Post on 23-Oct-2020
transcript
“OPERE DI SOSTEGNO”
UNIVERSITA’
DEGLI STUDI DI FIRENZEDipartimento di Ingegneria Civile e AmbientaleSezione geotecnica (www.dicea.unifi.it/geotecnica)
Johann Facciorussojohannf@dicea.unifi.it
http://www.dicea.unifi.it/~johannf/
Corso di GeotecnicaIngegneria Edile, A.A. 2012/2013
Tipologie
22/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
OPERE DI SOSTEGNOPrincipali tipologie di opere di sostegno:opere di sostegno a gravità (muri di sostegno) che possono essere in cemento armato (a mensola, muri a contrafforti e speroni) o in cls, muratura, pietrameo altro materiale (muri a gravità, gabbionate, crib
walls)
;
terra armata;paratie (palancole e diaframmi);strutture di sostegno di scavi e trincee
La
principale
differenza
fra
i
muri,
di
ogni
tipo
(opere
di
sostegno
rigide)
e
le paratie
(opere
di
sostegno
flessibili)
consiste
nel
meccanismo
di
trasmissione
della spinta esercitata dal terreno sostenuto al terreno di fondazione:•
nei
muri
la
trasmissione
avviene
attraverso
la
struttura
di
fondazione
dell’opera
(l’equilibrio è
garantito dal peso proprio dell’opera e del terreno che grava sulla fondazione)
•
nelle
paratie
la
trasmissione
(e
quindi
la
stabilità)
è
assicurata
dal prolungamento
della
parete
nel
terreno
di
fondazione,
e
dal
sistema
equilibrato di spinte e controspinte che viene a determinarsi.
Altra
differenza:
il
terreno
sostenuto
dai
muri
è
generalmente
di
riporto,
il terreno sostenuto dalle paratie è
spesso terreno naturale
Muri di sostegno
33/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
MURI DI SOSTEGNO
FASI DI REALIZZAZIONE:• sbancamento• costruzione dell’opera • riempimento a tergo e realizzazione delle necessarie opere di drenaggio
Figura 14.1: Muri in sterro (a) e in rilevato (b)
Terreno di riempimento
Terreno di riempimento
Piattaforma
Piattaforma
Terrazzamento provvisorio
Terrazzamento provvisorio
a) b)
A) MURO IN STERRO B) MURO IN RILEVATO
Muri di sostegno
44/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
La
realizzazione
di
un
muro
di
sostegno
modifica
le
condizioni
di
equilibrio generale
⇒
se in pendio le modifiche possono produrre instabilità
generale o
localizzata.
Nel
caso
di
muro
in
sterro:
può
determinarsi
la
rottura
localizzata
del
ripido pendio a monte che si crea con i lavori di sbancamento preliminari.
Nel
caso
di
muro
in
rilevato
:
rischio
di
una
rottura
generale
profonda
(a)
o superficiale
(b)
del
pendio
dovuta
al
sovraccarico
trasmesso
dal
terreno
di
riporto.
Scavo
SovraccaricoSovraccarico
Terreno
a
minore
resistenza
a) b)
Muri di sostegno
55/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
CRITERI DI DIMENSIONAMENTOa)
muri
di
sostegno
a
gravità
(altezza
max
3.5):
resistono
alla
spinta
esercitata
dal terreno
solo
in
virtù
del
proprio
peso.
Sono
realizzati
con
muratura
di
mattoni
o
di pietrame,
o
in
calcestruzzo.
La
risultante
delle
azioni
sulla
fondazione
deve
essere interna al nocciolo d’inerzia.
b)
muri
di
sostegno
a
mensola
(b)
e
a contrafforti
e
speroni
(c):
sfruttano
anche
il
peso
del
terreno
che
grava
sulla
fondazione per
la
stabilità
al
ribaltamento
ed
alla
traslazione orizzontale. Le diverse parti della struttura
sono
armate
in
modo
da
resistere
anche
a
flessione
e
taglio.
I
muri
a contrafforti
e
speroni
sono
preferiti
per
i
muri
di
grande
altezza
(fino
a
7÷7.5m),
ma richiedono
molto
lavoro
di
carpenteria
e
di
armatura.
a)
b)
c)
sufficientemente
grande
Muri di sostegno
66/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
Terreno diriempimento
Terreno diriempimento
Materialedrenante
Argilla Argilla
Tappeto drenante
Canaletta al piede
Fori di drenaggio
Per ridurre
l’intensità
della
spinta
esercitata
dal
terreno
si
utilizzano
terreni
di riempimento sabbiosi e ghiaiosi, con elevato angolo di resistenza al taglio.
