|
|
 |
Fondazioni in CA
|
 |
|
|
Fondazioni in CA un software
completo che consente di calcolare
qualsiasi struttura di fondazione:
Plinti superficiali,
Plinti su pali anche con bicchiere,
Pali e micropali anche inclinati
comunque disposti, Platee semplici o
nervate su suolo elastico (lineare e
non lineare) alla Winkler, Travi
continue su suolo elastico (lineare
e non lineare) alla Winkler,
Piastre
semplici o nervate in
elevazione su appoggi fissi o
elastici, Palificate ecc.
 Pali
e micropali anche inclinati comunque
disposti
Travi
continue in elevazione.
Graticci
piani di travi su suolo elastico
(lineare e non lineare).
Graticci
piani di travi in elevazione.
Platee
semplici o nervate su suolo elastico
(lineare e non lineare) alla Winkler
Piastre
semplici o nervate in elevazione su
appoggi fissi o elastici.
Plinti
superficiali su suolo elastico alla
Winkler (lineare e non lineare).
Plinti
su pali.
Graticci
di travi su pali.
Platee
semplici o nervate su pali.
Travi
continue su suolo elastico (lineare
e non lineare) alla Winkler |
|
|
|
|
|
|
Modello
terreno non lineare
Modello
iperbolico
Modello
parabolico
Modello
Elasto-Plastico
Stima di Kw
Terreno
coerente
Modello
iperbolico (Carter)
Modello
parabolico (Matlock)
Modello
elasto-plastico
Calcolo
lineare (stati limite di esercizio e metodo T.A.)
Terreno
incoerente
Calcolo
non lineare: modello iperbolico (Carter)
Calcolo
non lineare: modello elasto-plastico
Calcolo
lineare (stati limite di esercizio e metodo T.A.)
Calcolo dei
momenti cinematici
Calcolo
approssimato momento flettente cinematico in terreno
a due strati (Gazetas 1997). Il momento cos
calcolato va
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. (Vedi formula nel
manuale in linea)
La risoluzione della struttura avviene mediante
discretizzazione automatica di tutti gli elementi
resistenti sulla base di una prefissata dimensione
media della mesh.
Le travi possono essere a sezione costante o con
dimensioni trasversali linearmente variabili.
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 e delle piastre che
ricadono all’interno dei pilastri.
Per comportamento non lineare del terreno si intende
quello per cui si ammette la reazione del terreno
solo se diretta verso l’alto.
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 pi legami
costitutivi (curve p-y iperboliche, paraboliche,
elasto-plastiche etc) da assegnare a terreni
stratificati.
Opzionalmente possono essere calcolati
automaticamente gli effetti dell’interazione per i
pali in gruppo sia in riferimento ai carichi assiali
sia a quelli trasversali (per questi ultimi la nuova
normativa sismica ne prescrive esplicitamente la
valutazione).
La verifica del conglomerato e delle armature delle
sezioni delle travi, delle piastre e dei pali può
essere svolto sia col metodo delle tensioni
ammissibili che con quello degli stati limite.
Per i plinti superficiali e le travi continue (anche
appartenenti a graticci) prevista, inoltre, la
progettazione delle armature con possibilit 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. Il valore della
rigidezza elastica delle molle che schematizzano il
terreno può variare linearmente lungo la trave. E’
inoltre presente un’opzione che consente, avviando
una modalità di calcolo iterativo non lineare, di
non considerare la reazione di tali molle quando
essa diretta verso il basso (caso di fondazione che
si solleva in qualche punto rispetto al terreno).
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. Le dimensioni della sezione
possono variare linearmente tra i due nodi di
estremità della trave stessa. 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. Ad ogni trave può essere
assegnato un valore costante dello sforzo normale
(utile ad esempio per il calcolo delle travi di
collegamento in zona sismica). 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.
Possono essere definite 9 condizioni di carico e 9
combinazioni di carico mediante i relativi fattori
di combinazione. Le combinazioni possono essere di
resistenza o di esercizio.
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 pi 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.
La presenza dei pali attiva nella struttura i tre
gradi di libertà corrispondenti agli spostamenti di
corpo rigido dell’impalcato di fondazione (due
componenti di spostamento secondo gli assi X, Y del
riferimento ed una rotazione intorno all’asse
verticale).
