considerato; d = angolo d’attrito all’interfaccia palo-terreno
K - terreno
sciolto
K - terreno
denso
tand
Battuto in acciaio (profilato)
0.7
1.0
tan20°
Battuto in cls prefabbricato
1.0
2.0
tan(¾ f’)
Battuto in cls gettato in opera
1.0
3.0
tanf’
1-senf’
K0=1-senf’
tanf’
0.7
0.9
tanf’
Palo
Trivellato
Con elica continua
(Da Viggiani, 1999)
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Resistenza per attrito laterale
• Condizioni non drenate:
qs = a ∙ cu
a = coefficiente di adesione; cu = resistenza al taglio non drenata
Palo
Valore di cu
Valore di a
Battuto
cu25
25<cu<70
cu70
1.0
1-0.011(cu-25)
0.5
Trivellato
cu25
25<cu<70
cu70
0.7
0.7-0.008(cu-25)
0.35
(Da Viggiani, 1999)
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Bustamante e Doix per micropali:
Capacità portante limite:
Qu = Qs = As∙qs = p ∙Ds∙Ls∙qs
dove Ds è il diametro efficace o reso del micropalo → Ds = j ∙ Dd
con j = parametro amplificativo del diametro nominale del foro
Dd = diametro nominale del foro
Ls è la lunghezza del tratto di micropalo connessa al terreno
qs è la resistenza unitaria ad attrito laterale all’interfaccia paloterreno, i cui valori sono riportati in diagrammi distinti in base al
tipo di terreno e in funzione della resistenza del terreno, espressa
dal valore della pressione limite della prova pressiometrica o
dalla resistenza alla penetrazione ricavata con prove SPT.
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Bustamante e Doix per micropali
VALORI DEL FATTORE AMPLIFICATIVO j
IN FUNZIONE DEL TIPO DI MICROPALO
(I.G.U. O I.R.S.) E DEL TIPO DI TERRENO
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Bustamante e Doix per micropali:
VALORI DELLA RESISTENZA PER ATTRITO
LATERALE qs IN FUNZIONE DEL TIPO DI
MICROPALO (I.G.U. O I.R.S.), DEL TIPO
DI TERRENO E DEI DATI DI PROVA IN SITU
DISPONIBILI
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Bustamante e Doix per micropali:
VALORI DELLA RESISTENZA PER ATTRITO
LATERALE qs IN FUNZIONE DEL TIPO DI
MICROPALO (I.G.U. O I.R.S.), DEL TIPO
DI TERRENO E DEI DATI DI PROVA IN SITU
DISPONIBILI
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Formule statiche – carichi trasversali
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Broms:
Ipotesi:
• palo immerso in terreno omogeneo (coesivo/granulare);
• interfaccia palo-terreno di tipo rigido-plastico;
• comportamento flessionale del palo di tipo rigido-plastico;
• distribuzione iniziale delle tensioni assialsimmetrica;
• se palo soggetto a spostamento d → risultante reazioni ≠ 0
• risultante dipende solo da D;
(Da Viggiani, 1999)
• distribuzione delle tensioni nel terreno
soggetto all’azione orizzontale differenziato
a seconda della tipologia di terreno.
OSS: fenomeno di rottura tridimensionale
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Terreni coesivi:
Pali liberi di ruotare in testa:
• Palo corto:
2
2
H
L 2e 
Le
e

L
e
 9 1,5     9 2    4    4
 6  4,5
2
d d 
dd
d
cu d

d 
d 

M max
H  H
e





1
,
5
cu d 3 cu d 2  18 cu d 2 d

(Da Viggiani, 1999)
• Palo lungo:
2
e
H
e 2 My

e


9
1
,
5


9

3

 2,25


 
2
3
d
d 9 cu d
cu d
d 

OSS: la lunghezza del palo deve essere almeno tale da avere
Mmax = My; lunghezze maggiori non portano a benefici.
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Terreni coesivi:
Pali impediti di ruotare in testa:
• Palo corto:
H
L

 9   1,5 
2
cu d
d

M max  H 0,5 L  0,75 d 
• Palo intermedio:
2
H
4 My
L

 L


9

1
,
5

9
2

 4,5


 
3
d
d
9
cu d 2
c
d


 
u
• Palo lungo:
My
H


13
,
5

182
,
25

36
cu d 2
cu d 3
(Da Viggiani, 1999)
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Terreni granulari:
Pali liberi di ruotare in testa:
• Palo corto:
d
L

 
k p g d 3 2 e  L   d 
H
3
M max
L
 L

 
k p g d 4 2 L  e   d 
3
e

L
  0,544

L



2
L

e


(Da Viggiani, 1999)
• Palo lungo:
e
H
  0,544
k p g d 3  d
kp g d3
H

My

 kp g d 4

OSS: l’equazione è di 3° grado nel parametro H/(kp∙g ∙d3);
la lunghezza del palo deve essere almeno tale da avere
Mmax = My; lunghezze maggiori non portano a benefici.
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Terreni granulari:
Pali impediti di ruotare in testa:
• Palo corto:
H  1,5 L2 k p g d
M max 
2
HL
3
• Palo intermedio:
H
1

kp g d3 2
2
My d
 L
  
kp g d 4 L
d 
• Palo lungo:

My
H
3  3,676


kp g d3
kp g d 4





2
(Da Viggiani, 1999)
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodi empirici basati
sui risultati di prove in situ
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Bustamante e Gianeselli (metodo LCPC):
Capacità portante limite: Qu = Qb + Qs = Ab∙qb + As∙qs
Resistenza alla punta:
qb = kc∙qca
dove:
kc (qc) = fattore di capacità portante
qca
= resistenza alla punta corretta
qca è il valore medio di
qc valutato in uno strato
di spessore 2a, essendo
a = 1,5·D, che si estende
nell’intervallo (z-a; z+a)
a cavallo della punta del
palo.
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Bustamante e Gianeselli (metodo LCPC):
Resistenza laterale:
qs = qc /aLCPC
dove:
qc
= resistenza alla punta (CPT)
aLCPC = coefficiente di aderenza
aLCPC dipende dal tipo
di palo e dal tipo di
terreno.
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
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4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Da prove SPT (Poulos, 1989):
Capacità portante limite: Qu = Qb + Qs = Ab∙qb + As∙qs
Resistenza alla punta:
qb = M∙NSPT
dove
NSPT = resistenza penetrometrica
dinamica;
M = fattore moltiplicativo
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
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3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Da prove SPT (Poulos, 1989):
Resistenza laterale:
qs = h + l∙NSPT
dove
NSPT = resistenza penetrometrica
dinamica;
h, l = fattori empirici
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodi empirici
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo b di Reese – pali di grande diametro in terreni granulari:
Capacità portante limite: Qu = Qb + Qs = Ab∙qb + As∙qs
Resistenza laterale:
qs = b (z)∙s ’z
b = 1.5 – 0.245 ∙ z 0.5
con 0.25 ≤ b ≤ 1.2
Formulazione di O’Neill e Reese (1999)
b = 1.5 – 0.24 ∙ z 0.5
0.25 ≤ b ≤ 1.2
N60 ≥ 15
b = (N60 /15)∙(1.5 – 0.24 ∙ z 0.5) 0.25 ≤ b ≤ 1.8
N60 < 15
OSS: - dopo 26 m b resta costante e pari a 0.25
- se NSPT < 15, b deve essere moltiplicato per N60 /15
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo b – pali di grande diametro in terreni ghiaiosi (Rollins et al., 2005)
0.0
Resistenza laterale:
qs = b (z)∙s ’z
b (-)
2.0
1.0
3.0
4.0
0
5
b = 1.5-0.135∙z0.5
con 0.25 ≤ b ≤ 1.2
% ghiaia < 25%
b = 2.0-0.0615∙z0.75 con 0.25 ≤ b ≤ 1.8
b = 3.4∙e-0.0265∙z
con 0.25 ≤ b ≤ 3.0
ghiaia 25-50%
% ghiaia > 50%
Profondità (m)
10
15
20
OSS: - valori molto più elevati in terreni prevalentemente
ghiaiosi;
- massimo valore di b imposto pari a 3.0.
Prof. Ing. Paolo Simonini
25
30
0
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2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Palificate
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Gruppi di pali e fondazioni miste a platea su pali – D.M. 2008
• Le verifiche dovrebbero essere condotte a partire da risultati di analisi di interazione
tra terreno, fondazione costituita da pali e struttura di collegamento, che portino alla
determinazione dell’aliquota dell’azione trasferita dalla platea e dai pali.
• Se si trascura l’interazione → verifiche condotte solo sui pali (§6.4.3.1 e §6.4.3.2)
• Assumendo che solo la platea trasferisca carichi al suolo → Pali riduttori di cedimento
• Se non di trascura interazione → verifiche della fondazione mista (§6.4.3.3 e §6.4.3.4)
o Approccio 2
o Nelle verifiche agli SLU GEO, la resistenza della fondazione mista si potrà ottenere
da analisi di interazione o sommando le rispettive resistenze caratteristiche e
applicando alla resistenza totale
il coefficiente di capacità portante (R3)
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Gruppi di pali e fondazioni miste a platea su pali – EC7
• Verifiche condotte in riferimento sia al palo singolo che al gruppo di pali e al terreno
inglobato dalla palificata → resistenza di progetto sarà la minore tra le due
• La resistenza del gruppo di pali può essere calcolata come un unico palo di grande D
• Se i pali sono collegati da una struttura rigida:
ocapacità di ridistribuzione dei carichi tra i pali;
ocollasso potrà avvenire solo se un numero significati di pali collasserà
• Se i pali sono collegati da una struttura flessibile:
ola resistenza del palo più debole influenza la possibilità di collasso della struttura
• Attenzione ai pali collocati sul bordo della platea
• Deve essere presa in considerazione una zona estesa diversi D sotto la base dei pali
• Punzonamento se è presente terreno soffice a meno di 4D dalla base del palo
Prof. Ing. Paolo Simonini
0
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali
• La zona di influenza del gruppo di pali è maggiore di quella del palo singolo
Prof. Ing. Paolo Simonini
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali
• Si ha interazione nelle seguenti condizioni:
o interasse tra i pali i < 3D
→ interazione;
o interasse tra i pali 3÷4D ≤ i ≤ 7D
→ interazione mitigata;
o interasse tra i pali i > 7÷8D
→ interazione assente
• Pali trivellati:
o capacità portante del gruppo di pali può essere minore di quella del singolo palo;
o ciò avviene soprattutto con apertura di fori di grande diametro → confinamento ridotto.
• Pali infissi:
o capacità portante del gruppo di pali generalmente maggiore di quella del singolo palo;
o ciò si verifica grazie all’effetto di costipamento laterale del terreno durante l’infissione;
o effetto tanto più significativo nei terreni di tipo granulare.
Prof. Ing. Paolo Simonini
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali
• Formulazione:
Qu,G = N∙EG∙Qu
N = numero pali nella palificata; Qu,G = carico limite della palificata; Qu = carico limite del palo
EG = efficienza della palificata:
m = n° di file con n = pali per ogni fila
• Per palificate in terreni incoerenti in genere
EG > 1
• Per palificate in terreni coesivi in genere
EG = 0.6÷0.7
Prof. Ing. Paolo Simonini
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali
• Metodo di Terzaghi – Peck per terreni coesivi
Qu,G = B1∙B2∙(Nc∙cu,base + g ∙L) + 2∙L (B1+B2)∙cu,lat
B1 > B2 : dimensioni in pianta del blocco di fondazione
Nc :
coefficiente di capacità portante
Nc,rett = Nc,∞ (0,2∙B2 / B1)
Prof. Ing. Paolo Simonini
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Calcolo della capacità portante dei gruppi di pali
• Schematizzazione per l’effetto di gruppo
Prof. Ing. Paolo Simonini
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
A. Prove di carico statiche
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Tipologie di prove di carico:
La normativa italiana, come l’EC7, distingue in:
• prove di carico di progetto su pali pilota:
o il carico è spinto fino a rottura del sistema (o comunque non inferiore a 2,5 volte il carico di
progetto) o ad un livello tale da consentire di ricavare significativi diagrammi degli
spostamenti in testa in funzione dei carichi e dei tempi;
o lo scopo è di verificare la capacità portante limite del palo;
o di solito sono eseguite su pali specifici, prima della realizzazione della palificata.
• prove di carico di verifica in corso d’opera:
o il carico è spinto fino a 1.5 volte il carico di progetto (1,2 se pali strumentati);
o lo scopo è quello di è quello di verificare la capacità portante in esercizio;
o eseguite su pali realizzati appartenenti alla fondazione.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Osservazioni:
• prove di carico di progetto su pali pilota:
o la resistenza del complesso palo-terreno è assunta pari al valore del carico applicato
corrispondente ad un cedimento/sollevamento della testa pari al 10% del diametro nel
caso di pali di piccolo e medio diametro (D < 80 cm) – stesso criterio EC7;
o se tali valori di spostamenti non sono raggiunti nel corso della prova, è possibile procedere
all’estrapolazione della curva sperimentale a patto che essa evidenzi un comportamento
del complesso palo-terreno marcatamente non lineare
o nel caso in cui si esegua una sola prova di carico statica di progetto, questa deve essere
ubicata dove le condizioni del terreno sono più sfavorevoli;
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Osservazioni:
• prove di carico di verifica in corso d’opera:
o il numero e l’ubicazione delle prove di verifica devono essere stabiliti in base all’importanza
dell’opera e al grado di omogeneità del terreno di fondazione;
o la stessa normativa stabilisce il numero minimo di prove da eseguirsi;
o Il numero può essere ridotto se si eseguono prove dinamiche e controlli sul 50% dei pali.
Normativa di riferimento:
• ASTM D 1143-81/1994: Standard Test Method for piles under static axial
compressive load
• ASTM D 3689-90/1995: Standard Test Method for individual piles under static axial
tensile load
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Prove di carico statiche:
• se la curva carico-cedimento presenta
un valore massimo ben definito, la
determinazione di Qu è ovvia;
• si può assumere che il carico Qu sia quello
corrispondente ad un determinato
cedimento della testa, e.g. pari a 0,1D per
i pali battuti o 0,25D per i pali trivellati.
La normativa EC7 individua come carico critico in compressione quello corrispondente
al cedimento alla testa del palo pari al 10% del diametro alla base del palo stesso.
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Interpretazione delle curve carico-spostamento:
Esistono diversi metodi che consentono di estrapolare dalla curva carico-spostamento
ottenuta da prove statiche non spinte sino alla rottura del sistema palo-terreno la
capacità portante ultima Qu:
• Metodo di Davidson (1972);
• Metodo di De Beer (1967);
• Metodo di Brinch-Hansen (1963) – criterio dell’80% e del 90%;
• Vander Veen (1953);
• Fuller e Hoy (1970);
• Butler e Hoy (1977);
• Chin (1970 e 1971)
• Fleming (1992) – Metodo Cemset
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Davidson:
propone come limite quello che eccede la
compressione elastica di 4 mm più 1/120 del
diametro del palo.
Metodo di De Beer:
pone i dati del grafico carico-spostamento in
scala doppio-logaritmica e definisce il carico
ultimo in corrispondenza dell’intersezione fra le
due rette che approssimano al meglio i punti
ottenuti .
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo Brinch-Hansen (80%):
prevede di diagrammare tra loro lo spostamento e il rapporto fra la radice quadrata dello
spostamento e il carico: i punti che si ottengono
si dispongono lungo una retta di equazione:

 C1  C2
P
Il carico ultimo è dato pertanto da:
Qu 
1
2 C1  C2
Metodo Brinch-Hansen (90%):
in un secondo metodo, propone come Qu quel
valore per cui il cedimento è doppio rispetto a
0,9 Qu (noto come il criterio del 90%).
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Vander Veen:
ipotizza vari valori di Qu e costruisce numerose
curve in un diagramma cedimenti – ln(1- P/Qu).
Il valore corretto è quello per cui la curva diventa
pressoché una linea retta.
Metodo di Fuller e Hoy:
determinano semplicemente Qu come il carico per
cui la curva carico/spostamento è tangente alla
linea di pendenza 0,14 mm/kN.
Metodo di Butler e Hoy:
modificano il metodo precedente definendo Qu
come il carico ottenuto dall’intersezione tra la linea
tangente parallela alla linea elastica e la linea di
pendenza 0,14 mm/kN.
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Chin:
Ipotizza un comportamento della curva caricospostamento di tipo iperbolico e che questa possa
essere approssimata dalla relazione:
w
 mwC
P
che si traduce in un diagramma spostamento –
spostamento/carico in una funzione lineare.
Dopo qualche dispersione iniziale, si possono
interpolare i dati con una retta di equazione y = ax
+ b, in cui Qu è dato dall’inverso della pendenza
(1/a). Generalmente si utilizza un valore ridotto di
un fattore pari a 0,9.
Il metodo può essere utilizzato per fini previsionali.
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Metodo di Fleming - CEMSET:
• metodo di tipo bi-iperbolico (separati i contributi
di punta ed attrito laterale);
• fa riferimento alla teoria elastica per il calcolo dei
cedimento (Randolph e Wroth, 1978);
• tiene conto dell’accorciamento elastico del palo;
• è un metodo previsionale;
• il metodo non fornisce come risultato il valore del
carico limite Qu, ma restituisce l’andamento della
curva carico-cedimento;
• 10
parametri
correlati
alla
configurazione
geotecnica del sito ed alla configurazione
dimensionale e meccanica del palo.
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
B. Esperienze in sito
Dott. Ing. Diego Bellato
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Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Ragioni alla base dello studio sperimentale
- Elevato impiego di micropali nelle opere di fondazione, consolidamento e rinforzo realizzate
nelle aree dell’Arco Alpino dovuto alle attrezzature di dimensioni contenute e facilmente
trasportabili.
- Tipologia “A” (micropali colati a gravità) spesso utilizzata per le fondazioni dei manufatti di
ingegneria stradale dell’area alpina.
- Condizioni stratigrafiche costituite da una miscela eterogenea di ghiaie, sabbie con limi e
argille inglobanti blocchi lapidei → terreni difficili da caratterizzare con prove in sito.
- Progettazione di micropali in tali contesti affetta da un notevole margine di incertezza
(tecnologia e caratterizzazione geotecnica del sito).
- Non esiste ancora un metodo di calcolo univoco per la progettazione dei micropali,
specialmente in terreni fortemente eterogenei come quelli presenti lungo l’Arco Alpino.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
B.1 Campo sperimentale di Spert
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
CPT 2
6
Fondazioni
profonde:
Palo
Palo
normativa, innovazioni
tecnologiche,
dimensionamento eDPSH
collaudo
T3
T1
7
Sondaggio
S2 con SPT
Sondaggio S1
con campioni
Presentazione
del campo prova
8
0
2
4
6
SEZIONE A-A
8m
- Sottosuolo costituito prevalentemente da terreno
0
CPT 1
Argille limose inorganiche
limose inorganiche
fine di natura
coesiva, sovrastantediArgille
depositi
granulari
ad alta plasticità
media plasticità
1
Limo argillosi inorganici e
in matrice limosa.
organici ad alta plasticità
2
Limo compatto con ghiaia
sub-angolare dispersa
Tout Venant a matrice
Limo argilloso-sabbioso
0
4
2
6
Profondità (m)
- 6 micropali test:
3 sub-angolare
a compressione,limosa
3 a etrazione.
sabbiosa
con ghiaia
8m
3
CPT 4
4
CPT 3
Palo
T2
5
CPT 2
6
3
N
T1
A
1
2
T3
7
T2
A
Palo
T3
Palo
T1
Sondaggio
S2 con SPT
Sondaggio S1
con campioni
8
0
4
CT1
C1
CT2
C3
: Micropali a compressione
: Micropali a trazione
: Micropali di contrasto
Dott. Ing. Diego Bellato
CT3
C2
DPSH
2
4
6
8m
CT4
: Prove CPT
: Prove DPSH
: Sondaggio con Prova SPT
: Sondaggio con prelievo campioni
indisturbati
0
2
Argille limose inorganiche
ad alta plasticità
Argille limose inorganiche
di media plasticità
Limo argillosi inorganici e
organici ad alta plasticità
Limo compatto con ghiaia
sub-angolare dispersa
Limo argilloso-sabbioso
con ghiaia sub-angolare
Tout Venant a matrice
limosa e sabbiosa
4
6
8m
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Caratterizzazione geotecnica
Prove in sito:
Composizione S1 (%)
0
- CPT;
0
- DPSH;
1
- SPT;
2
20
40
60
80
LP, w0, LL (%)
100
0 20 40 60
qc (MPa)
2
4
6
NSPT
8 10 12 14
NDPSH
cu (kPa) - Nk=15
15 30 45 20 40 60 80 40 80 120
w0
e di laboratorio :
- Classificazione (granulometrie,
limiti di Atterberg, w)
- TxUIU, TxCIU.
Parametri:
Profondità dal piano campagna (m)
Argilla
- Formazioni limose: cu=50÷100kPa
- Formazioni sabbiose-ghiaiose:
f’ = 42°
Dott. Ing. Diego Bellato
LP
3
LL
Limo
CPT4
4
Ghiaia
CPT3
5
CPT1
CPT2
6
7
Sabbia
8
>50
>50
9
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Micropali: dati di produzione
- Trivellazione con roto percussione in presenza di aria compressa, senza rivestimento
X [cm]
Y [cm]
Z [cm]
C1
705
40
665
-
C2
705
45
660
-
C3
705
40
627
38
T1
689
35
654
-
T2
596
34
562
-
T3
705
44
661
-
- Micropali colati con armatura tubolare in S355
øn = 127 mm, sp = 10 mm
- Barra Dywidag all’interno del tubolare øn = 32 mm
Tubo in PVC di
contenimento
Y
L [cm]
L
MICROPALO
Getto di
completamento
Armatura
tubolare in
acciaio
Z
- Altre dimensioni:
X
- Diametro del foro: 200 mm
Getto di prima
fase per la
creazione del
blocco di punta
d
D
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Prove di carico statiche a compressione:
Apparati di prova:
• Martinetto oleodinamico; contrasto con pali di
reazione a trazione
• Trave di contrasto: 2 HE500B affiancati (d = 100 mm)
Procedure di carico a compressione:
• procedura di carico rapida con cicli di carico/scarico
- incrementi pari al 25% del carico di esercizio presunto;
- ciascun incremento mantenuto fino a 8 mm/min;
- max durata dell’intervallo di carico: 30 min;
- scarico in corrispondenza di 1 e 1.5 volte il carico di
esercizio presunto;
- in scarico e ricarico, incrementi di entità doppia.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Prove di carico statiche a compressione:
Strumenti di misura:
• 3 comparatori centesimali analogici fissati mediante
elettrocalamite a 120° sull’armatura tubolare del
micropalo di prova e protetti dal sole al fine di
evitare errori dovuti a dilatazioni termiche
indesiderate.
• Misure riferite ad un telaio porta micrometri
posizionato in modo tale da non risentire degli
effetti legati all’esecuzione della prova.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Prove di carico statiche a trazione:
Apparato di prova:
2 UPN 350 affiancati (d = 100 mm)
Procedure di carico e strumenti di misura:
analoghi a quelli riportate per azioni di compressione
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Risultati Prove di carico - COMPRESSIONE
0
200
Carico (kN)
400
600
800
0
200
Carico (kN)
400
600
800
0
200
Carico (kN)
400
600
800
1000
0
raggiungimento dell'aderenza
limite all'interfaccia tra il
tubolare di armatura e la
miscela cementizia esterna
Cedimenti (mm)
2
4
6
8
10
12
Micropalo C1
Test a compressione
(non raggiunta la rottura)
Dott. Ing. Diego Bellato
Micropalo C2
Test a compressione
(raggiunta la rottura)
Micropalo C3 (punta)
Test a compressione
(raggiunta la rottura)
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Risultati Prove di carico - TRAZIONE
0
100
Carico (kN)
200
300
400 0
100
Carico (kN)
200
300
400 0
100
Carico (kN)
200
300
400
0
Spostamenti (mm)
2
4
6
8
10
12
Micropalo T1
Test a trazione
(raggiunta la rottura)
Dott. Ing. Diego Bellato
Micropalo T2
Test a trazione
(raggiunta la rottura)
Micropalo T3
Test a trazione
(raggiunto la rottura)
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Interpretazione curve carico-spostamento - QU
In generale Chin (90%) ha fornito valori coerenti con i carichi ultimi di prova.
Tra i vari metodi di interpretazione della curve carico-spostamento per la determinazione di QU,
il metodo CEMSET si è rivelato essere il più attendibile, permettendo inoltre la ricostruzione
dell’intero comportamento sotto carico. Davidson, De Beer e Butler & Hoy sono risultati i metodi
meno affidabili.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Interpretazione curve carico-spostamento - CREEP
Analisi del comportamento del micropalo T3 in prossimità del collasso
300 kN,325 kN: si osserva una velocità di deformazione accumulata sotto carico costante in
progressiva riduzione con il tempo (creep primario).
350 kN:
dopo una fase di creep primario, rapido aumento della velocità di deformazione
fino allo stato di rottura (creep terziario), senza creep secondario (velocità di
deformazione costante con il tempo).
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – TRASFERIMENTO DEL CARICO
Depurando le curve dagli accorciamenti/allungamenti elastici e ritenendo il sistema
sufficientemente rigido da trasmettere il carico alla punta fin dai primi spostamenti, è stato
possibile ottenere la ripartizione del carico tra attrito laterale e resistenza di punta del MP C2.
0
La componente di punta interviene anche per piccoli
100
200
Carico (kN)
300 400
matrice sabbiosa-limosa addensati a comportamento
Spostamento (mm)
resistenza presente alla punta (terreni ghiaiosi in
700
Contributo attrito
laterale
Contributo punta
Ricostruzione
micropalo C2
1
contribuendo fino ad un 35÷40% del carico limite.
ottime caratteristiche meccaniche di rigidezza e di
600
0
spostamenti nella risposta complessiva del palo,
La ragione di ciò risiede molto probabilmente nelle
500
2
3
4
dilatante).
5
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – COEFFICIENTE a
Dalle condizioni stratigrafiche pressoché omogenee è stato possibile ricavare, dai carichi ultimi
dei micropali a trazione, il coefficiente a spesso adottato nel calcolo della capacità portante dei
pali di fondazione con formule statiche.
La resistenza mobilitata, assumendo che il diametro
dei MP non aumentato per via della tecnica di
installazione (200 mm), ha portato ad un valore:
a = tlim / cu = 0,88.
… a partire da queste considerazioni è stato possibile calibrare le classiche formule statiche
utilizzate nella progettazione dei pali trivellati, ottenendo così un “metodo a e b corretto”.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – FATTORE DI CAPACITÀ PORTANTE
Il fattore di capacità portante solitamente utilizzato nella progettazione dei pali trivellati è quello
proposto da Berezantsev (1961). Esso tiene conto del cosiddetto effetto silos ed è riferito allo
spostamento critico della punta del palo pari al 5% del diametro (identificato come Nq*).
Dai una back-analysis dei dati sperimentali, si è
osservato come il fattore di capacità portante Nq* si
sia potuto far corrispondere ad uno spostamento
critico pari a solo il 2.5% della punta del micropalo.
Pertanto, per ottenere un carico riferito ad un
cedimento critico del 5%:
Nq’ = 1.6 · Nq*
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – FORMULE STATICHE
Solitamente nella progettazione geotecnica dei MP non si considera la resistenza di punta (e.g.
Bustamante e Doix).
1000
Metodo a e b corretto
Da curve sperimentali
Tenendo conto delle correzioni sulla
capacità portante per attrito laterale e di
carico in sito.
Qu (kN)
punta si sono ottenuti valori del carico
limite in linea con i risultati delle prove di
Bustamante
800
Bustamante e Doix per pali in
trazione non cautelativo in
tali contesti!!!
600
400
200
Previsione della Qu con formule statiche
“corrette” e confronto con Bustamante & Doix
0
C1
Dott. Ing. Diego Bellato
C2
C3
T1
0
T3
T2
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
B.2 Campo sperimentale di Listolade
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
6
Fondazioni
profonde:
7
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Sondaggio
S2 con SPT
Sondaggio
S1 con SPT
8
Presentazione del campo0 prova
2
4
6
8m
SEZIONE A-A
- Sottosuolo costituito da terreno Sabbia
fine densa
di enatura
ghiaia
Limo sabbioso con ghiaia
0
con ciottoli e massi inclusi
granulare, di origine
fluvio-glaciale e detritico.
Miscela di sabbia sciolta e
1
limo con ghiaia e ciottoli
- 6 micropali test: 3 a compressione, 3 a trazione.
2
4
6
Profondità (m)
0
2
8m
N
T3
3
4
Palo
T1
Palo
T2
Palo
T3
5
6
7
T1
A
T2
A
Sondaggio
S2 con SPT
Sondaggio
S1 con SPT
8
0
CT1
C1
CT2
C3
CT3
C2
2
4
8m
CT4
Sabbia densa e ghiaia
con ciottoli e massi inclusi
Limo sabbioso con ghiaia
: Reaction piles
: Compression piles
: Tension piles
: Boreholes with SPT Test
: Compression pile equipped with geotextile
Miscela di sabbia sciolta e
limo con ghiaia e ciottoli
0
Dott. Ing. Diego Bellato
6
N
2
4
6
8m
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Caratterizzazione geotecnica
Prove in sito:
- SPT;
e di laboratorio :
- Classificazione (granulometrie)
Stratigrafia:
1. Sabbia sciolta limosa con ghiaia
2. Ghiaia e pietrisco sabbioso densa
3. Sabbia limosa con ghiaia mediamente addensata
Layer
Description
From (m)
To (m)
f’p (°)
ID (%)
1
Silty sand
0.00
0.50
35
39.8
2
Sandy gravel
0.50
5.50÷6.00
43
78.1
3
Silty sand with gravel
5.50÷6.00
8.00
36
53.6
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Micropali: dati di produzione
- Trivellazione con roto percussione in presenza di aria compressa, senza rivestimento
X [cm]
Y [cm]
Z [cm]
C1
600
72
528
-
C2
600
77
523
-
C3
600
81
450
69
T1
600
72
528
-
T2
600
70
530
-
T3
600
45
555
-
- Micropali colati con armatura tubolare in S355
øn = 139.7 mm, sp = 10 mm
- Barra Dywidag all’interno del tubolare øn = 32 mm
Tubo in PVC di
contenimento
Y
L [cm]
L
MICROPALO
Getto di
completamento
Armatura
tubolare in
acciaio
Z
- Altre dimensioni:
X
- Diametro del foro: 200 mm
Getto di prima
fase per la
creazione del
blocco di punta
d
D