•
fori di drenaggio, di 10÷15 cm di diametro e interasse 2÷4 m, muniti apposito di filtro, disposti a quinconce su tutta l’altezza del muro, con maggiore densità nella parte inferiore;
•
materiali drenanti a tergo del muro, sia verticalmente a contatto con la parete, sia
come
tappeti
drenanti
inseriti
nel
pendio
di
terreno
naturale
prima
del
riempimento
Per
ridurre,
e
possibilmente
eliminare,
la
spinta
esercitata
dall’acqua
si realizza
un
sistema
di
drenaggio
dietro
l’opera
di
sostegno
(le
acque
di
drenaggio vengono convogliate in una canaletta al piede) :
Muri di sostegno
77/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
Terreno
diriempimento
Terreno
naturale
GABBIONATE
CRIB‐WALL
Terreno
diriempimento
Muri di sostegno
88/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
TERRE ARMATE O RINFORZATE
Terreno diriempimento
Armature
Zona attiva
Zona resistente
Paramentoesterno
Ripartizione degli sforzi di trazioneLarghezza
Lunghezza
Terreno
Spaziatura
Muri di sostegno
99/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
VERIFICHE DI STABILITÀPer la progettazione di un muro di sostegno devono essere eseguite:(1) verifica al ribaltamento(2) verifica allo slittamento(3) verifica di capacità portante(4) verifica di stabilità generale
Per le altre verifiche si considerano le forze risultanti agenti sul muro:
La
verifica
di
stabilità
generale
consiste
in
un’analisi
di stabilità
del
pendio
in
cui
è
inserito
il
muro,
e
si
esegue
secondo i tradizionali metodi.
•W = peso del muro e del terreno
che grava sulla fondazione• PA
= spinta attiva esercitata dal terreno a monte(compresa l’eventuale spinta dell’acqua)
• PP
= spinta passiva esercitata dal terreno a valle(trascurata di norma a favore di sicurezza)
•N = componente normale della reazione di appoggio• T = componente tangenziale della reazione di appoggio
W
PA
PPT N
δ
Muri di sostegno
1010/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
N.B.
Nel
caso
di
muri
di
sostegno
a
mensola,
il
terreno
che
grava
a
monte
e
a valle
sulla
soletta
di
fondazione,
viene
considerato
come
parte
integrante
del
muro
e
quindi,
le
spinte
attive
e
passive
del
terreno,
si
considerano
applicate su superfici teoriche (rispettivamente AB e OC), conservando però le rispettive inclinazioni dovute all’attrito esistente tra terreno e muro.
W
Pa
N
TOPp A
B
C
Muri di sostegnoDr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
In base al D.M. 11.03.1988(1) VERIFICA AL RIBALTAMENTO
(rispetto al piede esterno, O)
5.1bPhP
aWribaltanti forze momento
ntistabilizzaforzemomentoFSaVaH
≥⋅−⋅
⋅==
(2) VERIFICA ALLO SLITTAMENTO
(lungo la base)
( ) 3.1tanspingenti forzeresistenti forze
≥⋅+
==aH
baV
PPWFS δ
W
Pa
N
TOPp
a
h
bal massimo il 50%
(3) VERIFICA DI CAPACITÀ
PORTANTE
Il
calcolo
è
eseguito
con
i
metodi
noti
(Capitolo
15),
tenendo
conto dell’inclinazione
e
dell’eccentricità
della
risultante
delle
azioni
trasmesse
dall’opera al terreno tramite la fondazione e delle condizioni più
cautelative nella stima del sovraccarico agenti ai bordi della fondazione.
N.B.
