Tecnologia dei Materiali e degli Elementi Costruttivi
Corso A
Il terreno di FONDAZIONE
Resistenza e rischio sismico
Costruzioni in zona sismica
fondazioni torricelli temec
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Fondazioni - il rapporto con il terreno
Terreno di fondazione
Resistenza meccanica dei terreni
a 2 m di prof. N/mm2
roccioso
0.5-3
ghiaioso
0.3-0.4
sabbioso
0.1-0.3
argilla magra
0.05
argilla grassa
terra di riporto
torboso
pessima
da scartare
Criteri di scelta del tipo di
fondazione
Funzione delle
fondazioni
scaricare i carichi
dell’edificio sul
terreno
Tipo di terreno
Sistema costruttivo
Tipologia strutturale
Carichi permanenti
Carichi accidentali
Costi
fondazioni
torricelli temec
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Fondazioni - il rapporto con il terreno
Terreno di fondazione
Resistenza meccanica dei terreni
a 2 m di prof. N/mm2
roccioso
0.5-3
ghiaioso
0.3-0.4
sabbioso
0.1-0.3
argilla magra
0.05
argilla grassa
terra di riporto
torboso
pessima
da scartare
Resistenza meccanica dei materiali
Elementi per muratura 2-40 N/mm2
Cls 20-80 N/mm2
Malta 2,5-20 N/mm2
Un terreno roccioso sopporta da 0,5 a 3 N/mm2 (5-30 kg/cm2)!!
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fondazioni torricelli temec
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Classificazione del territorio italiano
in zone sismiche
Per ridurre gli effetti del terremoto, l’azione dello Stato si è concentrata
sulla classificazione del territorio, in base all’intensità e frequenza dei
terremoti del passato, e sull’applicazione di speciali norme per le
costruzioni nelle zone classificate sismiche.
La legislazione antisismica italiana prescrive norme tecniche in base alle
quali un edificio debba sopportare senza gravi danni i terremoti meno forti
e senza crollare i terremoti più forti, salvaguardando prima di tutto le vite
umane.
Dal 2003 sono stati emanati i criteri di nuova classificazione sismica del
territorio nazionale, basati sull’analisi della probabilità che il territorio
venga interessato in un certo intervallo di tempo (generalmente 50 anni) da
un evento che superi una determinata soglia.
A tal fine è stata pubblicata l’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei
Ministri n. 3274 del 20 marzo 2003, sulla Gazzetta Ufficiale n. 105 dell’8
maggio 2003.
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Zone sismiche
in Italia 2012
Zone sismiche del
territorio italiano con
recepimento delle
variazioni operate
dalle singole Regioni (fino
al 2012).
Mappa disponibile sul sito
del Dipartimento
della Protezione Civile
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Zone sismiche in Toscana
Il mutato assetto normativo in campo antisismico, legato
soprattutto al passaggio ad un criterio “sito-dipendente”
introdotto dalle vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni
(NTC 2008) rende superata la distinzione all’interno della
zona sismica 3.
L’analisi sismica alla base del presente aggiornamento della
classificazione sismica è volta, quindi, al superamento della
zona 3S.
Inoltre, si è provveduto mediante moderne procedure ad un
controllo sui territori comunali adiacenti alle aree
appenniniche che in Toscana, costituiscono le zone a
maggiore pericolosità sismica.
Mediante differenti step di analisi si è giunti ad una proposta
di aggiornamento della classificazione sismica
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2012 Per 5 comuni (Stazzema, Villa
Basilica, Marliana, Pelago e Talla)
si propone l’innalzamento alla
zona sismica 2, la zona 3 e 3s diventano
solo zona 3
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Zone sismiche in Italia
• Zona 1 - E' la zona più pericolosa, dove possono
verificarsi forti terremoti
• Zona 2 - Nei Comuni inseriti in questa zona
possono verificarsi terremoti abbastanza forti
• Zona 3 - I Comuni inseriti in questa zona possono
essere soggetti a scuotimenti modesti
• Zona 4 - E' la zona meno pericolosa
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Zone sismiche e accelerazione di picco
su terreno rigido ai fini della
classificazione del territorio
Il criterio che porta alla
classificazione del territorio
ha però funzione di
programmazione e
pianificazione e non è
riferimento per la
progettazione di un’opera
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Il nuovo approccio “locale”
al progetto in funzione del sito
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Accelerazione di riferimento
criterio per la pericolosità a livello locale di
progetto di un’opera
Dal 1 luglio 2009 con l’entrata in vigore delle Norme
Tecniche per le Costruzioni del 2008, per ogni costruzione
ci si deve riferire ad una accelerazione di riferimento
“propria” individuata sulla base delle coordinate
geografiche dell’area di progetto e in funzione della vita
nominale dell’opera. Un valore di pericolosità di base,
dunque, definito per ogni punto del territorio nazionale, su
una maglia quadrata di 5 km di lato, indipendentemente dai
confini amministrativi comunali.