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 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 privi di deformazione assiale
(testata sempre rigida nel proprio piano). Come
conseguenza la risultante orizzontale (insieme a
tutti gli altri carichi assegnati) applicata al
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 la rigidezza a torsione sia 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.
PLATEE DI FONDAZIONE E
PIASTRE IN ELEVAZIONE
Il programma schematizza una platea
di fondazione (o una piastra in elevazione) di forma
generica a partire da un opportuna suddivisione
della sua superficie in campi rettangolari e
triangolari che, nella successiva fase di calcolo,
vengono automaticamente discretizzati in aste tali
da formare un unico graticcio ortotropo nei cui nodi
vengono valutati gli sforzi di piastra e le armature
a maglie ortogonali supposte orientate nella stessa
direzione del graticcio.
Nel caso di platea il terreno viene schematizzato
mediante molle verticali indipendenti (comportamento
alla Winkler) applicate, in maniera automatica, nei
nodi del graticcio equivalente in base alla
rigidezza calcolata a partire dalla rispettiva area
di influenza e dal valore assegnato della costante
di sottofondo.
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. Ci
consente la modellazione ed il calcolo di platee
nervate di fondazione o di piastre nervate (cassettonati)
in elevazione.
La geometria dei campi di piastra possono essere
assegnati singolarmente o a gruppi a partire da
appositi modelli predefiniti (griglia di campi
rettangolari, piastra triangolare, circolare,
anulare, ecc.) come quelli di seguito illustrati.
Plinti
superficiali
Sono previsti a pianta rettangolare e sezione
costante ed indeformabile. L’interazione col terreno
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.
Nel caso in cui il terreno risulti reagente a
trazione (plinto sollevato in parte rispetto al
terreno) si pu eseguire un calcolo iterativo non
lineare che considera reagente la sola impronta
compressa dei plinti.
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
(tutti i carichi orizzontali e verticali trasmessi
alla fondazione vanno affidati ai soli pali). I pali
possono 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.
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.
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. E’ possibile
effettuare una stima dei cedimenti della palificata
mettendo in conto gli effetti dell’interazione tra i
pali per forze verticali e/o per forze orizzontali.
Plinti su
pali
Per i plinti rettangolari su 4, 5, 6, 8 e 9 pali di
uso corrente 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 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 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 pi ‘semplificati’ i suddetti schemi di
calcolo reticolare.
Si 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. In
tale schema, sotto illustrato con riferimento ad un
plinto su 4 pali, le sollecitazioni e le armature
(per flessione e taglio) vanno determinate nelle
sezioni delle travi poste a filo del pilastro e dei
pali grazie all’automatica introduzione di conci
rigidi nei tratti di trave ricadenti all’interno
delle sezioni del pilastro e dei pali. Questo tipo
di modellazione può essere facilmente esteso a
qualsiasi tipologia di plinto su pali che si voglia
definire.
E’ possibile effettuare una stima dei cedimenti del
plinto mettendo in conto gli effetti
dell’interazione tra i pali per forze verticali e/o
per forze orizzontali.
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. Pu essere assegnata la
profondità della falda. Viene altresì valutato il
coefficiente di sottofondo di Winkler mediante la
correlazione di Bowles.
Fondazioni profonde
Calcolo del carico verticale
ammissibile 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
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 opportuno che sia pari ad
almeno 2 volte la massima dimensione del pilastro.
Lo spessore minimo del bicchiere, se non
prefabbricato, di 1215 cm ma va incrementato in
funzione delle sollecitazioni assegnate.
Gli sforzi da assegnare sono quelli di progetto allo
Stato limite ultimo. Se si opera alle Tensioni
Ammissibili si possono moltiplicare tutti gli sforzi
per 1,5 per riportarsi al calcolo precedente. I
momenti Mx ed My sono coppie applicate in senso
antiorario positivo ai rispettivi assi X ed Y di
figura. I tagli Vx e Vy sono baricentrici e positivi
se concordi con il verso dei rispettivi assi X ed Y
di figura. 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
eseguito secondo le norme CNR 10025/98.
|
 |
|
 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|