Nel
caso
in
cui
l’opera
sia
fondata
su
uno
strato coesivo,
va
aggiunta
la
componente
di
eventuale
adesione: cA
∙B (si
può
assumere
cA
= c’)
( )( ) 2qq
qqFSes
lim ≥−−
=
Muri di sostegno
1212/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
In base al D.M. 14.01.2008 (NTC‐08)Le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC‐08)
si applicano alle “opere
di
sostegno”
intese
come
tutte
le
opere
geotecniche
e
gli
interventi
atti
a sostenere
in
sicurezza
un
corpo
di
terreno
o
di
materiale
con
comportamento
simile:muri, per i quali la funzione di sostegno è affidata al peso proprio del muro e a
quello del terreno direttamente agente su di esso (ad esempio muri a gravità, muri a mensola, muri a contrafforti);paratie, per le quali la funzione di sostegno è assicurata principalmente dalla
resistenza del volume di terreno posto innanzi l’opera e da eventuali ancoraggi e puntoni;strutture miste, che esplicano la funzione di sostegno anche per effetto di
trattamenti di miglioramento e per la presenza di particolari elementi di rinforzo e collegamento (ad esempio, ture, terra rinforzata, muri cellulari).Le
verifiche
agli
stati
limite
eseguite
mediante
analisi
di
interazione
terreno‐
struttura
o
con
metodi
semplificati
devono
sempre
rispettare
le
condizioni
di equilibrio e congruenza e la compatibilità
con i criteri di resistenza del terreno.
E’
necessario
inoltre
portare
in
conto
la
dipendenza
della
spinta
dei
terreni dallo spostamento dell’opera.
Muri di sostegno
1313/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
Gli
stati
limite
di
esercizio
sono
definiti
in
relazione
agli
spostamenti compatibili e le prestazioni attese per lʹopera stessa.
Le NTC‐08 prevedono per le “opere di sostegno”:A.
le analisi relative alle condizioni di esercizio
(SLE) e
B.
le verifiche di sicurezza relative agli stati limite ultimi
(SLU)
A. Analisi relative alle condizioni di esercizio (SLE)
Per ciascun stato limite di esercizio deve essere rispettata la condizione:
Ed
≤
Cd
dove
Ed
è il
valore
di
progetto
dell’effetto
delle
azioni
e
Cd
è il
prescritto valore
limite
dell’effetto
delle
azioni.
Quest’ultimo
deve
essere
stabilito
in
funzione del comportamento della struttura in elevazione.In
tutti
i
casi,
nelle
condizioni
di
esercizio,
gli
spostamenti
dell’opera
di
sostegno e del terreno circostante devono essere valutati per verificarne la compatibilità
con
la
funzionalità
dell’opera
e
con
la
sicurezza
e
funzionalità
e di manufatti adiacenti, anche a seguito di modifiche indotte sul regime delle acque sotterranee.
Muri di sostegno
1414/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
Per ogni stato limite ultimo deve essere rispettata la condizione:B. Verifiche di sicurezza relative agli stati limite ultimi (SLU)
Ed
≤
Rddove Ed
è il valore di progetto dell’azione
o dell’effetto dell’azione:
e Rd
il valore di progetto della resistenza
del sistema geotecnico:
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡γ
⋅γ=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡γ
γ= dM
kkEd
M
kkFd a;
X;Fa;X;FEE
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡γ
γ⋅γ
= dM
kkF
Rd a;
X;FR1R
L’azione
(o
l’effetto
dell’azione)
e
la
resistenza
di
progetto
sono
espresse
in funzione:
delle azioni di progetto, γFFkdei parametri geotecnici di progetto, Xk/γMdella geometria di progetto, ad.
I
valori
di
progetto
delle
azioni,
dei
parametri
geotecnici
e
della
resistenza sono ottenuti applicando ai valori caratteristici
delle azioni (Fk
), dei parametri geotecnici
(Xk
),
i
coefficienti
di
sicurezza
parziali, che
vanno a
moltiplicare nel caso delle azioni (γF
o γE
) e a dividere nel caso dei parametri geotecnici (γM
) e della resistenza (γR
).
Muri di sostegno
1515/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
La
verifica
della
condizione
(Ed
≤
Rd
) deve
essere
effettuata
impiegando diverse
combinazioni
di
gruppi
di
coefficienti
parziali,
rispettivamente
definiti:per le azioni (A1 e A2)per i parametri geotecnici (M1 e M2)per le resistenze (R1, R2 e R3).
I
diversi
gruppi
di
coefficienti
di
sicurezza
parziali
sono
scelti
nell’ambito
di due approcci progettuali distinti e alternativi:
•
Approccio
1
‐
sono
previste
due
diverse
combinazioni
di
gruppi
di coefficienti,
la
prima
combinazione
è
generalmente
più
severa
nei
confronti
del
dimensionamento
strutturale
delle
opere
a
contatto
con
il
terreno,
mentre la
seconda
combinazione
è
generalmente
più
severa
nei
riguardi
del
dimensionamento geotecnico.•
Approccio 2
‐
è prevista un’unica combinazione di gruppi di coefficienti, da
adottare sia nelle verifiche strutturali sia nelle verifiche geotecniche.