La classificazione sismica (zona sismica di appartenenza del
comune) rimane utile solo per la gestione della
pianificazione e per il controllo del territorio da parte degli
enti preposti
(Regione, Genio civile, ecc.).
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Categorie del sottosuolo per la definizione dell’
azione sismica di progetto (approccio in funzione del sito)
Eurocodice 8 Design of structures for earthquake resistance
Tipo A
Ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi
Tipo B
Rocce tenere o terreni a grana grossa molto addensati o a grana fine
molto consistenti
Tipo C
Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o a grana fine
mediamente consistenti
Tipo D
Depositi di terreni a grana grossa scarsamente addensati o a grana
fine scarsamente consistenti
Tipo E
Terreni dei sottosuoli tipo C o D per profondità 20 m posti su un
substrato roccioso di riferimento
La classificazione dei terreni è basata sulla velocità equivalente Vs,30 – una sorta di velocità equivalente
di propagazione delle onde di taglio nei primi 30 m di sottosuolo più alta nei terreni tipo A e
progrssivamente inferiore
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Categorie topografiche del sito
per la definizione della azione
sismica di progetto (approccio in funzione del sito)
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“normativa antisismica”
• comprende sia la classificazione sismica del
territorio nazionale recante la definizione delle
zone sismiche, che la normativa tecnica che
prevede, per ciascuna zona sismica, specifici
criteri progettuali e costruttivi, definiti per edifici,
ponti ed opere di fondazione e di sostegno dei
terreni.
• norme tecniche per le costruzioni D.M. 14
gennaio 2008.
• istruzioni applicative Circ. 2 febbraio 2009, n.
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NTC 14.01.2008 regole generali
Le costruzioni devono avere,
quanto più possibile, struttura
iperstatica caratterizzata da
regolarità in pianta e in altezza. Se
necessario ciò può essere
conseguito suddividendo la
struttura, mediante giunti, in unità
tra loro dinamicamente
indipendenti.
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NTC 14.01.2008 regole generali
Regolarità in pianta
a) la configurazione in pianta è compatta e
approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni
ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e
rigidezze;
b) il rapporto tra lato maggiore e lato minore di un
rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a
4;
c) nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze
supera il 25 % della dimensione totale della costruzione
nella corrispondente direzione;
d) gli orizzontamenti possono essere considerati
infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi
verticali e sufficientemente resistenti.
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Irregolarità in pianta
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NTC 14.01.2008 regole generali
Regolarità in altezza
Una costruzione è regolare in altezza se :
- tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si
estendono per tutta l’altezza della costruzione;
- massa e rigidezza rimangono costanti o variano
gradualmente, …ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in
altezza strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di
sezione costante sull’altezza o di telai controventati in acciaio, ai quali sia
affidato almeno il 50% dell’azione sismica alla base;
- nelle strutture intelaiate eventuali restringimenti della
sezione orizzontale della costruzione avvengono in modo
graduale da un orizzontamento al successivo.
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Distanze e altezze massime degli
edifici
L’altezza massima degli edifici di nuova costruzione
è specificata in funzione del sistema costruttivo e
della zona sismica
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Altezze degli edifici in zona sismica
Zona sismica
4
Sistema costruttivo
Altezza massima
consentita (in m)
struttura in calcestruzzo armato
nessuna limitazione
struttura in acciaio
nessuna limitazione
mista in acciaio e calcestruzzo
nessuna limitazione
muratura ordinaria
n.l.
16
11
7,5
muratura armata
n.l.
25
19
13
Struttura in legno
n.l.
