Chiara Lubich

COPERTINA
Prototipo di Relazione geotecnica di esempio
Studio tecnico Ing. Gino Di Ruzza – www.progettostrutturale.it
RELAZIONE GEOTECNICA SULLE FONDAZIONI
(NTC 2008 CAP. 6 e CIRCOLARE 617/2009 punto C6.2.2.5)
GENERALITA’
OGGETTO
Progetto di una struttura in c.a. intelaiata.
COMUNE:
Arpino (FR)
ZONA SISMICA:
Zona 1
ALTITUDINE: 300 m s.l.m.
(Zona neve 2)
TIPOLOGIA STRUTTURALE:
Struttura intelaiata in cemento armato.
TIPOLOGIA FONDAZIONI: Fondazioni
dirette a graticcio di travi rovesce in cemento armato.
NORMATIVA:
D.M.14/01/2008
APPROCCIO VERIFICA GEO:
Approccio 2
INDICE
Descrizione dell’opera e degli interventi .............................................................................................3
Problemi geotecnici e scelte tipologiche..............................................................................................4
Descrizione del programma delle indagini e delle prove geotecniche.................................................4
Caratterizzazione fisico meccanica dei terreni.....................................................................................4
Modelli geotecnici di sottosuolo e metodi di analisi: ..........................................................................5
Verifiche della sicurezza e delle prestazioni: identificazione dei relativi stati limite..........................6
Verifiche GEO: Approcci progettuali e valori di progetto dei parametri geotecnici.......................7
Verifiche nei confronti degli stati limite di esercizio (SLE) ..............................................................10
Risultati delle analisi e loro commento..............................................................................................12
Relazione geotecnica sulle fondazioni
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Descrizione dell’opera e degli interventi
L’intervento previsto consiste in una struttura in cemento armato intelaiata a duplice elevazione con
fondazioni dirette superficiali con piano di posa su doppio livello uno a quota -3,7 m e l’altro a quota 0.70 m dall’attuale p.d.c.
Le strutture di fondazioni sono costituite da travi con sezione a T rovescia in cemento armato gettato in
opera.
Pericolosità sismica
Definizione della pericolosità sismica di base secondo le NTC 2008 tramite una griglia
regolare che copre tutto il territorio nazionale. Nei nodi della griglia l’INGV ha calcolato
l’accelerazione sismica massima attesa, sulla base di quest’ultima vengono calcolati i
parametri di pericolosità sismica:
Parametri per le forme spettrali in località Arpino
LATITUDINE
41.6470
Classe dell’edificio
Vita Nominale Struttura
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LONGITUDINE
13.6100
II
50 anni
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Parametri di pericolosità Sismica
“Stato Limite”
Tr
[anni]
Ag
[g]
F0
[-]
T*c
[s]
Operatività
30
0.067
2.400
0.270
Danno
50
0.088
2.360
0.280
Salvaguardia Vita
475
0.229
2.320
0.330
Prevenzione Collasso
975
0.294
2.370
0.350
Problemi geotecnici e scelte tipologiche
La scelta di realizzare la fondazione su doppio livello è scaturita da esigenze di carattere orografico.
Infatti vi è uno strato di roccia affiorante con andamento a terrazzo.
Dall’analisi dei risultati delle indagini geognostiche, in considerazione della stratigrafia del terreno,
delle caratteristiche geomeccaniche del terreno e dei carichi trasmessi sul terreno dalla struttura si è
ritenuto di adottare delle fondazioni superficiali costituite da un graticcio di travi rovesce.
Descrizione del programma delle indagini e delle prove
geotecniche
Dalla relazione geologica si evince che sono state eseguite le seguenti indagini geognostiche:
rilevamento geologico di superficie integrato con sondaggio geognostico la cui ubicazione è
riportata in allegato alla relazione geologica.
Caratterizzazione fisico meccanica dei terreni
Caratteristiche litostratigrafiche
Dalla Relazione Geologica si assumono i parametri relativi alla geomorfologia e litostratigrafia.
Il fabbricato sarà ubicato su terreno appartenente alla formazione delle Puddinghe di Santopadre.
Non è presente la falda acquifera
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Caratteristiche fisico meccaniche dei terreni
Il modello geotecnico del sito è il seguente:
Livello a
da 0,0 metri a 0.70 metri
γ
φ
t/m3
1.97
2.1
22,5
C
daN/cm2
0.17
Ed
daN/cm2
45
30
0.00
300
terre rosse
Livello b
da 0,70 a 15,00 metri
Puddinghe di
Santopadre
Le caratteristiche geomeccaniche del terreno di base che interagisce con la struttura sono:
Livello b
da 0,70 a 15,00 metri
γ
φ
t/m3
2.1
30
C
daN/cm2
0.00
Puddinghe di
Santopadre
Caratterizzazione sismica del suolo di fondazione:
La categoria di suolo di fondazione è:
Categoria A
Modelli geotecnici di sottosuolo e metodi di analisi:
Nel modello strutturale di calcolo l’interazione suolo-struttura è stata considerata schematizzando il
terreno come un letto di molle elastiche indipendenti (modello alla Winkler).
