|
|
 |
Fondazioni in CA
|
 |
|
|
Fondazioni in CA è un software completo che consente di calcolare qualsiasi
struttura di fondazione secondo le nuove norme di cui al DM 14 gennaio 2008:
 Pali
e micropali anche inclinati comunque disposti
Travi
continue in elevazione.
Graticci
piani di travi su suolo elastico.
Graticci
piani di travi in elevazione.
Platee
semplici o nervate su suolo elastico alla Winkler
Piastre
semplici o nervate in elevazione su appoggi fissi o elastici;
Plinti
superficiali su suolo elastico alla Winkler;
Plinti
su pali;
Graticci
di travi su pali;
Platee
semplici o nervate su pali.;
Travi
continue su suolo elastico alla Winkler;
Palificate.
Il programma è inoltre in grado di importare file di testo contenenti le
combinazioni di carico, calcolate in altri software strutturali, trasmesse dalla
sovrastruttura.
|
|
|
|
|
|
|
Modellazione del terreno per pali
In zona sismica “le analisi per la valutazione delle sollecitazioni e degli
spostamenti dei pali devono tener conto della dipendenza della rigidezza del
terreno dallo stato tensionale e deformativo” (§ 7.11.5.3.2 NTC). Il pratico
conseguimento di tale direttiva può essere ottenuto utilizzando un valore
secante opportunamente ridotto del modulo elastico del terreno o, più
propriamente, utilizzando un modello non lineare del terreno.
Nel programma l’interazione palo-terreno può essere modellata sia considerando
il terreno come un mezzo elastico continuo ed omogeneo (Poulos-Randolph), sia
come un mezzo alla Winkler con molle lineari o non lineari con la possibilità di
scelta tra più legami costitutivi (curve p-y per l’interazione trasversale e
curve di trasferimento t-z per quella assiale) da assegnare a terreni
stratificati. In particolare sono previsti i seguenti modelli non lineari
applicabili a terreni sia coerenti che incoerenti:
Modello
iperbolico (Carter);
Modello parabolico (Matlock)
Modello
elasto-plastico
E' previsto il calcolo
approssimato momento flettente cinematico in terreno a due strati (Gazetas
1997). Il momento così calcolato viene sommato a quello presente nel palo sia
nel tratto a cavallo dell'interfaccia tra i due strati sia nel tratto
all'attacco con la testata.
La risoluzione della struttura avviene mediante discretizzazione automatica di
tutti gli elementi resistenti sulla base di una prefissata dimensione media
della mesh.
E’ inoltre possibile assegnare offset rigidi ai nodi di estremità delle travi
per tenere conto di eventuali eccentricità rispetto ai nodi e/o per modellare i
tratti delle travi che ricadono all’interno dei pilastri.
Opzionalmente possono essere calcolati automaticamente gli effetti
dell’interazione per i pali in gruppo in riferimento ai carichi trasversali (la nuova normativa sismica ne prescrive
esplicitamente la valutazione).
Il progetto e la verifica delle armature delle sezioni delle travi, delle
piastre e dei pali viene svolto agli stati limite ultimi e di esercizio in base
alle nuove norme tecniche (DM 14.01.2008).
Per le platee, i plinti superficiali e le travi continue (anche appartenenti a graticci) è
prevista, inoltre, la progettazione delle armature con possibilità di modifiche
interattive da parte dell’utente e la creazione di file in formato DXF per
consentire l’importazione dei grafici generati dal programma in qualunque
programma CAD.
Travi continue
Possono essere generate come modello predefinito autonomo o come serie
consecutiva di travi all’interno di un graticcio di travi.
Le singole campate possono essere costituite sia come travi in elevazione che
come travi su suolo elastico alla Winkler.
Il suolo viene modellato a mezzo di molle elastiche concentrate applicate in
corrispondenza dei nodi di discretizzazione delle travi.
Gli appoggi della trave possono anche essere costituiti da pali di fondazione
(le cui caratteristiche geometriche e geotecniche vanno definite in appositi
moduli del programma) che vengono considerati collegati alla trave con vincolo
di continuità alla traslazione ed alla rotazione.
Ognuna delle travi può avere forma rettangolare a T, doppio T ad L, a doppio T
con ali diseguali, circolare e generica (per dati). Sia
l’eccentricità dell’asse delle travi rispetto ai nodi di estremità che i tratti
delle travi che ricadono all’interno delle sezioni dei pilastri possono essere
modellati mediante la definizione automatica o numerica di conci rigidi
(offset).