Muri di sostegno
1616/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
Gli stati limite ultimi che devono essere verificati per le opere sostegno sono:‐
lo stato limite di equilibrio
come corpo rigido: EQU
‐
lo stato limite di resistenza
della struttura compresi gli elementi difondazione: STR‐
lo stato limite di resistenza
del terreno: GEO
a.
Per
le
verifiche
nei
confronti
dello
stato
limite
ultimo
di
equilibrio
come corpo
rigido
(EQU)
si
utilizzano
i
coefficienti
parziali
γF
relativi
alle
azioni riportati nella colonna EQU (un solo approccio, una sola combinazione).
b.
Nelle
verifiche
nei
confronti
degli
stati
limite
ultimi
strutturali
(STR)
e geotecnici
(GEO)
si
possono
adottare,
in
alternativa,
i
due
diversi
approcci
progettuali:
Approccio 1:Combinazione 1
Approccio 2:
Combinazione 2
Combinazione 1
Muri di sostegno
1717/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/201A.A. 201 /201
AZIONI
Nel caso delle opere di sostegno si considerano azioni
quelle dovute:
al peso proprio del terreno e del materiale di riempimentoai sovraccarichiall’acquaad eventuali ancoraggi presollecitatial moto ondosoad urti e collisionialle variazioni di temperatura e al ghiaccio.
carichi permanenticarichi permanenti non strutturalicarichi variabili
Le azioni si dividono in:
N.B.
Il
terreno
e
l’acqua
costituiscono
carichi
permanenti
(strutturali) quando,
nella
modellazione
utilizzata,
contribuiscono
al
comportamento
dell’opera con le loro caratteristiche di peso, resistenza e rigidezza.
Muri di sostegno
1818/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
Tabella
6.2.I (2.6.I) –
Coefficienti
parziali
per le azioni
o per l’effetto
delle
azioni
CARICHI EFFETTOCoefficienteParzialeγF
(o
γE)EQU ( A1 )STR
( A2 )GEO
PermanentiFavorevole
γG10,9 1,0 1,0
Sfavorevole 1,1 1,3 1,0
Permanenti
non strutturaliFavorevole
γG20,0 0,0 0,0
Sfavorevole 1,5 1,5 1,3
VariabiliFavorevole
γQi0,0 0,0 0,0
Sfavorevole 1,5 1,5 1,3
N.B.
Se i carichi permanenti non strutturali
sono compiutamente definiti, si possono adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni
permanenti.
γG1 coefficiente parziale del peso proprio della struttura, nonché delpeso proprio del terreno e dell’acqua, quando pertinenti;γG2 coefficiente parziale dei pesi propri degli elementi non strutturali;γQi coefficiente parziale delle azioni variabili
I coefficienti parziali
γF
che vanno a moltiplicare
i valori caratteristici
delle azioni (Fk
) per determinare i valori di progetto
Ed
si dividono in base alla natura del carico:
Muri di sostegno
1919/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
TERRENO
Tabella 6.2.II –
Coefficienti
parziali per i parametri geotecnici del terreno
PARAMETRO GRANDEZZA ALLA QUALE APPLICARE IL COEFFICIENTE
PARZIALE
COEFFICIENTEPARZIALE
( M1 ) ( M2 )
Tangente dell’angolo diresistenza al taglio
tan
φ’k γφ’ 1.0 1.25
Coesione efficace c’k γc’ 1.0 1.25
Resistenza non drenata cuk γcu 1.0 1.4
Peso dell’unità
di volume γ γγ 1.0 1.0
I
coefficienti
parziali
γM
che
vanno
a
dividere
i
valori
caratteristici
dei parametri
geotecnici
del
terreno
(Xk
)
per
determinare
i
valori
di
progetto sono:
Approccio 1:Combinazione 1 (M1)
Approccio 2:
Combinazione 2 (M2)
Combinazione 1 (M1)
Muri di sostegno
2020/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
RESISTENZA
I
coefficienti
parziali
γR
che
vanno
a
dividere
il
valore
caratteristico
della resistenza del sistema geotecnico (R) per determinare il valori di progetto
Rd
sono applicati solo in specifici casi:
Approccio 1:Combinazione 1 (R1)
Approccio 2:
Combinazione 2 (R2)
Combinazione 1 (R3)
Tabella 6.5.I –
Coefficienti parziali γR
per le verifiche agli stati limie ultimi STR e GEO dei muri di sostegno
VERIFICA COEFFICIENTE
PARZIALE (R1
)COEFFICIENTE
PARZIALE (R2
)COEFFICIENTE
PARZIALE (R3
)
Capacità
portante della fondazione 1.0 1.0 1.4
Scorrimento 1.0 1.0 1.1
Resistenza del terreno a valle 1.0 1.0 1.4
Tabella
6.8.I –
Coefficienti
parziali
per le verifiche
di
sicurezza
di
opere
di
materiali
sciolti
e di
fronti
di
scavo
COEFFICIENTE ( R2 )
γR 1.15
Muri di sostegno
2121/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
1.
