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programmate ed eseguite delle indaginigeotecniche in sito ed in laboratorio perdefinire le caratteristiche fisiche emeccaniche dei terreni interessati (volumesignificativo) e il regime delle pressioniinterstiziali. Nella relazione geotecnicadevono essere descritti i risultati delleindagini di cui sopra, la successivaelaborazione ed interpretazione dei datiacquisiti, insieme all’individuazione deimodelli geotecnici di sottosuolorappresentativi per la situazione specifica,nonché le analisi eseguite per la verificadelle condizioni di Sicurezza e per lavalutazione delle prestazioni nellecondizioni d’esercizio del sistemacostruzione-terreno. Per opere importantidal punto di vista della Sicurezza,interagenti con terreni dalle scadenticaratteristiche meccaniche, è consigliabileprocedere al controllo del comportamentodell’opera durante e dopo la costruzioneattraverso la definizione di un programmadi osservazioni e misure proporzionate allacomplessità della situazione geotecnica(metodo osservazionale).Come per le altre componenti di unacostruzione, le nuove norme precisano chela sicurezza e l’esercizio di un’operageotecnica devono essere valutate inrelazione agli stati limite che si possonoverificare durante la vita nominaledell’opera. Uno stato limite è unacondizione che si raggiunge ogniqualvoltauna struttura o un elemento di essa perde irequisiti che ne garantiscono le finalità diprogetto. Esistono vari stati limite che siraggruppano in due tipi fondamentali: gliSLU o stati limite ultimi e gli SLE o statilimite di esercizio.1)Gli SLU corrispondono a fenomeni dirottura, di collasso e per questo sonodefiniti anche stati limite di resistenza.Ad essi possono essere ricondotte varietipologie e modalità di rottura; peresempio nel caso di fondazionisuperficiali di edifici e/o di opere disostegno:- raggiungimento della capacità portantedella fondazione, cioè sviluppo dimeccanismi di rottura per taglio neiterreni della fondazione;- eccessiva perdita di contatto trafondazione e terreno dovuta amomenti ribaltanti prevalenti;- scivolamento della base dellafondazione a causa di forze agenti indirezioni parallele al piano di posa dellafondazione;- perdita della stabilità globale(fondazioni su pendio instabile);- raggiungimento della “capacità”strutturale con relativa crisi e successivarottura nella sezione dell’elementostrutturale (trave, plinto, piastra,paramento, etc.).Le NTC fanno riferimento a cinque StatiLimiti Ultimi principali che vengonoidentificati con le sigle dell’Eurocodice 7e sono:EQU relativo alla perdita di equilibriocome corpo rigido, contemplato adesempio nelle verifiche di ribaltamento deimuri di sostegno;STR relativo alla resistenza strutturalesopra menzionata di elementi difondazione, opere di sostegno, etc.;GEO relativo al raggiungimento dellaresistenza dei terreni e delle rocce e diriferimento nel dimensionamentogeotecnico di opere di fondazione esostegno, nonché per le verifiche distabilità nei pendii con presenza o meno distrutture.Specificatamente per la progettazionegeotecnica, sono poi descritti nel capitolo6 gli Stati Limite Ultimi di tipo idraulico,che riguardano la perdita d’equilibrio dellastruttura o del terreno dovuta allasottospinta dell’acqua (UPL) o l’erosione eil sifonamento del terreno dovuto aigradienti idraulici (HYD). In definitiva, gliStati Limite Ultimi hanno a che fare con laStabilità, la Sicurezza, l’incolumità dellepersone, la perdita di beni, il verificarsi, ingenere, di “danni” gravi e irreversibili.2)Gli SLE, Stati Limite di Esercizio oanche di servizio, riguardano invece leperdite di funzionalità, pur essendoancora garantite la Stabilità, la Sicurezzae l’incolumità delle persone. Essicontemplano deformazioni inaccettabilie/o livelli di danneggiamentoindesiderabili e, rimanendo nel contestogeotecnico, possono essere raggiuntiattraverso i seguenti meccanismi:- cedimenti differenziali e/o assolutieccessivi- eccessivi spostamenti laterali (opera disostegno)- deterioramento strutturale dellafondazioneIl raggiungimento di uno Stato