Sono ammessi carichi distribuiti costanti e linearmente variabili. Qualsiasi nodo può
essere vincolato o caricato secondo la direzione traslatoria verticale e quelle
rotatorie intorno agli assi X ed Y del riferimento generale in pianta.
Vanno sempre definite condizioni di carico e combinazioni di carico
ed i relativi fattori di combinazione. Le combinazioni possono essere di
resistenza (SLU) o di esercizio (SLE).
PALI E MICROPALI DI FONDAZIONE
Pali in c.a. e micropali in c.a. o in tubolare d’acciaio possono essere
calcolati sia isolatamente che in gruppo collegati con vincolo di continuità o
di cerniera sferica a qualsivoglia graticcio di travi, piastra o plinto
rettangolare predefinito. L’asse longitudinale dei singoli pali può essere
inclinato a piacere rispetto alla verticale. Lo spessore di solito non
trascurabile della testata di collegamento del palo può essere modellato
automaticamente dal programma mediante un concio rigido che collega la sezione
di attacco del palo alla testata con il nodo di riferimento del palo posto di
norma sull’estradosso della testata. A partire da un comportamento elastico
lineare del palo il programma prevede la scelta tra più modelli di interazione
palo-terreno di tipo lineare e non lineare:
terreno
modellato come un mezzo omogeneo continuo a comportamento elastico lineare con
soluzione dell’equazione integro-differenziale di Midlin approssimata mediante
lo studio parametrico di M.F. Randolph;
terreno
schematizzato come molle alla Winkler lineari o non lineari agenti
trasversalmente ed assialmente all’asse del palo le cui reazioni vengono
applicate ai nodi di discretizzazione ad elementi finiti delle aste in cui viene
suddiviso il palo.
La schematizzazione mediante molle non lineari consente di
cogliere meglio sia il comportamento spiccatamente non lineare dell’interazione
(la nuova normativa sismica richiede esplicitamente tale tipo di analisi),
sia la variabilità delle caratteristiche del terreno con la profondità (terreno
stratificato).
Nel programma sono implementate curve di interazione p-y (per deformazioni
trasversali) di tipo iperbolico, parabolico (Matlock) ed elasto-plastico. Per le
deformazioni assiali sono previste curve non lineari di tipo t-z valide lungo il
fusto e curve q-b relative al comportamento in corrispondenza della punta del
palo.
Per i pali in c.a. vengono progettate e rappresentate graficamente le armature
longitudinali e trasversali sulla base di un apposito elenco di opzioni.
L’impalcato in cui sono disposte le teste dei pali può essere calcolato
estensionalmente rigido (caso delle platee su pali) o deformabile
estensionalmente (caso di plinti su pali molto distanti o con travi di
collegamento non sufficientemente rigide nel piano orizzontale).
Il programma considera i pali collegati con vincolo di continuità alle travi ed
ai campi in corrispondenza dei nodi, per cui, lo schema complessivo di calcolo è
sempre quello di un telaio tridimensionale ad un piano a nodi spostabili in cui
i ritti (anche inclinati rispetto alla verticale) sono costituiti dai pali e
l’orizzontamento da travi e campi di piastra. Come conseguenza i carichi
orizzontali trasmessi dalla sovrastruttura al suddetto telaio
risulta ripartita tra i pali assegnati sia in funzione delle rispettive
rigidezze alla traslazione orizzontale dei pali che delle rigidezze delle travi
e dei campi collegate ad i pali.
Graticci di travi
Sono costituiti da un generico insieme di travi comunque disposte
nel piano dell’impalcato. Le travi possono essere modellate sia come travi in
elevazione che come travi su suolo elastico alla Winkler. Le caratteristiche
delle sezioni delle travi e dei carichi ad esse applicati sono quelle illustrate
per le travi continue. L’eventuale eccentricità dell’asse delle travi rispetto
ai due nodi di estremità può essere modellata mediante conci rigidi (offsets dei
nodi). I nodi di intersezione delle travi possono essere sedi di vincoli fissi o
elastici o di carichi concentrati (carico verticale e coppie nelle due direzioni
X,Y del riferimento). Nel calcolo viene anche considerata sia la rigidezza a
torsione della sezione della trave (eventualmente ridotta mediante un
apposito fattore di efficienza a scelta dell’utente) che quella prodotta dalla
reazione elastica del terreno in direzione trasversale all’asse della trave.
Le uscite del programma comprendono i grafici della deformata, dei diagrammi
degli sforzi (flettenti, torcenti, taglianti) ed il calcolo delle armature in
tutte le sezioni di discretizzazione delle travi.