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Prove di carico statiche a compressione:
Apparati di prova:
• 2 martinetti oleodinamici; contrasto con pali di
reazione a trazione
• Trave di contrasto: 2 HE500B affiancati (d = 100 mm)
Procedure di carico a compressione:
• procedura di carico rapida con cicli di carico/scarico
- incrementi pari al 25% del carico di esercizio presunto;
- ciascun incremento mantenuto fino a 8 mm/min;
- max durata dell’intervallo di carico: 30 min;
- scarico in corrispondenza di 1 e 1.5 volte il carico di
esercizio presunto;
- in scarico e ricarico, incrementi di entità doppia.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Prove di carico statiche a compressione:
Strumenti di misura:
• 3 comparatori centesimali analogici fissati mediante
elettrocalamite a 120° sull’armatura tubolare del
micropalo di prova e protetti dal sole al fine di
evitare errori dovuti a dilatazioni termiche
indesiderate.
• Misure riferite ad un telaio porta micrometri
posizionato in modo tale da non risentire degli
effetti legati all’esecuzione della prova.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Prove di carico statiche a trazione:
Apparato di prova:
2 UPN 350 affiancati (d = 100 mm)
Procedure di carico e strumenti di misura:
analoghi a quelli riportate per i test in
compressione
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Risultati Prove di carico - COMPRESSIONE
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Risultati Prove di carico - TRAZIONE
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Interpretazione curve carico-spostamento - QU
In generale Chin (90%) ha fornito valori coerenti con i carichi ultimi di prova.
Tra i vari metodi di interpretazione della curve carico-spostamento per la determinazione di QU,
il metodo CEMSET si è rivelato essere il più attendibile, permettendo inoltre la ricostruzione
dell’intero comportamento sotto carico. Davidson, De Beer e Butler & Hoy sono risultati i metodi
meno affidabili.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – TRASFERIMENTO DEL CARICO
Depurando le curve dagli accorciamenti/allungamenti elastici e ritenendo il sistema
sufficientemente rigido da trasmettere il carico alla punta fin dai primi spostamenti, è stato
possibile ottenere la ripartizione del carico tra attrito laterale e resistenza di punta del MP C1.
La componente di punta interviene anche per piccoli
spostamenti nella risposta complessiva del palo,
contribuendo fino ad un 30÷35% del carico limite.
La ragione di ciò risiede molto probabilmente nelle
ottime caratteristiche meccaniche di rigidezza e di
resistenza presente alla punta (terreni ghiaiosi in
matrice sabbiosa-limosa addensati a comportamento
dilatante).
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – INCREMENTO MEDIO DEL DIAMETRO DEL PALO
Ricostruzione
tridimensionale
della
superficie
laterale del micropalo C3.
Attraverso analisi d’immagine è stato possibile
risalire all’incremento medio di diametro
Deff = 1.0D ÷ 1.2D
OSS:
- Incremento del diametro ottenuto anche se la
tecnica costruttiva non lo prevedeva;
- Localmente si sono incontrati veri e propri
agglomerati inglobati nella superficie del palo
Deff > 1.2D.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – FATTORE DI CAPACITÀ PORTANTE
Il fattore di capacità portante solitamente utilizzato nella progettazione dei pali trivellati è quello
proposto da Berezantsev (1961). Esso tiene conto del cosiddetto effetto silos ed è riferito allo
spostamento critico della punta del palo pari al 5% del diametro (identificato come Nq*).
Dai una back-analysis dei dati sperimentali, si è
osservato come il fattore di capacità portante Nq* si
sia potuto far corrispondere ad uno spostamento
critico pari a solo il 2.5% della punta del micropalo.
Pertanto, per ottenere un carico riferito ad un
cedimento critico del 5%:
Nq’ = 1.6 · Nq*
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – FATTORE DI ATTRITO LATERALE b
La progettazione dei micropali colati in terreni granulari è solitamente condotta seguendo i
criteri definiti per i pali trivellato di medio e grande diametro.
Tuttavia, la formulazione per il calcolo della capacità
portante laterale basata sul fattore di attrito laterale
b = K0∙tanf’ = (1 – senf’)∙tanf’
non ha fornito risultati soddisfacenti.
Da una back-analysis dei dati sperimentali si è potuta
definire una nuova relazione per b in grado di tener
in considerazione l’influenza del comportamento
dilatante
del
terreno
e
del
suo
stato
Rollins et al. (2005)
di
addensamento.
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
XXIV CONVEGNO NAZIONALE DI GEOTECNICA
Fondazioni profonde:
INNOVAZIONE TECNOLOGICA NELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Elaborazione dei Risultati – FORMULE STATICHE
Solitamente nella progettazione geotecnica dei MP non si considera la resistenza di punta (e.g.
Bustamante e Doix).
Tenendo conto delle correzioni sulla
capacità portante per attrito laterale e di
punta si sono ottenuti valori del carico
limite in linea con i risultati delle prove di
Bustamante e Doix per pali in
trazione cautelativo in tali
contesti!!!
carico in sito.
Previsione della Qu con formule statiche
“corrette” e confronto con Bustamante & Doix
Dott. Ing. Diego Bellato
0
1
2
3
4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempi di calcolo
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempi
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempi di calcolo
1.
Micropalo colato – Campo sperimentale Spert
2.
Micropalo colato – Campo sperimentale Listolade
a) metodo classico a e b;
a) metodo classico a e b;
b) metodo di Bustamante e Doix;
b) metodo di Bustamante e Doix;
c) metodo corretto a e b;
c) metodo corretto a e b;
d) metodo di Rollins et al.
3.
Micropalo colato in terreno prevalentemente incoerente
a) metodo classico a e b;
b) metodo di Bustamante e Doix;
c) metodo di Rollins et al.
4.
Palo battuto in c.a. in terreno coesivo con punta in sabbia
a) metodo classico a e b;
b) metodo di Bustamante e Gianeselli (prova CPT)
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempi
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – micropalo C2
• Stratigrafia e caratteristiche geotecniche
• Caratteristiche di progetto:
o Diametro: Dd = 20 cm; L = 705 cm (Leff = 660 cm)
o Carico a rottura:
Dott. Ing. Diego Bellato
Qu = 750 kN
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – MP C2 – Metodo a e b
• Tensioni verticali efficaci
calcolate alle quote significative:
• Capacità portante di base:
Qb = Ab∙qb = Ab∙s ’vL∙Nq*
Generalmente si è soliti trascurare la capacità portante di base;
qui se ne tiene conto adottando però il fattore di capacità portante
Nq* (per pali trivellati)
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – MP C2 – Metodo a e b
• Capacità portante per attrito laterale:
• Terreno coesivo:
Qs = As,2∙qs,2 = As,2∙a∙cu,2
• Terreno granulare:
Qs = As,i∙qs,i = As,i∙K∙s ’v,i∙tand ’
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – MP C2 – Metodo a e b
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k
gR
Rc ,d 
Rc ,k ,base
gb

Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 200.7 kN < Qu = 750 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – MP C2 – Metodo Bustamante e Doix
• Capacità portante di base: il metodo NON la prevede
• Capacità portante per attrito laterale: Qs,i = As,i∙qs,i = p ∙Ds,i∙Ls,i∙qs,i
o Essendo il micropalo di tipo colato:
o Da prove SPT/DPSH si ha che:
Dott. Ing. Diego Bellato
Ds = j ∙ Dd = 1 ∙ Dd
o Dai valori di NSPT e dal tipo di terreno
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – MP C2 – Metodo Bustamante e Doix
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 205.71 kN < Qu = 750 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – MP C2 – Metodo corretto a e b
• Capacità portante di base: Qb = Ab∙qb = Ab∙s ’vL∙Nq’
• Capacità portante per attrito
laterale:
• Terreno coesivo:
Qs = As,2∙qs,2 = As,2∙a∙cu,2
• Terreno granulare:
Qs = As,i∙qs,i = As,i∙K∙s ’v,i∙tand ’
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – MP C2 – Metodo a e b
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
752.3
773.9
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k
gR
Rc ,d 
Rc ,k ,base
gb

Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 371.21 kN < Qu = 750 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 1: Spert – MP C2 – Osservazioni
• il metodo classico, utilizzato normalmente per i pali trivellati di medio e grande
diametro e qui esteso al caso dei micropali, fornisce valori del carico limite
confrontabili con il metodo di Bustamante – Doix, sebbene fondati su ipotesi
differenti;
• il metodo di Bustamante – Doix non prevede degli abachi per micropali colati
(assunti I.G.U.) e ciò risulta in un valore più elevato della resistenza di progetto Qd;
• in entrambi i casi i valori di Qu ottenuti risultano essere notevolmente inferiori al
valore misurato nel corso della prova di carico;
• Nel metodo a & b corretto, i valori di Qu sono risultati simili a quelli di prova e il
carico limite di progetto è stato dell’ordine di Qu,vero  2∙Qd
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 1
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – micropalo C1
• Stratigrafia e caratteristiche geotecniche
• Caratteristiche di progetto:
o Diametro: Dd = 20 cm; L = 660 cm (Leff = 528 cm)
o Carico a rottura:
Dott. Ing. Diego Bellato
Qu = 1350 kN
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo a e b
• Tensioni verticali efficaci calcolate alle quote significative:
• Capacità portante di base:
Qb = Ab∙qb = Ab∙s ’vL∙Nq*
Generalmente si è soliti trascurare la capacità portante di base;
qui se ne tiene conto adottando però il fattore di capacità
portante Nq* (per pali trivellati)
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo a e b
• Capacità portante per attrito laterale:
• Terreno granulare:
Dott. Ing. Diego Bellato
Qs = As,i∙qs,i = As,i∙K∙s ’v,i∙tand ’
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo a e b
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k
gR
Rc ,d 
Rc ,k ,base
gb

Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 152.96 kN <<< Qu = 1350 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo Bustamante e Doix
• Capacità portante di base: il metodo NON la prevede
• Capacità portante per attrito laterale: Qs,i = As,i∙qs,i = p ∙Ds,i∙Ls,i∙qs,i
o Nonostante il micropalo sia di tipo colato:
Ds = j ∙ Dd = 1,2 ∙ Dd
o Da prove SPT si ha che:
o Dai valori di NSPT e dal tipo di terreno
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo Bustamante e Doix
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 301.07 kN <<< Qu = 1350 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo corretto a e b
• Capacità portante di base: Qb = Ab∙qb = Ab∙s ’vL∙Nq’
• Capacità portante per attrito laterale:
• Terreno granulare:
Qs = As,i∙qs,i = As,i∙s ’v,i∙b
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo corretto a e b
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
1086.74
1192.20
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k
gR
Rc ,d 
Rc ,k ,base
gb

Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 571.28 kN < Qu = 1350 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo di Rollins et al.
• Capacità portante di base: si assume quella indicata da O’Neill & Reese (1999):
Qb = Ab∙qb = Ab∙qb = Ab∙57.5 NSPT
con qb in kPa ≤ 2.9 MPa
• Capacità portante per attrito laterale: Qs,i = As,i∙qs,i = As,i∙ b ∙s ’v,i
dove:
b = 3.4∙e-0.0265∙z
con 0.25 ≤ b ≤ 1.8
ghiaie ≥ 50%
Un solo valore perché no
riferimento a indagini in situ
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Metodo di Rollins et al.
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 319.88 kN <<< Qu = 1350 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 2: Listolade – MP C1 – Osservazioni
• il metodo classico, utilizzato normalmente per i pali trivellati di medio e grande
diametro e qui esteso al caso dei micropali, risulta in questo caso decisamente più
cautelativo del metodo di Bustamante – Doix;
• in entrambi i casi i valori di Qu ottenuti risultano essere notevolmente inferiori al
valore misurato nel corso della prova di carico;
• Nel metodo a & b corretto, i valori di Qu sono risultati leggermente inferiori a quelli
di prova e il carico limite di progetto è stato dell’ordine di Qu,vero  2.36∙Qd
• Il metodo di Rollins et al., accoppiato alle formule per la capacità portante di punta
proposte da O’Neill e Reese (1999), non risulta soddisfacente, sottostimando il
carico limite a rottura e non basandosi su alcun parametro caratteristico del terreno
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 2
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato
• Stratigrafia e caratteristiche geotecniche
2 verticali di indagine!!!
• Caratteristiche di progetto:
o Diametro: Dd = 20 cm; L = 15.5 m (Leff = 15 m)
o Carico permanente: Gd = 150 x 1.3 = 195 kN;
o Carico accidentale:
Qd = 40 x 1.5 = 60 kN
o Carico complessivo: Ed = 255 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato – Metodo a e b
• Tensioni verticali efficaci calcolate alle quote significative:
• Capacità portante di base:
Qb = Ab∙qb = Ab∙s ’vL∙Nq*
Generalmente si è soliti trascurare la capacità portante di base;
qui se ne tiene conto adottando però il fattore di capacità portante
Nq* (per pali trivellati)
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato – Metodo a e b
• Capacità portante per attrito laterale:
• Terreno coesivo:
Qs = As,2∙qs,2 = As,2∙a∙cu,2
• Terreno granulare:
Qs = As,i∙qs,i = As,i∙K∙s ’v,i∙tand ’
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato – Metodo a e b
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k
gR
Rc ,d 
Rc ,k ,base
gb

Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 258.23 kN > Ed = 255 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato – Metodo Bustamante e Doix
• Capacità portante di base: il metodo NON la prevede
• Capacità portante per attrito laterale: Qs,i = As,i∙qs,i = p ∙Ds,i∙Ls,i∙qs,i
o Essendo il micropalo di tipo colato:
Ds = j ∙ Dd = 1 ∙ Dd
o Da prove SPT si ha che:
o Dai valori di NSPT e in base al tipo di terreno si può risalire al valore di qs,i
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato – Metodo Bustamante e Doix
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 534.83 kN > Ed = 255 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato – Metodo di Rollins et al.
• Capacità portante di base: non specificata – si assume quella del metodo a e b
• Capacità portante per attrito laterale: Qs,i = As,i∙qs,i = As,i∙ b ∙s ’v,i
dove:
b = 2.0 – 0.0615 ∙ z 0.75 con 0.25 ≤ b ≤ 1.8
ghiaie e sabbie – NSPT ≥ 15
Per gli strati coesivi si usa il metodo a, poiché il metodo b può essere usato solo in terreni
incoerenti.
Un solo valore perché no
riferimento a indagini in situ
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato – Metodo di Rollins et al.
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 487.84 kN > Ed = 255 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 3: micropalo colato – Osservazioni
• il metodo classico, utilizzato normalmente per i pali trivellati di medio e grande
diametro e qui esteso al caso dei micropali, risulta decisamente più cautelativo del
metodo di Bustamante – Doix e degli approcci basati sul metodo b;
• il metodo di Bustamante – Doix non prevede degli abachi per micropali colati
(assunti I.G.U.) e ciò risulta in un valore più elevato della resistenza di progetto Qd;
• è da notare che il metodo b non è basato su alcun parametro geotecnico → non si è
in grado di sfruttare le indagini in sito;
• i metodi di calcolo forniscono valori di resistenza limite alquanto diversi e questo
testimonia la mancanza di un metodo affidabile per la determinazione della
capacità portante limite dei micropali.
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 3
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 4: palo battuto
• Stratigrafia e caratteristiche geotecniche
1 verticale di indagine!!!
• Caratteristiche di progetto:
o Diametro: Dp = 24 cm; L = 7.5 m (Leff = 7 m)
o Conicità 1.5 cm/m;
o Carico permanente: Gd = 100 x 1.3 = 130 kN;
o Carico accidentale:
Qd = 100 x 1.5 = 150 kN
o Carico complessivo: Ed = 280 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 4: palo battuto – Metodo a e b
• Tensioni verticali efficaci calcolate
alle quote significative:
• Capacità portante di base: Qb = Ab∙qb = Ab∙s ’vL∙Nq
Si usa l’Nq di Berezantsev con un L/D = 24
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 4: palo battuto – Metodo a e b
• Capacità portante per attrito laterale:
• Terreno coesivo:
Qs = As,1∙qs,1 = As,1∙a∙cu,1
• Terreno granulare:
Qs = As,2∙qs,2 = As,i∙K∙s ’v,2∙tand ’
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 4: palo battuto – Metodo a e b
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k
gR
Rc ,d 
Rc ,k ,base
gb

Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 319.73 kN > Ed = 280 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 4: palo battuto – Metodo Bustamante e Gianeselli
• Capacità portante di punta:
Qb = Ab∙qb = Ab∙kc∙qca
• Capacità laterale:
Qs = As,i∙qs,i = As,i∙qc,i /aLCPC,i
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 4: palo battuto – Metodo Bustamante e Gianeselli
• Progettazione – D.M. 2008 – Approccio 2: A1+M1+R3
• Calcolo della resistenza media e minima
• Calcolo della resistenza caratteristica
 Rc ,m media Rc ,m min 
Rc ,k  min 
;



3
4


• Calcolo della resistenza di progetto
Rc ,d 
Rc ,k
gR
Rc ,d 
Rc ,k ,base
gb

Rc ,k ,lat
gs
Si ottiene: Qd = 183.25 kN < Ed = 280 kN
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 4
Fondazioni profonde:
normativa, innovazioni tecnologiche, dimensionamento e collaudo
Esempio di calcolo 4: palo battuto – Osservazioni
• si osserva subito come le capacità portanti di punta risultino, nel caso dei pali
battuti, in genere preponderanti rispetto alla capacità portante laterale → Nq
• il metodo di Bustamante – Gianeselli, pur nella
sua semplicità, sembra fornire una stima
alquanto cautelativa del carico limite rispetto
all’approccio classico. Si deve però notare che
nell’esempio i materiali che costituiscono la
stratigrafia sono ai limiti del campo di
interesse studiato dagli autori.
Dott. Ing. Diego Bellato
Esempio 4