Lezione 09 – NTC 2008 - Geotecnica e Ingegneria

Corso di Laurea a ciclo Unico in Ingegneria Edile‐Architettura
Geotecnica e Laboratorio
D.M. 14.01.2008 “Norme Tecniche per le Costruzioni”
p
Prof Ing Marco Favaretti
Prof. Ing. Marco Favaretti
e‐mail: marco.favaretti@unipd.it
website: www.marcofavaretti.net
1
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
1. Premessa e oggetto
2 Sicurezza e prestazioni attese
2. Si
i i
3. Azioni sulle costruzioni
4. Costruzioni civili ed industriali
5. Ponti
6. Progettazione geotecnica
7 Progettazione per azioni sismiche
7. Progettazione per azioni sismiche
8. Costruzioni esistenti
9. Collaudo statico
10. Redazione dei progetti strutturali esecutivi e delle relazioni di calcolo
p
p
11. Materiali e prodotti per uso strutturale
12. Riferimenti tecnici
2
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
1. Oggetto
Le presenti N.T. definiscono i principi per:
• Progetto
• Esecuzione
delle costruzioni
• Collaudo
nei riguardi delle prestazioni loro richieste in termini di
requisiti essenziali di:
• resistenza meccanica e stabilità
• anche in caso di incendio
• di durabilità
d bilità
3
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
...
Le N.T.:
• forniscono i criteri generali di sicurezza
• precisano le azioni che devono essere
utilizzate
tili t nell progetto
tt
• definiscono le caratteristiche
materiali e dei prodotti
dei
• trattano gli aspetti attinenti alla sicurezza
strutturale
t tt l delle
d ll opere.
4
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
…..
per l’ottenimento delle prescritte prestazioni, per
quanto non espressamente specificato
f
nell
presente documento, ci si può riferire a
normative di comprovata validità e ad altri
documenti tecnici elencati nel Cap.
Cap 12.
12
In particolare quelle fornite dagli Eurocodici con le
relative Appendici Nazionali costituiscono
i di i i di comprovata validità
indicazioni
lidi à e forniscono
f i
il
sistematico supporto applicativo delle presenti
norme.
5
Costituiti da 10 standards inerenti inerenti
alla progettazione di opere edili e civili. Sono a loro volta
Sono a loro volta divisi in 58 parti e sotto parti, accompagnati dalle Appendici g
Nazionali degli SM
EC STRUTTURALI
6
A. Bond, A. Harris: Decoding Eurocode 7 – Taylor & Francis, 2008
EN 1990: basis of structural design EN 1991: actions on structures
EN 1992: design of concrete structures
EN 1992: design of concrete structures
EN 1993: design of steel structures
EN 1994: design of composite steel and concrete strutctures
EN 1995: design of timber structures
EN 1995: design of timber structures
EN 1996: design of masonry structures
EN 1999: design of aluminium structures
EN 1997: geotechnical design (2 parti)
EN 1998: design of strctures for earthquake resistance (6 parti)
7
Evoluzione della normativa geotecnica italiana
Periodo
< 2003
≥ 2003
≥ 2005
≥ 2008
EUROPA
Condizioni statiche
Condizioni sismiche
D.M. LL. PP. 11.03.1988
D.M. LL.PP. 16.01.1996:
“Norme tecniche riguardanti le indagini sui
“Norme tecniche per le costruzioni in zone
terreni e sulle rocce
rocce, ….”
sismiche”
sismiche
D.M. LL. PP. 11.03.1988
O.P.C.M. n.3274 (20.3.03)
Ministero Infrastrutture e Trasporti
“Norme tecniche per le costruzioni”
O P C M n.3431
O.P.C.M.
3431 (3.5.05)
(3 5 05)
D.M. 14.01.2008
D.M. 14.01.2008
“
“Norme
tecniche per le costruzioni
“
“Norme
tecniche per le costruzioni
EN 1997-2004:
EN 1998-2003: Design provisions for
Geotechnical design
earthquake resistance of structures
8
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
2. Sicurezza e prestazioni attese
2 1 Principi fondamentali
2.1. Principi fondamentali
Le opere e gli elementi strutturali devono essere progettate,
progettate
eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale
d
da
consentirne
ti
l
la
prevista
it
utilizzazione,
tili
i
i
in
f
forma
economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza
previsto dalle presenti norme.
La sicurezza e le p
prestazioni di un’opera
p
o di una p
parte di essa
devono essere valutate in relazione agli SL che si possono
verificare durante la vita nominale.
nominale
SL è la condizione superata la quale l’opera non soddisfa più le
esigenze per le quali è stata progettata.
9
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
In particolare, secondo quanto stabilito nei capitoli specifici, le
opere e le varie tipologie strutturali devono soddisfare i
seguenti requisiti:
‐sicurezza
sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): capacità di
evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o
parziali,, che p
p
possano compromettere
p
l’incolumità delle p
persone
ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi
danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l’opera;
‐sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE): tutti i
requisiti atti a garantire le prestazioni previste per le condizioni
di esercizio;
‐ robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di
evitare danni sproporzionati rispetto all’entità delle cause
10
innescanti quali incendio, esplosioni, urti.