Se si definiscono travate continue all’interno del graticcio esse vengono armate
a flessione, taglio e torsione con le stesse modalità esposte nella descrizione
delle travi continue.
Le modifiche apportate (mediante l’editor numerico o nella finestra delle
opzioni) alle armature longitudinali possono essere oggetto di nuova verifica
interattiva. Il grafico delle armature è esportabile in formato DXF.
PLATEE DI FONDAZIONE
Il programma schematizza una platea di fondazione di forma generica a partire da un opportuna suddivisione della sua
superficie in campi quadrilateri che, nella successiva fase di
calcolo, vengono automaticamente discretizzati in elementi finiti quadrilateri nei cui nodi vengono valutati gli sforzi di piastra e le
armature a maglie ortogonali supposte orientate nella stessa direzione degli
assi generali di riferimento.
Il terreno viene schematizzato mediante molle verticali
indipendenti (comportamento alla Winkler) applicate, in maniera automatica, nei
nodi degli elementi finiti.
Nei vertici dei campi di piastra possono essere inseriti vincoli fissi ed
elastici o applicati carichi concentrati.
Lungo i lati dei campi possono essere assegnati vincoli fissi, carichi e coppie
distribuite con intensità costante o linearmente variabile.
In ognuno dei lati dei campi (anche appartenente a due campi contigui) può
essere inserita una trave che viene, in tal caso, resa continua con la platea o
la piastra negli stessi nodi in cui viene discretizzato il lato dei campi in cui
inserita. Ciò consente la modellazione ed il calcolo di platee nervate di
fondazione o di piastre nervate (cassettonati) in elevazione.Il programma
formula una proposta di armatura relativa all’intera platea prevedendo zone di
raffittimento in corrispondenza dei pilastri. E’ possibile variare passo e
diametro delle armature e riverificare interattivamente la nuova disposizione.
Il grafico delle armature è esportabile in formato DXF. Oltre alle verifiche
flessionali è prevista anche quella a punzonamento in corrispondenza dei
pilastri.
Plinti superficiali
Sono previsti a pianta rettangolare e sezione costante ed indeformabile.
L’interazione col terreno è modellata secondo il consueto schema alla Winkler
mediante l’assegnazione ad ogni tipologia di plinto di una opportuna costante di
sottofondo. I plinti vanno riferiti ai nodi del generico schema planimetrico
che, in questo caso, rappresentano i baricentri dei pilastri da caratterizzare
mediante la loro sezione ed i carichi concentrati (carico verticale, coppie e
tagli nelle due direzioni X,Y del riferimento) che essi trasmettono
sull’estradosso del plinto.
I plinti assegnati possono essere isolati o collegati tra loro mediante travi
(su suolo elastico o meno) vincolate agli stessi nodi cui sono riferiti i
plinti. In quest’ultimo caso le pressioni esercitate dai plinti sul terreno non
dipendono solo dai carichi direttamente applicati ai plinti ma anche dalle
rigidezze degli altri plinti e delle travi di collegamento assegnate.
Le armature dei plinti nelle due direzioni vengono calcolate sulla base degli
sforzi flettenti e di taglio trasmessi dal prisma delle reazioni del terreno;
tali sforzi vengono valutati nelle sezioni dei plinti a filo dei pilastri.
Ad ognuno dei plinti può essere, inoltre, assegnato un bicchiere per
l’alloggiamento di pilastri prefabbricati a sezione rettangolare.
Graticci su pali
I graticci di fondazione su pali si differenziano da quelli superficiali su
terreno alla Winkler per la circostanza che per le travi va esclusa la reazione
del terreno per espressa disposizione normativa (§ 7.2.1 “deve essere evitato
l’uso contestuale di fondazioni su pali con fondazioni superficiali”) per cui tutti i carichi orizzontali e
verticali trasmessi alla fondazione vanno affidati ai soli pali. I pali vanno
assegnati in corrispondenza dei nodi di estremità delle travi. I pali sono
considerati sempre centrati nel nodo di appartenenza a differenza delle travi
che possono essere eccentriche rispetto ai due nodi di estremità.
Le travate continue all’interno del graticcio vengono armate
a flessione, taglio e torsione con le stesse modalità esposte nella descrizione
delle travi continue. Le modifiche apportate (mediante l’editor numerico) alle armature longitudinali possono essere oggetto di
nuova verifica.