Stabilità
globale del complesso opera di sostegno‐terreno (GEO)
Nel caso dei muri di sostegno
(o per altre strutture miste ad essi assimilabili) devono essere effettuate le verifiche con riferimento almeno ai seguenti stati limite (ultimi):
SLU di tipo geotecnico (GEO) e di corpo rigido (EQU)
2.
Ribaltamento (EQU)Approccio 1 : Comb. 2 (A2+M2+R2) ‐
Tab. 6.2.I, 6.2.II, 6.8.I
3. e 4.
Scorrimento del piano di posa
e capacità portante (GEO)
Comb. (EQU,M2,‐) ‐
Tab. 2.6.I (= 6.2.I), 6.2.II)
SLU di tipo strutturale (STR)
Approccio 1: Comb. 1 (A1+M1+R1) e Comb. 2 (A2+M2+R2)Approccio 2: Comb. 1 (A1+M1+R3)Tab. 6.2.I, 6.2.II, 6.5.I
e/o
(raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali)Approccio 1: Comb. 1 (A1+M1+R1) e Comb. 2 (A2+M2+R2)Approccio 2: Comb. 1 (A1+M1+R3)Tab. 6.2.I, 6.2.II, 6.5.I
e/o
Muri di sostegno
2222/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
Ed
= qes
(carico di esercizio agente sul piano di posa)
Rd
=qlim
(capacità
portante)
Nel caso della verifica di collasso per carico limite dell’insieme fondazione‐ terreno
(4):
Ed
= H (carico orizzontale agente sul piano di posa)Nel caso della verifica di collasso per scorrimento del piano di posa
(3):
Rd
= Ves
∙tg(δ) = Ves
∙f(ϕ)
Nel
caso
della
verifica
di
ribaltamento
(2),
trattandosi
di
una
verifica
di equilibrio
di
corpo
rigido,
che
non
prevede
il
raggiungimento
della
resistenza (come nel caso delle verifiche idrauliche) , la disuguaglianza da verificare risulta:
e deve risultare: Ed
≤
Rd
Minst
≤
Mst
Muri di sostegno
2323/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /201
OSSERVAZIONI
1)
Nel caso di muri di sostegno dotati di ancoraggi al terreno, le verifiche devono essere effettuate con riferimento al solo approccio 1.
2)
Nelle
verifiche
effettuate
con
l’approccio
2
che
siano
finalizzate
al dimensionamento strutturale, il coefficiente γR
non deve essere portato in conto.
3)
Essendo R1
Muri di sostegno
2424/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 201 /2012
7)
Ai fini della verifica alla traslazione
sul piano di posa di muri di sostegno con
fondazioni
superficiali,
non
si
deve
in
generale
considerare
il
contributo
della
resistenza
passiva
del
terreno
antistante
il
muro.
In
casi particolari,
da
giustificare
con
considerazioni
relative
alle
caratteristiche
meccaniche
dei
terreni
e
alle
modalità
costruttive,
la
presa
in
conto
di un’aliquota
(comunque
non
superiore
al
50%)
di
tale
resistenza
è
subordinata
all’assunzione
di
effettiva
permanenza
di
tale
contributo, nonché
alla
verifica
che
gli
spostamenti
necessari
alla
mobilitazione
di
tale aliquota siano compatibili con le prestazioni attese dell’opera.8)
Nel
caso
di
strutture
miste
o
composite,
le
verifiche
di
stabilità
globale
devono
essere
accompagnate
da
verifiche
di
stabilità
locale
e
di funzionalità
e durabilità
degli elementi singoli.
Paratie
2525/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
PARATIELe
paratie
sono
pareti
verticali
parzialmente
o
interamente
immerse
nel
terreno,
che
possono
avere
funzione
idraulica,
di
sostegno
del
terreno,
di fondazione profonda, o mista
Le paratie con funzione di sostegno
del terreno sono pareti verticali immorsate nel terreno, con quota diversa ai due lati della parete. Tale differenza di quota può essere dovuta ad uno scavo o ad un riporto.
