Calcolo Fondazioni: analisi retrospettiva di un palo – Seconda Parte

Data: 25/09/2019 / Inserito da: / Categorie: Informazione Tecnica / Commenti: 0

Le prove penetrometriche statiche (CPT) sono sostanzialmente governate dalle deformazioni piuttosto che dagli sforzi, considerato che l’esecuzione della medesima prova su terreni con differenti resistenze al taglio induce lo stesso campo di deformazione mentre, sono diversi i livelli tensionali e la resistenza all’avanzamento della punta conica.

Inoltre, le stesse rientrano nel campo delle grandi deformazioni, fornendo elementi relativi alla condizione di incipiente rottura ma non al comportamento del terreno nella fase precedente alla stessa, tanto da rendere impossibile la derivazione di apposite formulazioni matematiche.

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I primi studi per la stima del modulo di deformazione mediante correlazioni empiriche risalgono a De Beer (1948), seguiti da Vesic (1972), Schmertmann (1972), Baligh (1975), Lambrecht e Leonards (1978), Bellotti et al. (1983-1986), Robertson e Campanella (1983) e Robertson (2010) che hanno chiarito i meccanismi che governano la deformabilità delle terre nelle prove CPT. In estrema sintesi, il modulo elastico può essere derivato mediante la seguente relazione:

E’ = a · qc


che lo connette alla resistenza alla punta tramite un parametro adimensionale.

Quest’ultimo, a sua volta – stimabile tramite varie relazioni proposte in letteratura – assume usualmente i seguenti valori:

- fondazioni superficiali quadrate: a = 2,5
- fondazioni superficiali nastriformi: a = 3,5

Purtroppo, però, gli elementi descritti non riescono a tenere conto dell’influenza della storia geologica, dell’effetto aging, della composizione mineralogica che influenza la forma delle particelle, della densità relativa e del livello tensionale di progetto, con incertezze sui valori di E’ che possono essere anche del 100%.

Se la definizione del modulo elastico appare incerto nella progettazione geotecnica delle fondazioni superficiali, nel caso dei pali occorre tenere conto:

- delle differenti metodologie costruttive (trivellati e gettati in opera, prefabbricati e infissi a percussione, vibroinfissi ecc.);
- dei differenti materiali (calcestruzzo armato, acciaio, calcestruzzo centrifugato ecc.);
- della geometria (cilindrici, conici; troncoconici, snelli, tozzi ecc.);
- delle modalità di trasmissione dei carichi (di punta, sospesi, isolati, di gruppo, con piastre di ripartizione rigide o flessibili).

In pratica, al variare dei parametri descritti varia il livello deformativo mobilitato dai pali considerato che, a titolo esemplificativo, i pali trivellati e gettati in opera plasticizzano il terreno coassiale mentre quelli prefabbricati e infissi nelle sabbie ne provocano la densificazione aumentandone la resistenza al taglio.

Con tali premesse, nella prima parte dell’articolo è stato analizzato il comportamento di pali vibroinfissi nel sottosuolo della Pianura Padana (diametro = 0,50 metri; lunghezza: 25 metri; carico di rottura: 2212 kN; carico complessivo di esercizio: 650 kN; carico trasmesso dalla base: 110 kN; carico trasmesso dal fusto: 540 kN), il cui profilo stratigrafico e geotecnico sono stati derivati da prove CPT:

- argille e limi di bassa consistenza, con una resistenza media alla punta qc < 500 kPa (<5 kg/cm2), comprese tra il piano di campagna e i -10 metri;
- sabbie e limi di media consistenza, con una resistenza media alla punta qc = 2.000 kPa (20 kg/cm2), compresi tra -10 e -36,5 metri;
- sabbie di alta consistenza, con una resistenza media alla punta qc = 12.000 kPa (120 kg/cm2), oltre i -36,5 metri e fino a fondo prove (-40,5 metri).

Figura 1
I risultati preliminari, basati su analisi retrospettiva di una prova di carico, hanno evidenziato che al carico di esercizio corrispondono cedimenti trascurabili (1,36 millimetri), un comportamento elastico lineare del terreno e un modulo elastico correlabile alle prove CPT tramite un valore molto alto del parametro adimensionale (calcolato non tenendo conto del contributo del fusto):

E’eserc. = 95,5qc.

Figura 2
La sopravvenuta disponibilità di ulteriori prove di carico, eseguite per la medesima geometria di progetto ma in altri cantieri (con condizioni stratigrafiche lievemente diverse), ha successivamente consentito di completare il quadro di analisi la cui sintesi, espressa nella figura seguente, consente di validare l’ipotesi di un comportamento elastico lineare del complesso palo-terreno.

A seguire, è stata ripetuta la stessa analisi della prima parte dell’articolo componendo insieme le equazioni (4.70a) e (4.70b) di “Analisi geotecniche di fondazioni superficiali e pali” per individuare a quale valore del modulo elastico corrispondessero i cedimenti scaturiti dalle prove di carico.

Figura 3
I risultati hanno confermato gli alti valori della costante adimensionale il cui valore minimo (corrispondente al cedimento massimo) è stato a = 85 mentre quello medio è risultato essere in linea con quanto scaturito nella prima parte dell’articolo.

In definitiva, se nella progettazione geotecnica delle fondazioni superficiali possono risultare attendibili i valori proposti in letteratura, nel caso dei pali occorre porre molta attenzione per evitare di incorrere in un sovradimensionamento eccessivo. A tal proposito giova evidenziare che i calcoli di progetto dei pali vibroinfissi relativi alle prove di carico utilizzate nella seconda parte dell’articolo, coadiuvati dai risultati ottenuti con l’analisi retrospettiva esposta nella prima parte dell’articolo, hanno fornito cedimenti di esercizio di 17 millimetri ottenuti ponendo un valore cautelativo di a = 12 e di 4 millimetri ottenuti ponendo un valore realistico (utilizzato in progetto) di a = 50; ciò ha consentito di ottenere anche alti valori di rigidezza della molla verticale (Kv = 35 kg/cm3) utilizzata per simulare un terreno “alla Winkler”.

articolo di Romolo Di Francesco e di Marco Benazzi


Se ti fossi perso la prima parte dell’articolo, leggi qui

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