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Il superamento di uno SLU ha carattere irreversibile e si
definisce collasso.
Il superamento di uno SLE può avere carattere reversibile o
irreversibile.
Per le opere esistenti è possibile fare riferimento a livelli di
sicurezza diversi da quelli delle nuove opere ed è anche
possibile considerare solo gli SLU.
La durabilità, definita come conservazione delle caratteristiche
fi i h e meccaniche
fisiche
i h dei
d i materiali
i li e delle
d ll strutture, proprietà
i à
essenziale affinché i livelli di sicurezza vengano garantiti
durante tutta la vita dell
dell’opera
opera, deve essere garantita
attraverso una opportuna scelta dei materiali e un opportuno
dimensionamento delle strutture, comprese le eventuali
misure di protezione e manutenzione.
11
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
I prodotti ed i componenti utilizzati per le opere strutturali
devono essere chiaramente identificati in termini di
caratteristiche meccanico – fisico ‐ chimiche indispensabili alla
valutazione della sicurezza e dotati di idonea qualificazione.
I materiali ed i p
prodotti, p
per p
poter essere utilizzati nelle opere
p
previste dalle presenti norme devono essere sottoposti a
procedure e prove sperimentali di accettazione.
Le prove e le procedure di accettazione sono definite nelle parti
specifiche delle presenti norme riguardanti i materiali.
La fornitura di componenti, sistemi o prodotti, impiegati per fini
strutturali, deve essere accompagnata da un manuale di
installazione e di manutenzione da allegare alla
12
documentazione dell’opera.
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
I componenti, sistemi e prodotti, edili od impiantistici, non
facenti parte del complesso strutturale, ma che svolgono
funzione statica autonoma, devono essere progettati ed
installati nel rispetto dei livelli di sicurezza e delle prestazioni
prescritte di seguito prescritti.
LLe azioni
i i da
d prendere
d
i conto
in
t devono
d
essere assunte
t in
i
accordo con quanto stabilito nei relativi capitoli delle
presenti norme.
In mancanza di specifiche indicazioni, si dovrà fare ricorso
ad opportune indagini, eventualmente anche sperimentali,
o a normative di comprovata validità.
validità
13
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
2.2.1 STATI LIMITE ULTIMI (SLU)
a) perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte;
b) spostamenti o deformazioni eccessive;
c) raggiungimento della massima capacità di resistenza di parti di
strutture, collegamenti, fondazioni;
d) raggiungimento della massima capacità di resistenza della
struttura nel suo insieme;
e) raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni;
f) rottura di membrature e collegamenti per fatica;
g) rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti
dal tempo;
h) instabilità di parti della struttura o del suo insieme;
14
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
2.2.2 STATI LIMITE DI ESERCIZIO (SLE)
a) danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del
calcestruzzo) che possano ridurre la durabilità della struttura, la
sua efficienza o il suo aspetto;
b) spostamenti e deformazioni che possano limitare ll’uso
uso della
costruzione, la sua efficienza e il suo aspetto;
c)) spostamenti
t
ti e deformazioni
d f
i i che
h possano compromettere
tt
l’efficienza e l’aspetto di elementi non strutturali, impianti,
macchinari;
d) vibrazioni che possano compromettere l’uso della costruzione;
e) danni per fatica che possano compromettere la durabilità;
f) corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione
15
dell’ambiente di esposizione;
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
2.2.3 VERIFICHE
Le opere strutturali devono essere verificate:
a) per gli SLU che possono verificarsi, in conseguenza
alle diverse combinazioni delle azioni;
b) per gli SLE definiti in relazione alle prestazioni attese.
Le verifiche di sicurezza delle opere devono essere
contenute nei documenti di p
progetto,
g
con riferimento
alle prescritte caratteristiche meccaniche dei materiali
e alla caratterizzazione geotecnica del terreno, dedotta
in base a specifiche indagini.
16
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
…
La struttura deve essere verificata nelle fasi
intermedie, tenuto conto del processo
costruttivo; le verifiche per queste situazioni
transitorie sono generalmente condotte nei
confronti dei soli stati limite ultimi.
ultimi
Per le opere per le quali nel corso dei lavori si
manifestino
situazioni
significativamente
difformi da quelle di progetto occorre
effettuare le relative necessarie verifiche.
17
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
2.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA
Per la valutazione della sicurezza delle costruzioni si devono adottare
criteri probabilistici scientificamente comprovati. Nel seguito sono
normati i criteri del metodo semiprobabilistico agli SL basati sull’impiego
dei coefficienti parziali di sicurezza, che sono applicabili nella generalità
d i casi.i
dei
Per opere di particolare importanza si potranno adottare metodi di livello
superiore
i
trattii da
d documentazione
d
i
tecnica
i di comprovata validità.
lidi à
Secondo il metodo semiprobabilistico agli SL, la sicurezza strutturale
deve essere verificata tramite il confronto tra la resistenza e l’effetto
delle azioni.
