Lezione 1 - Terreni e Fondazioni

D.I.A.P.RE.M
Corso di Disegno Automatico – Modulo di Sicurezza e Affidabilità delle Costruzioni
1 - TERRENI E FONDAZIONI
Principali tipologie di terreno
Terreni derivati da rocce sedimentarie (NON COESIVI):
• Sabbie
• Ghiaie
Terreni derivati da rocce scistose (COESIVI):
• Argille
• Limi
Terreni di derivazione organica:
• Torbe
Terreno argilloso
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Principali caratteristiche dei terreni
Rapporto con le acque di falda:
TERRENI NON COESIVI
l’acqua riempie le parti interstiziali
non avvengono aumenti di volume
non intervengono legami di tipo chimico
TERRENI COESIVI
l’acqua crea legami di tipo chimico-fisico
aumenti di volume non controllabili
impossibilità ad espellere liquidi
TERRENI ORGANICI
forte instabilità – legame chimico sia con liquidi che con gas
forte riduzione di volume a contatto con l’aria
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Principali caratteristiche dei terreni
I terreni NON COESIVI risentono in maniera minore alle variazioni di falda,
ma è molto forte il problema del confinamento e delle reazioni a vibrazione.
Nei terreni COESIVI le condizioni di saturazione da parte di un liquido
diminuiscono i valori di resistenza interna del materiale
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tensioni ammissibili nei terreni
Limi – Argille Organiche
0,2 – 0,4 Kg/cm2
Terreni Argillo\Limosi
0,5 – 1,0 Kg/cm2
Sabbie – Ghiaie
1,0 – 2,0 Kg/cm2
Rocce
> 2,0 Kg/cm2
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Analisi dei terreni
Principali metodi di ispezione:
CAROTAGGIO
consente un’indagine a vista
di un campione stratigrafico prelevato;
Esempio di carotaggio e
stratigrafie ricavate dai
vari prelevamenti
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Analisi dei terreni
Principali metodi di ispezione:
PROVA PENETROMETRICA
- statica o dinamica
(generalmente statica);
- porta alla conoscenza della
resistenza (di punta e laterale) del
terreno in funzione della profondità;
Strumento per eseguire prove penetrometriche
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Analisi dei terreni
PROVE PENETROMETRICHE STATICHE
Resistenza all’avanzamento
Rp
Resistenza laterale
Rl
Resistenza totale
Rtot
Rp > 80-100
terreni incoerenti
Rp < 80
terreni coesivi
Rp/Rl <= 15
terreno organico
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Rapporto tra i terreni e il costruito
Distribuzione di una carico sul terreno:
Nei terreni coesivi un carico inerte (cumulo) produce nel terreno
deformazioni differenziali, il cumulo si adatta alla deformazione;
Essendo un fabbricato strutturalmente connesso, e quindi ipotizzato
inizialmente rigido, si ha una distribuzione differenziata dei carichi sul
terreno e delle reazioni di quest’ultimo;
Di conseguenza, il fabbricato
si va ad adattare a tali condizioni;
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Fondazioni
EDIFICI MODERNI
Le pressioni sul terreno sono calcolate
da progetto, frutto di analisi dell’edificio
e del suolo; gli edifici contemporanei
viaggiano con pressioni che variano da
0,6 a 1,0 Kg/cm2 in accordo con le
caratteristiche statiche del terreno;
EDIFICI STORICI
Fondazioni
realizzate
su
regole
empiriche; pressioni fino a 5-6 Kg/cm2,
inevitabile il problema dei cedimenti e
delle fessurazioni
Fondazioni di un edificio storico
messe allo scoperto
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Principali tipologie di fondazioni storiche
FONDAZIONI CONTINUE
Essendo gli edifici storici costituiti nella quasi totalità dei casi da murature, le
fondazioni continue sono le più facili da trovare.
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Principali tipologie di fondazioni storiche
FONDAZIONI PUNTUALI
Si trovano in corrispondenza
degli elementi puntuali delle
strutture superiori (colonne,
pilastri), anche se non in tutti i
casi;
In presenza di terreni
acquitrinosi: si bonificano
soltanto i punti di contatto con
palificate, si realizzano dadi di
fondazione uniti da voltini
(cedimenti accentuati)
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Principali tipologie di fondazioni storiche
FONDAZIONI CON PALIFICATE
Utilizzate in tutti i quei casi in cui era troppo oneroso scavare fino a trovare un
livello di terreno compatto (terreni non bonificati, ponti, edifici in laguna).