Platee su pali
Le platee di fondazione su pali si differenziano da quelle superficiali su
terreno alla Winkler per la circostanza che per i campi di piastra va esclusa la
reazione del terreno per espressa disposizione normativa (tutti i carichi
orizzontali e verticali agenti sulla fondazione vanno affidati ai soli pali). I
pali possono essere assegnati solo in corrispondenza dei nodi posti nei vertici
dei campi di piastra; la suddivisione della platea in campi va, pertanto,
effettuata sulla base della voluta disposizione dei pali. Possono inoltre essere
previste nervature di irrigidimento lungo i lati dei campi assegnando travi di
norma rettangolari che vengono considerate congruenti con i campi adiacenti al
lato in cui esse siano inserite. La ripartizione delle azioni orizzontali e
verticali agenti sulla platea viene effettuata tenendo conto delle rigidezze dei
pali e della platea. Tale riduzione delle rigidezze viene effettuata col metodo
dei moltiplicatori riduttivi delle curve p-y (lineari e non lineari) secondo le
curve sperimentali proposte da R.L.Mokwa.
Plinti su pali
Per i plinti rettangolari su 2, 4, 5, 6, 8 e 9 pali di uso corrente è prevista la
generazione automatica di un apposito modello predefinito che consente sia il
calcolo che la rappresentazione grafica della geometria e delle armature
progettate per il plinto, i pali e per l’eventuale bicchiere in c.a. destinato
all’alloggiamento del pilastro prefabbricato. Il modello predefinito è costituito
da un graticcio elastico equivalente di 12 travi che collegano con vincolo di
continuità il pilastro ai pali. Non vengono, cioè, utilizzate nel programma le
schematizzazioni semplificate dei plinti ‘alti’ su pali costituite da puntoni
inclinati e tiranti, ampiamente assunti in letteratura ed in molti programmi di
calcolo. Tali schemi sono accettabili solo quando il plinto è soggetto ad un
solo carico verticale trasmesso da un pilastro centrato rispetto ai pali: in
presenza di forti coppie trasmesse dal pilastro al plinto (calcolo sismico) o
nel caso di pilastri eccentrici o con sezione allungata (setti e pareti di
taglio) i tralicci ideali resistenti andrebbero ridefiniti secondo schemi
variabili a seconda della direzione della coppia applicata , della geometria del
pilastro e del plinto, rendendo incerti o non più ‘semplificati’ i suddetti
schemi di calcolo reticolare.
Si è assunto pertanto (sia per i plinti ‘alti’ che per quelli meno rigidi) il
suddetto schema semplificato di tipo flessionale che tiene conto, sia pure in
maniera approssimata, della deformabilità a taglio e flessione del plinto, delle
dimensioni effettive del pilastro e del vincolo di continuità con i pali.
Programmi di utilità integrati
Fondazioni superficiali
Calcolo della pressione ammissibile del terreno, supposto omogeneo,
per plinti e travi rovesce mediante l’uso delle formule trinomie di Terzaghi,
Meyerhof, Hansen. Può essere assegnata la profondità della falda. Viene altresì
valutato il coefficiente di sottofondo di Winkler mediante il calcolo delle
deformazioni basate sulla teoria del semispazio elastico di spessore finito
(Koenig e Sherif).
Fondazioni profonde
Calcolo del carico verticale ultimo e di progetto del palo singolo trivellato
mediante l’impiego di formule statiche. I parametri geotecnici si riferiscono
all’ipotesi di terreno omogeneo. E’ possibile assegnare la profondità della
falda.
Calcolo bicchiere PER PLINTI
Il bicchiere ed il pilastro sono considerati nel calcolo a superficie liscia.
Fissare un interspazio di 45 cm tra pilastro e bicchiere. In presenza di
apprezzabili momenti flettenti (zona sismica) l'altezza del pozzetto è opportuno
che sia pari ad almeno 2 volte la massima dimensione del pilastro. Lo spessore
minimo del bicchiere, se non prefabbricato, di 15-20 cm va incrementato in
funzione delle sollecitazioni assegnate.
Gli sforzi da assegnare sono quelli di progetto allo Stato limite ultimo. I momenti Mx ed My sono coppie applicate
in senso antiorario positivo ai rispettivi assi X ed Y. I tagli Vx e
Vy sono baricentrici e positivi se concordi con il verso dei rispettivi assi X
ed Y. Se Vx e My hanno segno concorde le rispettive azioni sulle
pareti si sommano tra loro. Se Vy e Mx hanno segno discorde le rispettive azioni
sulle pareti si sommano tra loro. Il calcolo è eseguito secondo le norme CNR
10025/98.
|
 |
|
 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|