Per la sicurezza strutturale, la resistenza dei materiali e le azioni sono
rappresentate dai valori caratteristici, Rki e Fkj definiti, rispettivamente,
come il frattile inferiore delle resistenze
resisten e e il frattile (superiore
(s periore o inferiore)
delle azioni che minimizzano la sicurezza.
18
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
.... In genere, i frattili sono assunti pari al 5%. Per le grandezze con piccoli
coefficienti di variazione, ovvero per grandezze che non riguardino
univocamente resistenze o azioni, si possono considerare frattili al 50%
(valori mediani).
Per la sicurezza di opere e sistemi geotecnici, i valori caratteristici dei
parametri fisico‐meccanici dei terreni sono definiti nel § 6.2.2. La verifica
p
della sicurezza nei riguardi degli SLU di resistenza si ottiene con il “metodo
dei coefficienti parziali di sicurezza” espresso come:
Rd ≥ Ed
(2.2.1)
• Rd è la resistenza di progetto,
progetto valutata in base ai valori di progetto Rdi =
Rki / Mi della resistenza dei materiali ed ai valori nominali delle grandezze
geometriche interessate;
• Ed è il valore di progetto dell’effetto delle azioni, valutato in base ai
valori di progetto Fdj = Fkj∙Fj delle azioni combinate (§ 2.5.3)
2 5 3) ed ai valori
nominali delle grandezze geometriche interessate.
19
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
....
I coefficienti parziali di sicurezza, Mi e Fj , associati
rispettivamente al materiale i‐esimo
i esimo e all
all’azione
azione j‐esima,
j esima
coprono la variabilità delle rispettive grandezze e le incertezze
relative
l ti
alle
ll tolleranze
t ll
geometriche
t i h e alla
ll affidabilità
ffid bilità del
d l
modello di calcolo.
La verifica della sicurezza nei riguardi degli SLE si esprime
controllando aspetti
p
di funzionalità e stato tensionale.
20
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
8.3. Valutazione della sicurezza
La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU; nel caso in cui si effettui la verifica degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere g
p
p
stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente.
12. Riferimenti tecnici
Possono essere utilizzati anche altri codici internazionali, purché sia dimostrato che garantiscano livelli di sicurezza non
purché sia dimostrato che garantiscano livelli di sicurezza non inferiori a quelli delle presenti N.T.
21
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
6 ‐ PROGETTAZIONE GEOTECNICA
6.1 DISPOSIZIONI GENERALI 6.1.1 OGGETTO DELLE NORME
Il presente capitolo riguarda il progetto e la realizzazione: • delle opere di fondazione; delle opere di fondazione;
• delle opere di sostegno; • delle opere in sotterraneo; delle opere in sotterraneo;
• delle opere e manufatti di materiali sciolti naturali; • dei fronti di scavo; d i f ti di
• del miglioramento e rinforzo dei terreni e degli ammassi rocciosi; • del consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nonché la valutazione della sicurezza dei pendii e la fattibilità di opere che hanno riflessi su grandi aree
riflessi su grandi aree. 22
EC 7 – PRINCIPI (lettera (P))
EC 7 –
PRINCIPI (lettera (P))
(1) affermazioni di carattere generale e definizioni inderogabili
(2) requisiti e modelli analitici inderogabili, a meno di specifiche concessioni previste dalla norma
ESEMPIO ‐ 2.2. Design situations
(1)P – Both short
(1)P Both short‐term
term and long
and long‐term
term design situations shall be
design situations shall be
considered
La progettazione geotecnica deve essere condotta conside‐rando la La progettazione geotecnica deve essere
condotta conside rando la
condizione sia a breve termine, sia a lungo termine
23
EC 7 – Regole di applicazione
EC 7 –
Regole di applicazione
Contrassegnate solo con nr. tra parentesi [es. : (1)]
sono esempi di regole e procedure, generalmente accettate, che soddisfano i principi ed i relativi requisiti.
p
p
q
24
EC 7 ‐ DEFINIZIONI
EC 7 ‐
Azione geotecnica
Azione (forza o deformazione imposta) applicata alla Azione
(forza o deformazione imposta) applicata alla
struttura da terreno, acqua libera e sotterranea quando le azioni derivano da un’unica origine devono essere f
fattorizzate allo stesso modo sia che il loro effetto sia favorevole o i
ll
d i h il l
ff
i f
l
sfavorevole (analisi di stabilità o progetto di opere di sostegno: il peso del terreno può dare origine ad azioni favorevoli e sfavorevoli).