Nel
primo
caso
la
struttura
è
interamente
a
contatto
con
terreno
naturale,
nel secondo
caso
il
terreno
di
fondazione
è
naturale
e
quello
sostenuto
è di
riporto.
Terreno naturaleTerreno naturale
Terreno di riporto
Paratie
2626/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
Il
meccanismo
di
funzionamento
delle
paratie
si
basa
sul
fatto
che
l’intensità della
pressione
mutua
di
contatto
fra
la
parete
e
il
terreno
dipende
dal
movimento
della
parete,
e
quindi
dalle
conseguenti
deformazioni
del
terreno (spinta attiva e passiva) e in ultima analisi dalla rigidezza della parete rispetto al terreno.
In
condizioni
di
equilibrio,
le
azioni
orizzontali,
a
monte
e
a
valle
della struttura,
hanno
risultante
di
eguale
intensità,
verso
opposto,
e
stessa
retta
d’azione.
Nella
risultante
vanno
comprese
le
eventuali
forze
concentrate trasmesse da vincoli, come tiranti di ancoraggio o puntoni.
Le
distribuzioni
di
pressione
nella
progettazione
corrente
si
ipotizzano
note (metodi
all’equilibrio
limite),
nella
realtà
dovrebbero
essere
determinate
mediante un’analisi di interazione terreno‐struttura.
Paratie
2727/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
PALANCOLE E DIAFRAMMINel
termine
paratie
si
comprendono
le
palancole
e
i
diaframmi,
che
possono
differire
molto
fra
loro
sia
come
materiale
costituente,
sia
come
tecnica
di messa in opera, sia come geometria, ma che hanno in comune il meccanismo di funzionamento
Le
palancole
sono
strutture
permanenti
o
provvisorie
(più
frequentemente d’acciaio), messe in opera a percussione o a vibro‐infissione, con battipalo.
I diaframmi
utilizzati con funzione di sostegno delle terre sono pareti in c.a. realizzate
con
pali
accostati,
pali
intersecantisi
o
con
pannelli,
che
possono
raggiungere
elevate
profondità.
L’uso
dei
diaframmi
consente
di
ridurre
al minimo i volumi di scavo e le aree di lavoro, per cui sono spesso impiegati in ambiente
urbano.
Per
limitare
la
flessibilità
della
struttura
sono
spesso
vincolati
al
terreno
con
tiranti
di
ancoraggio,
anche
a
più
livelli,
o
con puntelli
provvisori,
che
sono
poi
sostituiti,
nella
loro
funzione,
dai
solai
della struttura definitiva.
Paratie
2828/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
Palancole
Diaframmi
Paratie
2929/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
METODI ALL’EQUILIBRIO LIMITE
I metodi all’equilibrio limite
per il calcolo delle paratie assumono le seguenti ipotesi semplificative sulla spinta del terreno:
I.
legame
pressioni‐spostamenti
di
tipo
rigido‐plastico
(con
spostamenti infinitesimi sono raggiunti gli stati di tensione limite attivo o passivo);
II.
il
valore
delle
pressioni
attive
e
passive
è
indipendente
dalle
modalità con cui la parete si muove e dalla sua deformabilità;
III.
la
distribuzione
delle
pressioni
è
lineare
e
il
suo
valore
può determinarsi mediante i coefficienti di spinta attiva e passiva.
Paratie
3030/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
1. Metodo convenzionale di calcolo di paratie a sbalzo
Paratia a sbalzo in terreno omogeneo, incoerente e asciutto,
In un calcolo di progetto, il problema è
staticamente determinato:2 incogniteprofondità d’infissione, Dprofondità del punto O a spostamento nullo, d
D d
2 equazioni di equilibrio
traslazione orizzontalerotazione rispetto a O
La
distribuzione
delle
pressioni
è lineare
(ipotesi
di
comportamento
rigido‐plastico)
e
il
suo
valore
può determinarsi
mediante
i
coefficienti
di
spinta
attiva
e passiva
(noti
dalle
proprietà
del
terreno).
La sicurezza viene presa in considerazione introducendo un fattore di sicurezza FS
(=2) con cui dividere il coefficiente di spinta passiva, Kp
.