Fondazioni a Palificata
Sezione e pianta
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
REAZIONI DELLE STRUTTURE ALL’ABBASSAMENTO
DIFFERENZIALE DEL TERRENO SOTTOSTANTE
Cause:
- differenti pressioni trasferite dalle strutture al terreno
- mutamento delle caratteristiche del terreno
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
Il fenomeno della subsidenza
Mausoleo di Teodorico, Ravenna
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
CEDIMENTI DIFFERENZIALI SU EDIFICI A SVILUPPO VERTICALE
•
rotazioni, la struttura reagisce rigidamente
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
CEDIMENTI DIFFERENZIALI SU EDIFICI A SVILUPPO VERTICALE
Ferrara, Campanile del Duomo
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
CEDIMENTI DIFFERENZIALI SU STRUTTURE A SVILUPPO ORIZZONTALE
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
CEDIMENTI DIFFERENZIALI SU STRUTTURE A SVILUPPO ORIZZONTALE
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
CEDIMENTI DIFFERENZIALI SU STRUTTURE A SVILUPPO ORIZZONTALE
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
CEDIMENTI SU FONDAZIONI CONTINUE
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
CEDIMENTI SU FONDAZIONI PUNTUALI
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
LETTURA DELLE FESSURAZIONI DA CEDIMENTO
• Direzione e dimensione delle fessurazioni
• Comportamento delle fessurazioni in corrispondenza di discontinuità murarie
• Valutazione dell’ ”età” e dello stato di un cedimento
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
Direzione e dimensione delle fessurazioni
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Cedimenti di fondazione
Comportamento delle fessurazioni in corrispondenza di discontinuità murarie
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Fondazioni – Tecniche di intervento
SUPERFICIALI
• Allargamenti di fondazione
• Sottofondazioni
PROFONDE
• Micropali
• Iniezioni
• Pali a contrasto / Pali MEGA
• Jet Grouting
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento superficiali
Allargamenti di fondazione
Utilizzate in caso di cedimento in atto ma soprattutto in previsione di un aumento di carico
Di fondamentale importanza sono i cordoli di giunzione degli allargamenti
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento superficiali
Allargamenti di fondazione
Fase di posa dei ferri di armatura
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento superficiali
Sottofondazioni superficiali
Utilizzate nel caso in cui si sia degradato (puntualmente) il terreno immediatamente sottostante alle
fondazioni – Solo per casi particolari (presenza di fognature, …) e localizzati.
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento in profondità
Micropali e pali radice
In caso si verifichi la necessità di trasferire parte o tutto il carico a strati più profondi e resistenti del
terreno;
Si effettuano in caso di cedimento in atto;
Problematica dell’infissione: si utilizzano macchianari di ridotte dimensioni (si lavora anche in interno)
Schema di
realizzazione di
micropali: l’infissione
può avvenire anche
per via inclinata.
Gru per l’infissione di micropali
e punte di perforazione
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento in profondità
Micropali e pali radice
Schematizzazione di posa e funzionamento dei micropali
Micropalo a bulbo
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento in profondità
Micropali e pali radice
Esempi di utilizzo di micropali
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento in profondità
Iniezioni di resine espansive
L’iniezione di resine e la loro successiva espansione genera pressioni in grado addirittura di sollevare
l’edificio; l’effetto però con il tempo tende a svanire (i tempi di espansione non sono compatibili con
quelli di consolidamento dei terreni), quindi l’utilizzo è spesso confinato al riempimento di cavità.
Fasi di iniezione di resine aspansive
e schematizzazionedell’effetto sui
terreni al di sotto delle fondazioni
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento in profondità
Pali a contrasto / Pali MEGA
Sfruttano la coazione terreno-muratura – Appena posati sono subito attivi;
Tecnica poco invasiva (basta un martinetto idraulico) e che permette anche il radrizzamento delle
strutture, basta usare pressioni più alte del peso della muratura.
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento in profondità
Jet Grouting
Classificato come miglioramento del terreno
Inietta calcestruzzo ad alta pressione che si mescola al terreno consolidandolo in colonne di Ø 120 cm
Problematica delle pressioni (oltre i 400 Bar), non utilizzabile in vicinanza di strutture deboli
Fasi di perforazione e getto
di calcestruzzo
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Tecniche di intervento in profondità
Jet Grouting
Varie tipologie di getto
L’elemento perforante in fase di getto
Colonne consolidate
messe allo scoperto
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1 - TERRENI E FONDAZIONI
Fase conoscitiva preliminare:
elenco controlli e analisi da effettuare
1.
Individuazione sottoservizi esterni (acquedotti e fognature)
2.
Individuazione eventuali sopraelevazioni successive dell’edificio
3.
Andamento traffico superficiale (ed eventualmente profondo) in prossimità dell’edificio
4.
Disponibilità di un piano quotato del terreno
5.
Esplorazione dei terreni superficiali e profondi
6.
Prelievo di campioni di terreno e indagini di laboratorio
7.
Misura delle vibrazioni indotte dal traffico
8.
Verifiche di verticalità dell’edificio
9.
Misure sulla qualità delle murature, prelievo di campioni e analisi di laboratorio
10.
Analisi dei carichi agenti e confronto con le tensioni ammissibili
11.
Verifica delle condizioni degli impianti interni (perdite da fognatura, tubature, etc.)
12.
Individuazione delle falde idriche, delle loro quote ed escursioni e della direzione del moto
13.
Accertamenti sull’esistenza di cavità sotterranee