25
EC 7 ‐ DEFINIZIONI
EC 7 ‐
Esperienza comparabile
EC7 consente di considerare informazioni già a disposizione, relative al sottosuolo, se:
• sono sufficientemente documentate, • viene coinvolto lo stesso tipo di terreno o di roccia, • per questo ci si aspetta un comportamento meccanico simile da un punto di vista geotecnico • sono coinvolte strutture analoghe. sono coinvolte strutture analoghe
26
EC 7 ‐ DEFINIZIONI
EC 7 ‐
Terreno
Terra, roccia, riporto nella posizione precedente i i
ll
ii
d
l’esecuzione dei lavori di costruzione
Valore derivato
Parametro geotecnico ottenuto attraverso teorie e correlazioni (anche empiriche) dai risultati di prove
correlazioni (anche empiriche) dai risultati di prove sperimentali
27
EC 7 ‐ DEFINIZIONI
EC 7 ‐
Resistenza
Capacità di sopportare le azioni senza giungere a rottura. (es.: il termine viene usato in EC7 anche per esprimere la capacità portante, la resisten a allo scorrimento, ecc.)
portante, la resistenza allo scorrimento, ecc.)
D
Dato geometrico (a)
i ( )
quota e pendenza di una superficie, livelli dell’acqua, livelli delle superfici di separazione tra litotipi differenti, quote di scavo, dimensioni delle strutture geotecniche.
28
EC 7 – Principi base
EC 7 –
Principi base
EC7 considera in particolare le opere di Catg. n.2.
i “valori caratteristici”
i “valori di progetto” 

pedice k
pedice d
29
EC 7 – Valore caratteristico
EC 7 –
Valore caratteristico
Considerando la variabilità di una grandezza, il g
valore caratteristico è quello che, nell'arco di vita dell'opera
dell
opera, corrisponde ad una prefissata corrisponde ad una prefissata
(generalmente piccola) probabilità per la grandezza di presentarsi con un valore più sfavorevole. sfavorevole.
30
EC 7 – Valore caratteristico
EC 7 –
Valore caratteristico
Il valore caratteristico (2.4.5.2 – (2)P) è definito:
“A cautious estimate of the value affecting the occurrence of the limit state”,
f
,
i valori caratteristici delle proprietà fisiche e meccaniche dei p p
terreni coincidono con quelli che usualmente utilizziamo nella p g
progettazione tradizionale
31
EC 7 – Valore caratteristico
EC 7 –
Valore caratteristico
Il valore caratteristico va scelto anche in base al particolare
SL da analizzare, tenendo conto del volume di terreno
coinvolto e del modo in cui il terreno viene sollecitato per
uno specifico
p
SL.
A parità di terreno possiamo quindi avere differenti valori
caratteristici del parametro geotecnico (es.: ' al variare
del meccanismo di collasso considerato)
32
EC 7 – Valore caratteristico
EC 7 –
Valore caratteristico
Si definiscono i valori caratteristici
‐ delle azioni (F), ( ),
‐ dei parametri geotecnici (X) ‐ dei parametri geometrici (a) d i
ti
t i i( )
ed i corrispondenti valori di progetto ottenuti applicando un CP al valore caratteristico
33
EC 7 – Valore caratteristico
EC 7 –
Valore caratteristico
1 AZIONI 1.
AZIONI
(
(normativa)
ti )
2. RESISTENZE STRUTTURALI
(statistica)
3. PROPRIETA’ GEOTECNICHE TERRENI (???)
(3) i valori caratteristici delle proprietà fisiche e meccaniche coincidono con quelli che usualmente utilizziamo nella progettazione tradizionale Abbiamo fin qui utilizzato inconsapevolmente i valori f q
p
caratteristici dei parametri geotecnici!!!
34
EC 7 – Valore caratteristico e di progetto
Valori caratteristici e valori di progetto entrano in gioco nel calcolo:
in gioco nel calcolo:
‐ delle resistenze R
‐ degli effetti delle azioni E
R R(F X )
R = R(F, X, a)
E E(F X )
E = E(F, X, a)
35
EC 7 – AZIONI
EC 7 –
si considera il valore rappresentativo per tenere conto della possibilità che queste siano di tipo:
‐ permanente (pedice G)
p
(p
)
‐ variabile o accidentale (pedice Q) Il valore rappresentativo di un'azione è solo un particolare valore caratteristico che tiene conto del
particolare valore caratteristico che tiene conto del modo in cui le azioni si manifestano. 36
Definizioni grandezze EN 1990‐2001 “Basis of Design”
Simbologia
Valore
rappresentativo
Fattore di
combinazione
Geotecnici
Valore di progetto
Valore
caratteristico
Valore di
progetto
Frep =  F
Fk
1
Fd = F Frep
Xk
Note
Si ottiene combinando fra loro le
azioni caratteristiche Fk permanenti,
variabili e accidentali
F coefficiente di sicurezza parziale
Stima cautelativa di un parametro
geotecnico
Si ricava alternativamente:
Xd
1)X
1)
Xd = Xk/
/ M
Geometrici
2)Scelta diretta
Valore
nominale
anom
Valore di
progetto
ad = anom +/- a
D t geometrico
Dato
ti
a tolleranza ammessa da EC7
37
DM 1988 ‐ Progettazione Geotecnica
SSLU (fondazione): la sicurezza è inglobata e garantita dal U (fonda ione): la sicure a è inglobata e garantita dal
coefficiente globale di sicurezza
Qlim
FS 
3
Qes
Non si applicano CP:
su carichi e su azioni
su caratteristiche di resistenza del terreno
38
REQUISITI DI PROGETTO
Il requisito più significativo introdotto dall’EC7 (EN 1997) è costituito
dall’impegno alla progettazione agli stati limite:
P i
Per ciascuna situazione di progetto dovrà essere verificato che nessuno it i
di
tt d à
ifi t h
stato limite rilevante venga superato [EN 1997‐1 § 2.1(1)P]
Per la maggior parte degli ingegneri geotecnici europei questa è la
variazione
i i
più
iù rilevante
il
i
introdotta
d
nella
ll filosofia
fil fi progettuale
l
dall’EC7, distante dall’approccio delle tensioni ammissibili che
consideravano un unico fattore di sicurezza globale.