La costante di sottofondo del terreno è stata posta pari a 4 daN/cm³.
Le interazione terreno-struttura sono state contemplate nel modello di calcolo strutturale mediante
elementi finiti specifici costituiti da travi su suolo elastico.
I risultati di analisi sono riportati nella relazione di calcolo e riassunti, mediante immagini, nelle
pagine seguenti.
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Verifiche della sicurezza e delle prestazioni: identificazione dei
relativi stati limite
Le verifiche della sicurezza in fondazione sono condotte nei riguardi dello stato limite
ultimo e dello stato limite di esercizio.
Le verifiche nei riguardi dello stato limite ultimo (SLU) previste dalla Normativa sono:
EQU - perdita di equilibrio della struttura, del terreno o dell’insieme terreno-struttura,
considerati come corpi rigidi;
STR - raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali, compresi gli elementi
di fondazione;
GEO – raggiungimento della resistenza del terreno interagente con la struttura con
sviluppo di meccanismi di collasso dell’insieme terreno-struttura;
ULP – perdita di equilibrio della struttura o del terreno, dovuta alla sottospinta dell’acqua
(galleggiamento);
HYD - erosione e sifonamento del terreno dovuta a gradienti idraulici.
Verifiche EQU: L’edificio è soggetto ad azioni di tipo verticale e di tipo orizzontale. Come
si evince dal diagramma delle pressioni sul terreno di fondazione, queste ultime sono tutte
di compressione,.
Pertanto essendo le pressioni di compressione sicuramente non si hanno fenomeni di perdita
di equilibrio della struttura.
Verifiche STR: le verifiche di resistenza degli elementi strutturali di fondazione sono state
eseguite contestualmente alla verifica degli elementi strutturali in elevazione. Le relative
verifiche sono riportate nella relazione di calcolo;
Verifiche GEO: le verifiche di resistenza del terreno interagente con la struttura sono
condotte confrontando i valori di resistenza con quelli di progetto, secondo l’Approccio 2,
come riportato nelle pagine seguenti.
Verifiche UPL e HYD : poiché nel terreno di fondazione non vi è la presenza della falda
non si hanno fenomeni di galleggiamento o di sifonamento.
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Verifiche GEO: Approcci progettuali e valori di progetto dei parametri
geotecnici.
La verifica di resistenza del terreno interagente con la struttura viene condotta con
l’Approccio 2 con la Combinazione (A1 + M1 + R3), nella quale i coefficienti A1 sono
gli stessi delle verifiche strutturali, i coefficienti M1 sono tutti unitari ed il coefficiente R3
per la verifica della capacità portante γR=2,3.
Il livello di base delle fondazioni è a quota -3,70m e -0,70m pertanto le fondazioni
appoggiano sullo strato di Puddinghe di Santopadre.
I parametri di resistenza del terreno di base delle fondazioni, con l’applicazione dei
coefficienti del gruppo M1 risultano::
Livello b
da 0,70 a 15,00 metri
γ
φ
t/m3
2.1
30
Puddinghe di
Santopadre
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C
daN/cm2
0.00
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Le strutture delle fondazioni sono costituite da travi rovesce. La larghezza delle travi è di
0,80m, con la base posta a quota -3,70 dal piano di campagna.
Calcolo del valore di progetto della resistenza del terreno:
La resistenza di progetto viene calcolata con la formula di Terzaghi-Vesic:
Qt,lim = ζc Nc C + ζy Ny γt B/2 + ζq Nq q
Da cui si ricava, vedere lo schema pagina seguente, un valore di progetto della resistenza del
terreno pari a:
Rd = 2,37 daN/cm²
Valore di progetto della pressione sul terreno:
Le pressioni sul terreno derivano dalle azioni agenti sulla struttura fattorizzate con i
coefficienti A1 secondo la combinazione:
Ed = γG . GK + γP . PK + S ( ψ2i . γQ . QKi)
Dalla relazione di calcolo della struttura si evince che la pressione massima sul terreno è di:
Ed = 2,19 daN/cm²
Verifica:
Rd > Ed
( verificato)
Pressione massima nel terreno in comb. SLU
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DETERMINAZIONE DEL CARICO AMMISSIBILE
FONDAZIONI SUPERFICIALI
Formula di Terzaghi - Vesic'
Dati:
0 kg/m2
Carico ripartito sulla superficie del terreno
p =
Profondità del piano di posa della fondaz.