10
7
7
fondazioni torricelli temec
3
2
1
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Telaio in c.a. e muratura
di tamponamento
Deformazioni del telaio
e azioni sulla muratura
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Tamponamenti in muratura
Limitazioni dei danni ai tamponamenti
In zone sismiche 1, 2 e 3 …. dovranno essere adottate
misure atte ad evitare collassi fragili e prematuri dei
pannelli di tamponamento esterno e la possibile
espulsione di elementi di muratura in direzione
perpendicolare al piano del pannello.
Le verifiche strutturali si intendono soddisfatte con
l’inserimento di leggere reti da intonaco sui due lati della
muratura, collegate tra loro a distanza non superiore a 500
mm sia in direzione orizzontale sia in direzione verticale,
ovvero con l’inserimento di elementi di armatura
orizzontale nei letti di malta, a distanza non superiore a
500 mm.
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Esecuzione delle fondazioni
Tracciato del perimetro esterno delle fondazioni con picchetti
PROFONDITÀ DELLE
FONDAZIONI:
Quasi mai una costruzione
appoggia direttamente sugli
strati superficiali del suolo. Le
fondazioni dovrebbero essere
impostate ad una profondità di
circa m 0,8-1,0 così da
proteggere gli edifici dalle
variazioni di volume causate
dall’acqua contenuta nel terreno
per effetto del gelo. In climi rigidi
si deve considerare una
profondità di almeno m 1,5
Sbancamento scavo e puntellamento
casseratura
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La SUPERFICIE DELLA FONDAZIONI e la PROFONDITÀ DI TERRENO
INTERESSATO sono tra loro direttamente proporzionate: per superfici di
contatto più estese la profondità del terreno interessato è maggiore.
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SCAVO DI SBANCAMENTO: l’asportazione del terreno all’interno
dell’area individuata dal tracciamento del perimetro dell’edificio.
Quando possibile, gli scavi di fondazione devono essere eseguiti
all’asciutto
lo scavo si esegue con macchine escavatrici quali benne mordenti e
bulldozer.
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LE FONDAZIONI
Fondazioni dirette e
In relazione alle
CARATTERISTICHE
MECCANICHE DEL
TERRENO
le fondazioni possono essere
SUPERFICIALI
(FONDAZIONI DIRETTE)
PROFONDE
(FONDAZIONI INDIRETTE)
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Prof.sa Maria Chiara Torricelli
Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “P. L. Spadolini”
Fondazioni indirette
TIPOLOGIE DI FONDAZIONI
ORDINARIE
CONTINUE
PLATEA
FONDAZIONI
DIRETTE
DISCONTINUE
SU PALI
FONDAZIONI
INDIRETTE
TRAVI ROVESCE
PLINTI
ZATTERE
INFISSI
TRIVELLATI
IDRAULICHE
In relazione alle CARATTERISTICHE MECCANICHE DEL TERRENO
le fondazioni possono essere
SUPERFICIALI (FONDAZIONI DIRETTE)
PROFONDE (FONDAZIONI INDIRETTE)
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FONDAZIONI DIRETTE DISCONTINUE
I PLINTI
Le fondazioni discontinue si adottano per strutture a telaio quando il terreno
resistente si trova a profondità contenute ed ha una capacità portante elevata.
I plinti dovrebbero avere forma
troncopiramidale a base quadrata ma per
semplicità di esecuzione hanno spesso
Pilastro
forma parallelepipeda
sono realizzati in calcestruzzo o in
calcestruzzo armato.
I plinti possono essere collegati fra loro
per assicurare un comportamento
Raccordo alla
omogeneo della struttura, in presenza di base
cedimenti o altre sollecitazioni
differenziati da punto a punto: il
Magrone
collegamento è costituito da un reticolo di
travi o cordoli.
Tale collegamento è esplicitamente
richiesto in zona sismica così da garantire
una struttura solida e compatta in grado di
contrastare eventuali cedimenti
differenziati.
fondazioni torricelli temec
Raccordo al
pilastro
Plinto
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FONDAZIONI DIRETTE DISCONTINUE
PLINTI collegati
fra loro per fare
fronte a
con travi
cedimenti
differenti da zona
a zona
con cordoli
fondazioni torricelli temec
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FONDAZIONI DIRETTE DISCONTINUE
Il plinto inerte ha una conformazione tale da conferirgli sufficiente rigidezza a fronte di sollecitazioni di
trazione e flessione modeste, è realizzato in calcestruzzo con una armatura a rete alla base, così da
ripartire in maniera uniforme i carichi sul terreno.