39
REQUISITI DI PROGETTO
La progettazione geotecnica tradizionale, usando il fattore di
sicurezza unico globale, ha accumulato numerose esperienze per
decenni e su questo approccio ha costruito metodi di calcolo
assolutamente soddisfacenti per la pratica professionale.
Ciò nonostante l’uso del fattore di sicurezza unico che tenga conto di
tutte le incertezze dell
dell’analisi
analisi, sebbene conveniente dal punto di
vista del calcolo, non consente un controllo adeguato dei differenti
livelli di incertezza che caratterizzano le varie parti dell’analisi.
40
REQUISITI DI PROGETTO
L’approccio agli stati limite impone al progettista di pensare con
maggiore rigore ai possibili meccanismi di rottura e a quelle parti del
procedimento di calcolo che rivestono maggiore incertezza.
incertezza
Questo conduce a definire livelli di affidabilità assai razionali per
l’intera struttura.
I CP dell’EC7 sono stati scelti in modo da giungere a soluzioni
progettuali
p
g
similari rispetto
p
aq
quelle con CP gglobale unico. Questo
per non disperdere il bagaglio di esperienze precedenti che non
dovevano essere distrutte dall’introduzione
’
del nuovo approccio.
41
REQUISITI DI PROGETTO
La filosofia degli stati limite è usata da molti decenni nella
progettazione di strutture di acciaio, calcestruzzo armato e legno.
L dd
Laddove
l struttura toccava terra in
la
i passato sorgevano difficoltà
diffi l à
analitiche.
Gli EC presentano un approccio unificato per tutti i materiali che
costituiscono la struttura e dovrebbero perciò creare minor
confusione e ridurre ggli errori q
quando consideriamo il p
problema
dell’interazione terreno‐struttura.
42
REQUISITI DI PROGETTO
Gli stati limite dovranno essere verificati mediante:
• calcolo,
• misure prescrittive,
• modelli sperimentali,
sperimentali
• prove di carico,
• metodi osservazionali
• attraverso una combinazione dei vari metodi
Non tutti gli stati limite devono essere controllati esplicitamente:
quelli che chiaramente governano la progettazione devono essere
attentamente considerati, per gli altri è sufficiente un’esclusione
ragionata.
43
Stati limite ultimi e di esercizio
SLU: stato limite per cui si giunge alla rottura del terreno o d ll
della struttura. Vengono distinti i seguenti SL:
V
di i i i
i SL
GEO/STR/EQU/UPL/HYD
SLE: stato limite a cui corrispondono inaccettabili livelli di deformazione, di vibrazione, di rumore, di flusso di acqua o di contaminante
44
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
6.2.3.1 Verifiche nei confronti degli stati limite ultimi (SLU)
Per ogni SLU deve essere rispettata la condizione
Ed  Rd
Ed è il valore di progetto dell’azione o dell’effetto dell’azione


Xk
E d  E   F  Fk ;
; ad 
M


Rd è il valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico


Xk
1
Rd 
 R   F  Fk ;
; ad 
R
M


45
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Effetto delle azioni e resistenza sono espresse in funzione delle
‐ azioni di
d progetto
 F  Fk
‐ parametri geotecnici di progetto
Xk /  M
‐ geometria di progetto
ad
Nella formulazione della resistenza Rd, compare esplicitamente un
coefficiente R che opera
p
direttamente sulla resistenza del sistema.
La verifica della suddetta condizione deve essere effettuata impiegando
diverse combinazioni di gruppi di CP, rispettivamente definiti per
•
le azioni
(A1 e A2),
•
i parametrii geotecnici
i i
(
(M1
e M2)
2)
•
le resistenze
(R1, R2 e R3).
46
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
6 2 3 1 1 Azioni
6.2.3.1.1
I CP F relativi alle azioni sono indicati in Tab. 6.2.I.
Si deve comunque intendere che il terreno e l’acqua
costituiscono carichi permanenti (strutturali) quando,
quando nella
modellazione utilizzata, contribuiscono al comportamento
della opera con le loro caratteristiche di peso,
peso resistenza e
rigidezza.
Nella valutazione della combinazione delle azioni i coefficienti
di combinazione ijj devono essere assunti come specificato
nel Cap. 2.