D =
90 cm
Base della fondazione
B =
80 cm
Lunghezza della fondazione
L =
1050 cm
Peso specifico
γt =
2100 daN/m3
Angolo di attrito interno
ϕ=
Coesione
c =
Caratteristiche del terreno di posa della fondazione:
30 °
0 daN/cm2
=
2,3
Nc =
Nq
=
Ny =
30,14
Coefficienti di forma:
ζc =
1,05
(circolare=quadrata)
ζq =
1,04
ζy =
0,97
Coefficiente di sicurezza portanza in fondazione
Valori dei coefficienti di portanza:
18,40
22,40
Carico ripartito a quota del piano di posa:
q =p+YtxD =0+0,0021x90 =0,189daN/cm²
Determinazione tensione limite del terreno
Qt,lim = ζc Nc C + ζy Ny γt B/2 + ζq Nq q
Qt,lim = 1,05x30,14x0 + 0,97x22,4x0,0021x80/2 + 1,04x18,4x0,189=
2
Qt,lim
=
5,44
daN/cm
Determinazione della tensione ammissibile:
si adotta un coefficiente di sicurezza s = 2,3
Qamm. = Q'ult /2,3 = 5,44 / 2,3
=
2,37
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daN/cm
2
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Verifiche nei confronti degli stati limite di esercizio (SLE)
Gli stati limite di esercizio si riferiscono al raggiungimento di valori critici dei cedimenti
che possono compromettere la funzionalità dell’opera.
I cedimenti sono calcolati con il metodo edometrico.
I valori dei moduli edometrici considerati nel calcolo sono:
Livello a
da 0,0 metri a 0.70 metri
γ
φ
t/m3
1.97
2.1
22,5
C
daN/cm2
0.17
Ed
daN/cm2
45
30
0.00
300
terre rosse
Livello b
da 0,70 a 15,00 metri
Puddinghe di
Santopadre
Il calcolo dei cedimenti è stato eseguito in combinazione di esercizio rara
Dai calcoli riportati nelle tabelle seguenti si evince che i cedimenti massimi che si hanno in
corrispondenza del punto con pressione massima sul terreno sono stati stimati pari a circa
0,9cm in combinazione rara.
L’entità di questi cedimenti è compatibile con la funzionalità dell’opera.
Pressioni massime in combinazione rara
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Calcolo dei cedimenti e dei bulbi di pressione in comb. Rara
Calcolo delle Pressioni e dei Cedimenti
(Indici di Newmark)
Lunghezza della fondazione
Larghezza della fondazione
Pressione in superficie
(p)
P.to di calcolo pressioni cedimenti:
Pressione a quota (z) = I x p
quota
z
(m)
0,70
0,90
1,10
1,30
1,50
1,70
1,90
2,10
2,30
2,50
2,70
2,90
3,10
3,30
3,50
3,70
3,90
4,10
4,30
4,50
4,70
4,90
5,10
5,30
5,50
5,70
5,90
6,10
6,30
6,50
6,70
6,90
7,10
Indice
I
1,000
0,993
0,956
0,885
0,796
0,703
0,616
0,538
0,470
0,412
0,362
0,319
0,282
0,251
0,225
0,202
0,182
0,164
0,149
0,136
0,125
0,114
0,105
0,097
0,090
0,084
0,078
0,073
0,068
0,064
0,060
0,056
0,053
6,00
0,80
1,25
m
m
daN/cmq
centro
Pressione
Modulo Cedimento
totale
edometrico
totale
(daN/cmq)
1,250
1,242
1,195
1,106
0,994
0,879
0,770
0,673
0,588
0,515
0,452
0,399
0,353
0,314
0,281
0,252
0,227
0,206
0,187
0,170
0,156
0,143
0,132
0,122
0,113
0,105
0,097
0,091
0,085
0,079
0,075
0,070
0,066
Relazione geotecnica sulle fondazioni
(daN/cmq)
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
-
(cm)
0,895
0,812
0,730
0,654
0,584
0,521
0,466
0,418
0,376
0,339
0,307
0,279
0,254
0,231
0,212
0,194
0,178
0,163
0,150
0,138
0,128
0,118
0,108
0,100
0,092
0,085
0,078
0,072
0,066
0,061
0,056
0,051
0,046
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Risultati delle analisi e loro commento
Dalle analisi geomorfologiche e dalle verifiche geotecniche svolte ne risulta che i valori di
verifica sono accettabili pertanto il progetto proposto è realizzabile.
Si prescrive che:
- in corso d’opera si deve riscontrare la rispondenza della caratterizzazione geotecnica
assunta in progetto e la situazione reale.
- la sistemazione esterna dovrà evitare infiltrazioni di acqua tale da variare le caratteristiche
geomeccaniche del terreno di fondazione.
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