Ipotesi:
ParatieDr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
Poiché
il
punto
O
è
prossimo
alla
base,
in
taluni
casi,
per
semplicità,
si
fa riferimento ad uno schema semplificato
che considera solo la parte di paratia
al
di
sopra
del
punto
O.
Facendo
l’equilibrio
alla
rotazione
rispetto
a
O
si ottiene un’unica equazione nella sola incognita d.
d
Poi si assume:
D = 1.2∙d
In
un
calcolo
di
verifica,
la
profondità
di
infissione
D
è nota,
e
le
incognite del problema sono:
2 incognitefattore di sicurezza, FSprofondità del punto O a spostamento nullo, d
2 equazioni di equilibriotraslazione orizzontalerotazione rispetto a O
Paratie
3232/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
(1)
Lo
stesso
schema
di
calcolo
può
essere
esteso
a
differenti
condizioni geotecniche, anche con terreni stratificati, in presenza di falda e di filtrazione
La procedura, in un calcolo di progetto, consiste sempre nel:
OSSERVAZIONI
(2)
Per
il
calcolo
di
paratie
a
sbalzo
in
argilla
satura,
occorre
considerare
le condizioni
iniziali,
non
drenate,
a
breve
termine,
e
le
condizioni
finali,
drenate,
a
lungo
termine.
Nel
primo
caso
si
assume
che
il
coefficiente
di sicurezza
possa
essere
applicato
al
valore
della
resistenza
al
taglio
disponibile, cu
.
determinare i diagrammi limite di pressione attiva e passiva (ridotta dal coefficiente di sicurezza)determinare i diagrammi della pressione dell’acqua, a monte e a valle
della paratiaricavare D e d, imponendo le condizioni di equilibrio alla traslazione
orizzontale e alla rotazione,
(3)
I
diagrammi
di
pressione
teorici
(ipotesi
di
comportamento
rigido‐ plastico),
sono
poco
verosimili,
poiché
implicano
improvvise
inversioni
di
segno
della
pressione
orizzontale.
Per
rendere
più
realistici
i
diagrammi
di spinta
si
possono
utilizzare
linee
di
raccordo
inclinate,
secondo
opportuni
procedimenti.
ParatieDr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
2. Metodo convenzionale di calcolo di paratie con un ordine di tiranti
2.a Metodo del supporto libero (free earth
support)
Il
metodo
convenzionale
del
supporto
libero
si
applica
a
strutture
di elevata rigidezza (diaframmi in c.a.).
‐
il
movimento
della
struttura
è
interamente verso
l’esterno,
il
terreno
retrostante
la
parete
è ad
ogni
profondità
in
condizioni
di spinta
attiva,
e
quello
antistante
in
condizioni di spinta passiva.
‐
paratia rigida, con un vincolo prossimo alla sommità
(un
ordine
di
tiranti,
a,
h
noti),
in
un terreno omogeneo, incoerente e asciutto.
Ipotesi:
In un calcolo di progetto, il problema è
staticamente determinato:2 incogniteprofondità d’infissione, dforza F (per unità di lunghezza della struttura)
esercitata dai tiranti
2 equazioni di equilibriotraslazione orizzontalerotazione rispetto a O
La sicurezza viene presa in considerazione introducendo un fattore di sicurezza FS
(=2) con cui dividere il coefficiente di spinta passiva, Kp
.
F
d=D
Linea di dragaggio
3333/39/39
Paratie
3434/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
N.B.
Anche
in
questo
caso,
il
metodo
di
calcolo
del
supporto
libero
per
una paratia
con
un
ordine
di
ancora
ggipuò
essere
esteso
a
differenti
condizioni
geotecniche, anche con terreni stratificati, in presenza di falda e di filtrazione.
F
d
Paratie
3535/39/39
Dr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
N.B.
Se
la
struttura
è
flessibile,
come
ad
esempio
le
palancole
metalliche,
e
il terreno
è
sabbia,
la
pressione
del
terreno
sulla
parete
differisce
sensibilmente,
per
effetto
arco,
dallo
schema
a
segmenti
rettilinei
adottato
con
il
metodo
del supporto
libero,
con
la
conseguenza
che
il
momento
flettente
calcolato
risulta
superiore al valore reale e troppo conservativo.
Per tener conto di tale evidenza sperimentale si
utilizza un
coefficiente
r
di
riduzione
del
momento flettente:
funzione della flessibilità
della parete:
r=
Mreale
/Mcalc
EIL4
=ρ (m2/t per metro lineare di parete)
in cui L
è la lunghezza totale della palancola, ed EI
è la rigidezza flessionale.