PLINTO INERTE
L’angolo che si viene a creare tra l’esterno della struttura verticale
e l’esterno della base della fondazione deve essere di 55°-60°.
55°-60°
PLINTO FLESSIBILE
Un plinto flessibile è un plinto che ha, rispetto alla superficie di
appoggio del pilastro, una sporgenza laterale rilevante e di ridotta
altezza, essendo sollecitato a trazione per flessione deve essere
armato.
L’angolo che si viene a creare tra l’esterno della struttura verticale
e l’esterno della base della fondazione è inferiore a 55°-60°.
40°
fondazioni torricelli temec
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Getto della fondazione a
plinto
fondazioni torricelli temec
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Plinto sagomato prefabbricato
Plinto zoppo
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Plinto di collegamento
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Fondazione di colonna metallica su plinto
Piastra di
appoggio e barre
di ancoraggio
Colonna a
doppia C
Colonna a
doppia T
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Colonna
aT
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Fondazione superficiale a plinti collegati da cordoli
fondazioni torricelli temec
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Fondazione superficiale a plinti
collegati da cordoli
fondazioni torricelli temec
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FONDAZIONI DIRETTE CONTINUE lineari
A seconda della tipologia della struttura di
elevazione verticale, la fondazione continua
potrà funzionare come cordolo (carico
verticale trasmesso da murature e setti,
sollecitazioni di flessione modeste causate
da movimenti del terreno) o come trave
rovescia (sollecitazioni di flessione causate
dal carico dei pilastri)
Fondazione e cordolo
Trave rovescia
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FONDAZIONE CONTINUA sotto una muratura portante
FONDAZIONI CONTINUE IN MURATURA
Venivano eseguite quando il terreno buono per le
fondazioni si trovava fino a 4 mt. di profondità. I tipi di
muratura più usati erano a getto, a sacco o lavorato a
mano. Oggi comunque all’attacco della fondazione con
la muratura si deve realizzare un cordolo in c.a.
FONDAZIONI CONTINUE IN C.A.
Fondazione lineare in c.a., allargata alla base, allo
scopo di ripartire il carico verso il terreno su di una
superficie maggiore possibile. Realizzata in c.a. resiste
anche a flessione, e quindi ad eventuali assestamenti
del terreno sottostante e movimenti sismici.
Fondazioni continue in muratura e in c.a
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Fondazione continua di edificio in muratura portante
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Fondazione di edificio
in muratura portante
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FONDAZIONE CONTINUA A TRAVE ROVESCIA
Impiegata sotto una struttura a pilastri
si tratta di un elemento sottoposto a
flessione verso l’alto nella zona tra i
pilastri e verso il basso nella zona
sotto i pilastri.
l’armatura è disposta in modo tale da
rispondere a trazione e taglio in
relazione alle sollecitazioni trasmesse
dai pilastri e dal terreno.
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FONDAZIONE CONTINUA A TRAVE ROVESCIA
l’armatura è disposta in modo tale da rispondere
a trazione e taglio.
armatura a trazione
fondazioni torricelli temec
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FONDAZIONE CONTINUA A TRAVE ROVESCIA
Travi rovesce incrociate .
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Fondazione a trave rovescia di edifici a pilastri e travi
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Fondazione a trave rovescia di edifici a pilastri e travi
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FONDAZIONI DIRETTE CONTINUE
a platea
Funziona come un solaio rovesciato sollecitato da un carico distribuito (la reazione del
terreno) e da carichi concentrati (portati dalle strutture di elevazione verticale dell’edificio
realizzate a pilastri, a setti in c.a. o in muratura).
Per queste strutture l’armatura resistente a trazione è posta prevalentemente nella parte
verso il terreno.
Quando i carichi e la reazioni del terreno sono particolarmente rilevanti possono essere
richieste delle platee alte anche 1,5-1,8 metri
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FONDAZIONI DIRETTE CONTINUE
aFondazione
platea a platea e diaframmi in c.a
Sez. su
locale
interrato
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