47
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Tabella 6.2.I – Coefficienti parziali per le azioni
CARICHI EFFETTO Permanenti Favorevole
(strutturali) Sfavorevole Permanenti portati (1) (non strutturali) Favorevole
Variabili Sfavorevole Favorevole
Sfavorevole COEFFICIENTE PARZIALE F G1 G2 Qi (A1) STR (A2) GEO 1,0
1,0
1,3 1,0 0,0
0,0
1,5 1,3 0,0
0,0
1,5 1,3 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti
si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti.
48
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
6.2.3.1.2 Resistenze
Il valore di progetto della resistenza Rd può essere determinato:
a) in modo analitico, con riferimento al valore caratteristico dei parametri
geotecnici del terreno, diviso per il CP m specificato nella successiva Tab.
6.2.II e tenendo conto, ove necessario, dei CP R specificati nei paragrafi
relativi a ciascun tipo di opera;
b) in modo analitico, con riferimento a correlazioni con i risultati di prove
in sito, tenendo conto dei CP R riportati nelle tabelle contenute nei
paragrafi relativi a ciascun tipo di opera;
c) sulla base di misure dirette su prototipi, tenendo conto dei CP R
riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di
opera.
49
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Tabella 6.2.II – CP per i parametri geotecnici del terreno
Parametro al quale
applicare il CP
Coefficiente parziale M
(M1)
(M2)
tan ′k
’
1,0
1,25
c′k
c’
1,0
1,25
cuk
cu
1,0
,
1,4
,


1,0
1,0
Per le rocce, al valore caratteristico della resistenza a compressione uniassiale qu deve essere applicato un CP 
deve essere applicato un CP qu =1,6. =1 6
Per ammassi rocciosi e terreni a struttura complessa, nella valutazione della resistenza caratteristica bisogna considerare natura e caratteristiche
resistenza caratteristica, bisogna considerare natura e caratteristiche geometriche e di resistenza delle discontinuità strutturali. 50
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
6.2.3.2 Verifiche nei confronti degli SLU idraulici
Le opere geotecniche devono essere verificate nei confronti dei
possibili stati limite di sollevamento o di sifonamento.
Per la stabilità al sollevamento deve risultare che il valore di
progetto dell’azione instabilizzante Vinst,d, combinazione di azioni
permanenti (Ginst,d) e variabili (Qinst,d), sia  della combinazione dei
valori di progetto delle azioni stabilizzanti (Gstb,d) e delle resistenze
( d):
(R
)
Vinst,d  Ginst,d  Qinst,d  G stb,d  R d
Per le verifiche di stabilità al sollevamento, i relativi CP sulle azioni
sono indicati in Tab. 6.2.III. Tali coefficienti devono essere combinati
in modo opportuno con quelli relativi ai parametri geotecnici (M2).
51
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Tabella 6.2.III – Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sollevamento
verifiche nei confronti di SL di sollevamento
CARICHI
EFFETTO
Permanenti
(strutturali)
Favorevole
Sfavorevole
(1)
Permanenti portati
(non strutturali)
Variabili
Favorevole
Sfavorevole
Favorevole
Sfavorevole
COEFFICIENTE
PARZIALE 
SOLLEVAMENTO
(EQU)
G1
0,9
G2
00
0,0
Qi
0,0
1,1
1,5
1,5
(1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti
si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti.
52
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Il controllo della stabilità al sifonamento si esegue verificando che il valore di progetto della pressione interstiziale instabilizzante (uinst,dd) valore di progetto della pressione interstiziale instabilizzante
)
risulti ≤ al valore di progetto della tensione totale stabilizzante (σstb,d
) tenendo conto dei CP della Tab 6 2 IV:
tb d), tenendo conto dei CP della Tab. 6.2.IV: uinst,d ≤ σstb,d
Tabella 6.2.IV – Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sifonamento
CARICHI
Permanenti
EFFETTO
Favorevole
Sfavorevole
Permanenti non Favorevole
strutturali(1)
Sfavorevole
Variabili
Favorevole
Sfavorevole
COEFFICIENTE PARZIALE F
G1
G2
Qi
SIFONAMENTO (HYD)
0,9
1,3
0,0
15
1,5
0,0
1,5
(1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali siano compiutamente definiti e non 53
variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
In entrambe le verifiche,, nella valutazione delle p
pressioni
interstiziali, si devono assumere le condizioni più sfavorevoli,
considerando i possibili effetti delle successioni stratigrafiche
sul regime di pressione dell’acqua.
Nelle verifiche al sifonamento, in presenza di adeguate
conoscenze sul regime delle pressioni interstiziali, i
coefficienti di sicurezza minimi sono indicati nella Tab. 6.2.IV.
Valori superiori possono essere assunti e giustificati tenendo
presente della pericolosità del fenomeno in relazione alla
natura del terreno nonché dei possibili effetti della
condizione di collasso.
54
SU
SLU
EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo rigido, nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire
nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire resistenza
STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali, compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa nel fornire resistenza. GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia è significativa nel fornire resistenza.
significativa nel fornire resistenza.
UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per sottopressioni idrauliche o galleggiamento. HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici eccessivi)
55
EN1990 ‐‐ Basis of structural design
EN1990 g
SLU
56
SSLU –
U EQU
QU
Gli effetti delle azioni di progetto instabilizzanti
Edstb,d (es.: momento ribaltante) e quelli delle azioni (es : momento ribaltante) e quelli delle azioni
stabilizzanti Estb,d (es.: momento stabilizzante)
devono soddisfare la relazione:
E dstb,d  E stb,d
57
SSLU –
U EQU
QU
Edstb,d = E (FFrep, Xk/M, ad)dstb
Estb,d = E (FFrep, Xk/M, ad)stb
AZIONE
SIMBOLO
VALORE
1
G;dst
1 10
1,10
2
G;stb
0,90
1
Q;dst
1,50
2
Q;stb
0
Permanente
F
CP di sicurezza riferiti alle azioni permanenti (G) e variabili (Q)
Non favorevole
Favorevole
Variabile
Non favorevole
Favorevole
1
destabilizzante
2
stabilizzante
58
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Tabella 6.2.I – Coefficienti parziali per le azioni
CARICHI
EFFETTO
Permanenti
(strutturali)
Favorevole
Sfavorevole
(1)
Permanenti portati
(non strutturali)
Variabili
Favorevole
Sfavorevole
Favorevole
Sfavorevole
COEFFICIENTE
PARZIALE 
SOLLEVAMENTO
(EQU)
G1
0,9
G2
0,0
Qi
0,0
11
1,1
1,5
1,5
(1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati, tamponature, tramezzi, intonaci, isolanti, ti
t ti t
t
t
i i t
i i l ti
controsoffitti ecc.) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni te
po, s pot a o adotta e g stess coeff c e t a d pe e a o
permanenti.
59
SSLU –
U EQU
QU
Edstb,d = E (FFrep, Xk/M, ad)dstb
Estb,d = E (FFrep, Xk/M, ad)stb
PARAMETRI TERRENO
M
CP riferiti ai CP
riferiti ai
parametri geotecnici
geotecnici.
SIMBOLO
VALORE
’
c’
1,25
1,25
Resistenza non drenata
Resistenza non confinata
cu
qu
1,40
1
40
1,40
Peso di volume

1,00
Angolo resistenza taglio
Coesione efficace
1
1
fattore applicato a tan ’
60
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Parametro al quale
applicare il CP
Coefficiente parziale M
(M1)
(M2)
tan 
′k
’
10
1,0
1 25
1,25
c′k
cc’
1,0
,
1,25
,
cuk
cu
1,0
1,4


1,0
1,0
Per le rocce, al valore caratteristico della resistenza a compressione uniassiale qu deve essere applicato un CP 
uniassiale q
deve essere applicato un CP qu =1,6. =1 6
Per ammassi rocciosi e terreni a struttura complessa, nella valutazio‐ne della resistenza caratteristica bisogna considerare natura e carat teristiche
della resistenza caratteristica, bisogna considerare natura e carat‐teristiche geometriche e di resistenza delle discontinuità strutturali. 61
SU
SLU
EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo rigido, nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire
nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire resistenza
UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per sottopressioni idrauliche o galleggiamento. HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici eccessivi)
STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali, compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa nel fornire resistenza. resistenza
GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia è significativa nel fornire resistenza.
i ifi ti
lf i
it
62
UPL – rottura per sollevamento di struttura interrata per l’azione della sottospinta idraulica (1)
della sottospinta idraulica (1)
1 – piano di falda
2 – superficie impermeabilizzata
63
UPL – rottura per sollevamento di rilevato arginale alleggerito durante una piena (2)
durante una piena (2)
1 – piano dell’acqua
2 ‐ superficie impermeabilizzata
3 – materiale di alleggerimento
64
ULP – rottura per sollevamento del fondo scavo (3)
4 – superficie originaria del terreno
5 – sabbia
6 – argilla
6 7 ‐ ghiaia
65
UPL – rottura di platea eseguita sotto falda (4)
1 ‐ piano di falda; 1
piano di falda;
5 ‐ sabbia 2 ‐ superficie impermeabilizzata; 2
superficie impermeabilizzata;
6 ‐ sabbia; 8 ‐ sabbia iniettata
66
UPL ‐ rottura per sollevamento di struttura ancorata (5)
1 ‐ piano campagna (falda); 5 ‐ sabbia; 9 ‐ ancoraggio
67
UPL ‐ Sollevamento della costruzione o del terreno per sottopressioni idrauliche
Il valore di progetto Vdst,d della combinazione delle azioni verticali destabilizzan‐
ti permanenti e variabili deve soddisfare la seguente condizione:
Vdst,d
dst d  Gstb,d
stb d
Vdst,d
dst d = Gdst,d
dst d + Qdst,d dst d  Gstb,d
stb d
Gdst;d, Q
Qdst;d, G
Gstb,d = azioni verticali ‐
= azioni verticali valori di progetto
valori di progetto
Gdst;d permanenti destabilizzanti, Qdst;d variabili destabilizzanti, Gstb,d
permanenti stabilizzanti per la verifica al sollevamento. 68
Vdst,d = Gdst,d + Qdst,d  Gstb,d
UPL
AZIONE
SIMBOLO
VALORE
1,1
FS 
 1,22
0,9
Permanente
1
G;dst
1,1
2
G;stb
0,9
1
Q;dst
1,5
Non favorevole
Favorevole
Variabile
Non favorevole
1
destabilizzante
2
stabilizzante
PARAMETRI TERRENO
SIMBOLO
VALORE
’
1,25
C
Coesione
i
efficace
ffi
c’
1 25
1,25
Resistenza non drenata
cu
1,40
Resistenza a trazione del palo
s;t
1,40
Ancoraggio
R
1,40
Angolo resistenza taglio
1
1
fattore applicato a tan ’
69
Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008
Tabella 6.2.III – Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sollevamento
erifiche nei confronti di SL di solle amento
CARICHI
EFFETTO
Permanenti
(strutturali)
Favorevole
Sfavorevole
(1)
Permanenti portati
(non strutturali)
Variabili
Favorevole
Sfavorevole
Favorevole
Sfavorevole
COEFFICIENTE
PARZIALE 
SOLLEVAMENTO
(EQU)
G1
0,9
G2
00
0,0
Qi
0,0
1,1
1,5
1,5
(1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti
permanenti.
