FONDAZIONI
Anno accademico 2019/2020 - 2° annoCrediti: 9
SSD: ICAR/07 - GEOTECNICA
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 138 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre: 1°
Obiettivi formativi
Il corso ha l’obiettivo di fornire conoscenze sul comportamento statico e dinamico delle fondazioni superficiali, su pali e miste, al fine di pervenire ad una completa progettazione geotecnica delle diverse tipologie di fondazione sia nelle condizioni SLE che SLU. Vengono, altresì, discusse le principali prove in situ per la preliminare ed imprescindibile caratterizzazione geotecnica statica e dinamica del terreno di fondazione. Infine, vengono richiamati i criteri fondamentali della progettazione strutturale di tali elementi.
La metodologia didattica del corso prevede lezioni frontali, esercitazioni e/o seminari in aula e la redazione di due elaborati da svolgere indivualmente e verificare passo dopo passo con il docente durante l'orario di ricevimento o in aula. Il primo ha per oggetto la progettazione geotecnica di una fondazione superficiale; il secondo elaborato ha per oggetto la progettazione geotecnica di una fondazione su pali.
E', infine, prevista una visita tecnica presso un cantiere della Sicilia, al fine di incrementare le conoscenze dello studente sulle tematiche discusse in aula e di avvicinare lo studente al mondo del lavoro e della pratica.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali mediante presentazioni Power Point. Seminari in collaborazione con professionisti della materia. Esercitazioni in classe. Progetto di una fondazione fondazione superficiale e progetto di una fondazione su pali, da svolgere singolarmente e rivedere con il docente in aula e/o durante le ore di ricevimento.
Prerequisiti richiesti
Nessuno
Frequenza lezioni
La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata in quanto coerente con il modello formativo proposto che mira a favorire l'apprendimento graduale, la partecipazione attiva dello studente in classe, il dialogo fra docenti e studenti.
Contenuti del corso
1. INDAGINI GEOTECNICHE: Introduzione: Estensione delle indagini, Finalità delle indagini, Programmazione delle indagini; Sondaggi e Campionamento: Scavi accessibili, Perforazione a percussione, Sondaggi a rotazione, Campionamento, Caratteristiche dei campionatori; Prove in-situ: Prove CPT e CPTU, Prove SPT, Prove scissometriche, Prove dilatometriche statiche e dinamiche, SASW, MASW, Prove pressiometriche, Monitoraggio dei cedimenti delle fondazioni; Correlazioni Empiriche: principali correlazioni empiriche tra i risultati delle indagini in-situ ed i parametri geotecnici. (Testi di riferimento: 1, 2, 4, 6)
2. FONDAZIONI SUPERFICIALI: Tipologie esecutive: Introduzione (Definizione di fondazione superficiale, Scelta del piano di posa, Fondazioni superficiali parzialmente o totalmente compensate, Sottofondazioni di edifici esistenti). Fondazioni su plinti (Plinti isolati, plinti con travi di collegamento). Fondazioni su travi rovesce e su platee (Travi rovesce semplici, reticolo di travi rovesce, platee a spessore costante, platee con spessore incrementato sotto i pilastri, platee nervate inferiormente, platee a fungo, platee scatolari). Carico limite: Meccanismi di rottura (Rottura generale, rottura locale, rottura per punzonamento). Schema semplificato (Fattori che influenzano la capacità portante e stima della profondità della superficie di scorrimento). Metodi di calcolo della capacità portante: La soluzione di Terzaghi (1943), La formulazione di Brinch-Hansen (1970) per terreni incoerenti e per terreni coesivi, l'approccio di Richard et al. (1993), l'approccio di Paolucci e Pecker (1997). Le formulazioni per meccanismi di rottura di tipo non generale. La capacità portante per fondazioni su terreni stratificati. Metodologie per il calcolo delle tensioni indotte nel terreno. Cedimenti: Introduzione (Cedimenti assoluti, cedimenti differenziali, rotazione rigida, rotazioni relative, deformazioni angolari, inflessione, curvatura, Effetti dei cedimenti di fondazione sulle strutture in elevazione, profondità di influenza per il calcolo dei cedimenti di fondazione). Metodi di calcolo per terreni a grana grossa (La teoria dell’elasticità, il Metodo di Burland e Burbidge (1985), il Metodo di Schmertmann (1970), il Metodo di Berardi e Lancellotta (1991). Metodi di calcolo per terreni a grana fine (Il decorso dei cedimenti nel tempo, il cedimento istantaneo, il cedimento di consolidazione primaria secondo il Metodo di Skempton e Bjerrum (1957), il cedimento di consolidazione secondaria). Cedimenti dovuti ad eventi sismici. Cedimenti dovuti a vibro-infissione di pali. Cedimenti in prossimità di fronti di scavo. Ammissibilità dei cedimenti (Valori ammissibili dei movimenti di fondazione secondo la letteratura geotecnica, Linee guida dell’EC1 e dell’EC7 (1994), Indicazioni fornite dalle NTC, 2018. Metodi per ridurre le distorsioni in fondazione). Verifiche e criteri di dimensionamento: Verifiche secondo le Normative Italiana ed Europea (NTC, 2018; Eurocodici 1, 7 ed 8). Cenni sulla disposizione delle armature (Schemi di calcolo, verifiche a punzonamento, momento e taglio, ottimizzazione della disposizione dell’armatura). (Testi di riferimento: 1, 2, 4, 5, 6).