ParatieDr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
2.b Metodo del supporto fisso (fixed
earth
support)
Il
metodo
convenzionale
del
supporto
fisso
si
applica
a
strutture
di
modesta rigidezza (palancole metalliche).
‐
la
deformata
della
struttura
nella
parte
infissa
comporta
un
movimento anche
verso
l’interno,
ovvero
il
terreno
a
contatto
della
parete,
a
monte
e
a
valle,
è in
parte
in
condizioni
di
spinta
attiva
e
in
parte
in
condizioni
di spinta passiva
.
‐
palancola
flessibile,
con
un
vincolo
prossimo
alla
sommità
(un
ordine
di tiranti,
a, h e H =a+h
noti), in un terreno omogeneo, incoerente e asciutto.
Ipotesi:
F
d
H
Altezza dello scavo
3636/39/39
D
ParatieDr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
In
questo
caso,
in
un
calcolo
di
progetto
il
problema
non
è
staticamente determinato
e
la
soluzione
si
ottiene
introducendo
un’ulteriore
ipotesi
semplificativa, a carattere semi empirico.
M =0T =TmaxflessoCx
H
F
La linea elastica della struttura presenta un flesso in cui il momento flettente è
nullo
ed
il
taglio
massimo.
L’ipotesi
semplificativa
consiste
nell’assegnare
la posizione di tale punto C (x) in funzione dell’angolo di resistenza al taglio del terreno (ϕ’).
8214.0'0368.0'0004.0Hx 2 +φ−φ=
3737/39/39
ParatieDr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
Note
la
profondità
del
punto
C,
x,
e
l’altezza
dello
scavo
H=
a+h,
il
problema diventa
ora
staticamente
determinato
considerando
separatamente
i
due
tratti
di
palancola, BC e CD
e, come nel caso di paratie a sbalzo, considerando solo la parte di paratia al di sopra del punto a spostamento nullo D :
4 incogniteprofondità dforza F (per unità di lunghezza della struttura)
esercitata dai tiranti
4 equazioni di equilibrio2 di traslazione orizzontale (per BC e CD)1 per rotazione rispetto a A (per BC)
La
sicurezza
viene
presa
in considerazione
introducendo
un
fattore
di
sicurezza
FS
(=2)
con
cui
dividere il coefficiente di spinta passiva, Kp
.
taglio massimo TC (nel punto C)risultante delle pressioni orizzontali nella
parte terminale della palancola RD
d
A
C
D
BF
T
R
T
a
C
D
C
hH
x
d-x
1 per rotazione rispetto a C (per CD) d
F
TC
RD
3838/39/39
ParatieDr. Dr. IngIng. Johann Facciorusso. Johann FacciorussoCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileCorso di Geotecnica per Ingegneria EdileA.A. 2010/2011A.A. 2010/2011
(1)
tratto BC: dall’equilibrio alla rotazione intorno ad A si ricava TC
;(2)
tratto CD: dall’equilibrio alla rotazione intorno a D si ricava (d – x) e quindi d;
(3)
tratto BC: dall’equilibrio alla traslazione orizzontale si ricava F;(4)
tratto CD: dall’equilibrio alla traslazione orizzontale si ricava RD
.
d
A
C
D
BF
T
R
T
a
C
D
C
hH
x
d-xd
F
TC
RD
Procedimento:
39/3939/39
Poi si assume:
D = 1.2∙d
Diapositiva numero 1Diapositiva numero 2Diapositiva numero 3Diapositiva numero 4Diapositiva numero 5Diapositiva numero 6Diapositiva numero 7Diapositiva numero 8Diapositiva numero 9Diapositiva numero 10Diapositiva numero 11Diapositiva numero 12Diapositiva numero 13Diapositiva numero 14Diapositiva numero 15Diapositiva numero 16Diapositiva numero 17Diapositiva numero 18Diapositiva numero 19Diapositiva numero 20Diapositiva numero 21Diapositiva numero 22Diapositiva numero 23Diapositiva numero 24Diapositiva numero 25Diapositiva numero 26Diapositiva numero 27Diapositiva numero 28Diapositiva numero 29Diapositiva numero 30Diapositiva numero 31Diapositiva numero 32Diapositiva numero 33Diapositiva numero 34Diapositiva numero 35Diapositiva numero 36Diapositiva numero 37Diapositiva numero 38Diapositiva numero 39