70
UPL
‐1 m
Livello iniziale ed esterno dell’acqua
‐4 m
Fondo scavo e livello interno dell’acqua
A ill sat = 20 kN/m
Argilla 
20 kN/ 3
Argilla sat = 20 kN/m3
‐10 m
Sabbia
Gdst,d  Gstb,d
10 kN/m3 * (10‐1) m * 1,1  20 kN/m3 * (10‐4) m *0,9
99  108
OK!
71
EC 7 – Verifiche agli SLU
EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo
rigido nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel
rigido,
fornire resistenza
UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per
sottopressioni idrauliche o galleggiamento.
HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici
eccessivi)
STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali,
compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa
nel fornire resistenza.
resistenza
GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia
è significativa
i ifi ti nell ffornire
i resistenza.
i t
72
HYD – rottura per sifonamento (1)
heaving =
sollevamento
piping =
sifonamento
1 - quota di scavo (sx); quota dell’acqua
dell acqua (dx)
2 - acqua
3 - sabbia
73
HYD – rottura per sifonamento (2)
1 - falda freatica
2 - livello piezometrico nel sottosuolo permeabile
3 - terreno di bassa permeabilità
4 - sottosuolo p
permeabile
5 - pozzo – punto di innesco del sifonamento
6 - fascia di possibile sifonamento
74
HYD ‐ Collasso del terreno causato da gradienti Co asso de te e o causato da g ad e t
idraulici eccessivi (sifonamento)
Alla base della stessa colonna di terreno, il valore di progetto della pressione interstiziale totale (udst,d) [o il valore di della pressione interstiziale totale (u
[o il valore di
progetto della forza di filtrazione (Sdst;d)], deve essere non maggiore del valore di progetto della tensione verticale totale i
d l l
di
tt d ll t i
ti l t t l
(stb,d) stabilizzante [ovvero del peso immerso stabilizzante (G’stb:d)]: udst,d
dst d  stb,d
stb d
Sdst,d
dst d  G’stb,d
stb d
75
HYD
udst,d  stb,d
AZIONE
Sdst,d  G’stb,d
SIMBOLO
VALORE
1
G;dst
1 30
1,30
2
G;stb
0,90
1
Q;dst
1,50
Permanente
N
Non
ffavorevole
l
Favorevole
1,3
FS 
 1,44
0,9
Variabile
Non favorevole
1
destabilizzante
2
stabilizzante
76
Norme T
Tecnich
he per le costtruzion
ni - 200
08
Tabella 6.2.IV – Coefficienti parziali sulle azioni per le
verifiche nei confronti di SL di sifonamento
CARICHI
EFFETTO
Permanenti
(strutturali)
Favorevole
Permanenti portati
(non strutturali)
Variabili
Sfavorevole
(1)
Favorevole
Sf
Sfavorevole
l
Favorevole
Sfavorevole
COEFFICIENTE
PARZIALE F
G1
G2
Qi
SIFONAMENTO
09
0,9
1,3
0,0
15
1,5
0,0
1,5
(1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i
carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non
variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi
per le azioni permanenti
permanenti.
77
HYD
p.c. + acqua
-2 m
-3 m
Paratia verticale
impermeabile
Fondo
F
d scavo e lilivello
ll
interno dell’acqua
-6 m
Sabbia sat = 20 kN/m3
1,5 m
-9 m
Argilla (confine impermeabile)
Sdst,d
G’stb,d
dst d  G
stb d
10 kN/m
kN/ 3 * (3
(3m – 2m
2 )*1
1,5
5m*1
1,3
3
 10 kN/m3 *(1,5 m * 3 m) * 0,9 =
19,5  27
OK!
78

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