3. FONDAZIONI SU PALI: Pali soggetti a carichi verticali: Tipologie esecutive (Pali senza e con a sportazione di terreno, pali intermedi, micropali). Carico limite (Resistenza laterale, resistenza alla punta, correlazioni con i risultati di prove in sito, formule dinamiche). Cedimenti (Metodo di Poulos (Poulos e Davis, 1980), modello non lineare semplificato, progettazione di pali quali limitatori dei cedimenti). Pali in gruppo (Effetto di bordo, effetto di gruppo, capacità portante di una palificata, cedimenti di una palificata). Attrito negativo (Fenomeno fisico, modellazione, determinazione del punto neutro, accorgimenti costruttivi). Prove di carico verticali e controlli non distruttivi (Prove di collaudo e prove pilota: attrezzatura di prova, modalità esecutiva, strumentazione, interpretazione dei risultati; controlli non distruttivi: diagrafia sonica, metodo dell’ammettenza meccanica). Pali soggetti a forze orizzontali: Considerazioni generali. Meccanismo di collasso e Carico limite (Il metodo di Broms, 1964). Spostamenti (Il metodo di Matlock e Reese, 1960; il metodo delle funzioni di trasferimento). Prove di carico orizzontali (Attrezzatura di prova, modalità esecutiva, strumentazione, interpretazione dei risultati). Fondazioni miste: Verifiche e criteri di dimensionamento. Prescrizioni normative relative alle fondazioni su pali e miste: NTC, 2018, Eurocodici 1, 7 ed 8. Cenni sulla disposizione delle armature nel palo e nell’elemento di collegamento in testa alla palificata (Schemi di calcolo, verifiche a punzonamento, sforzo normale, momento e taglio, ottimizzazione della disposizione dell’armatura). (Testi di riferimento: 1, 2, 3, 4, 5, 6).
4. INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA: Interazione terreno-fondazione: Generalità (Riferimenti normativi - Eurocodice 7, Eurocodice 8, Normativa Italiana, la formazione di cerniere plastiche, la scelta del modello costitutivo del terreno). Fondazioni superficiali (Condizioni statiche: il metodo di Winkler; Condizioni dinamiche: le prove su tavola vibrante; il metodo di Gazetas, 1991, i codici di calcolo). Fondazioni su pali (interazione cinematica ed interazione inerziale; analisi pseudo-statiche, analisi dinamiche, codici di calcolo, il metodo di Gazetas, 1991). Interazione terreno-fondazione-sovrastruttura: Generalità (Fattori da considerare, le prove su tavola vibrante). Fondazioni superficiali (Metodo delle situazioni limite, metodo della rigidezza equivalente, esempi di modellazione con l’approccio di Gazetas, esempi di modellazione numerica). Fondazioni su pali (Interazione terreno-palo-piastra-sovrastruttura). (Testi di riferimento: 2, 4, 6).
Testi di riferimento
1. R. Lancellotta: “Geotecnica”, Quarta Edizione, Zanichelli, Bologna 2012.
2. R. Lancellotta, J. Calavera: "Fondazioni", McGraw-Hill Education, Milano 2016.
3. M.G. Poulos, E.H. Davis: “Analisi e progettazione di fondazioni su pali”, Flaccovio
Editore, Seconda ristampa, 2005.
4. C. Viggiani: “Fondazioni”, Hevelius, Napoli 1999.
5. R. Lancellotta, Costanzo D., Foti S. "Progettazione geotecnica", Hoepli, 2011.
6. Pubblicazioni e/o altro materiale didattico fornito tramite il sistema "Studium" dell'Università degli Studi di Catania
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | 1. INDAGINI GEOTECNICHE | Testi 1, 2, 4, 6 |
2 | 2. FONDAZIONI SUPERFICIALI: Tipologie esecutive; Carico limite; Cedimenti; Verifiche e criteri di dimensionamento. | Testi 1,2, 4, 5, 6 |
3 | 3. FONDAZIONI SU PALI: Pali soggetti a carichi verticali ed orizzontali; Verifiche e criteri di dimensionamento. | Testi 1, 2, 3, 4, 5, 6 |
4 | 4. INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA Interazione terreno-fondazione; Interazione terreno-fondazione-sovrastruttura. | Testi 2, 4 5 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
1) Occorre innanzitutto redigere due elaborati, da svolgere indivualmente e verificare passo dopo passo con il docente e/o suoi collaboratori cultori della materia, durante l'orario di ricevimento o in aula. Il primo ha per oggetto la progettazione geotecnica di una fondazione superficiale; il secondo elaborato ha per oggetto la progettazione geotecnica di una fondazione su pali.
Completati i due elaborati individuali di cui sopra, occorre sottoporli al docente per la verifica finale. Conclusa questa fase, il docente siglerà i due elaborati che andranno presentati durante la valutazione orale finale.
2) La verifica dell'apprendimento si concluderà, dunque, con una prova orale.
3) Occorre prenotarsi obbligatoriamente alla prova orale che si intende sostenere esclusivamente via Internet attraverso il portale studenti entro il periodo previsto.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
1) Programmazione delle indagini geotecniche finalizzate alla progettazione geotecnica di tutte le tipologie di fondazioni in campo statico e dinamico.
2) Meccanismi di rottura sotto le fondazioni superficiali.
3) Calcolo della capacità portante del complesso fondazione-terreno.
4) Metodi di valutazione dei cedimenti delle fondazioni superficiali in campo statico e dinamico.
5) Indicazioni di normativa sulla progettazione SLE ed SLU delle fondazioni.
6) Comportamento di pali soggetti a forze verticali ed orizzontali.
7) Il fenomeno dell'attrito negativo.
8) Principali tipologie di fondazione
9) Studio dell'interazione terreno.struttura in campo statico e dinamico. Principali metodologie.
10) Interazione cinematica palo-terreno. Metodologie ed indicazioni di normativa.
11) Comportamento e progettazione di fondazioni miste secondo l'attuale normativa tecnica.