Limite diEsercizio può avere carattere reversibile(manutenzione e ripristino), ma può anchepreludere all’insorgenza di uno StatoLimite Ultimo ed essere quindiirreversibile. Bisogna osservare che neiconfronti delle azioni sismiche, gli statilimite (sia di esercizio che ultimi) sonoindividuati riferendosi alle prestazioni dellacostruzione nel suo complesso,comprensiva degli elementi strutturali enon strutturali e sono ulteriormente divisisecondo la tabella 3.2.I di NTC2008 diseguito riportata, con le indicazioni di cuial par. 3.2.1 contenute in forma sinteticaanche nel numero editoriale 18 diProfessione Geologo (Luglio 2008).Tabella 3.2.IProbabilità di superamento P VRal variare dello stato limite consideratoStati LimiteStati limitedi esercizioStati limiteultimiP VR : Probabilitàdi superamento nel periododi riferimento V RSLO 81%SLD 63%SLV 10%SLC 5%Le opere geotecniche, così come le operestrutturali, devono essere verificate sia pergli stati limite ultimi, sia per gli stati limitedi esercizio che possono realisticamenteinteressarle. Le verifiche vannocondotte con le classiche soluzionigeotecniche, utilizzandocontestualmente i criteri del metodosemiprobabilistico agli stati limite, basatosull’impiego dei coefficienti parziali disicurezza e normato al par. 2.3 di NTC2008 in accordo con l’Eurocodice. C’è daprecisare subito che in geotecnica ilmetodo agli stati limite per la verifica alcollasso (SLU) di fondazioni, pendii eopere di sostegno in genere, non è unanovità, perchè tradizionalmente per questotipo di problemi sono assunti modelli di >>professioneGeologo 23-20109
L’articolo>>terreno rigidi perfettamente plastici emetodi di verifica all’equilibrio limiteglobale; questo in considerazione del fattoche le terre non esibiscono elasticità linearenemmeno a bassi livelli deformativi.Al contrario le strutture, fino ad oggivenivano verificate con il metodo delletensioni ammissibili perché il calcestruzzo esoprattutto l’acciaio, assimilabili a mezzielasticilineari, permettono di confrontare ilvalore massimo delle tensioni in eserciziocon la tensione ammissibile, ricavata dalvalore limite di tensione per il quale ilmateriale si comporta elasticamente,ridotto da un opportuno coefficiente disicurezza. In definitiva, le verifiche alloSLU rappresentano la novità normativanell’ingegneria strutturale poiché esploranoil comportamento post-elastico deimateriali e le riserve di resistenza esicurezza oltre la soglia di elasticità, allimite della rottura. D’altro canto la teoriadell’elasticità consente, per le strutture, dicalcolare facilmente lo stato dideformazione e verificare così il marginerispetto al raggiungimento di uno SLE. Ingeotecnica invece le verifiche dello statolimite di servizio sono frequentementeeseguite con metodi empirici e nonanalitici, anche se in tempi relativamenterecenti, con lo sviluppo di modellicostitutivi elasto-plastici per i terreni e conla diffusione di codici di calcolo aglielementi finiti e alle differenze finite, èpossibile stimare il campo delle tensioni edelle deformazioni delle opere geotecnicheanche in condizioni lontane dalla rottura.Concentrandoci a questo punto sulleverifiche SLU per gli aspetti geotecnici esull’utilizzo dei coefficienti parziali disicurezza in luogo di quelli globali, i famosi3,0; 2,5; 2,0 (fondazioni superficiali/fondazioni su pali), 1,3 (pendii), 1,3; 1,5;2,0 (muri), bisogna premettere che con ilmetodo semiprobabilistico la Stabilità ovverola Sicurezza, è garantita dalla condizioneche la Resistenza di progetto, intesa come“Capacità”, sia maggiore o ugualedell’effetto dell’azione di progetto, intesocome “Domanda” in grado di generareuno stato limite ultimo; con la simbologiadelle NTC: Rd ≥ Ed. Per confrontare lacapacità C e la domanda D, queste devonoessere in qualche modo stimate poichédipendono entrambe da una serie divariabili aleatorie che in quanto tali nonsono caratterizzate da un valoredeterministico, unico e costante. Il metodosemiprobabilistico è un metodo di verificaprobabilistica semplificato, detto di livello1, che si basa sul rispetto di determinateregole e sull’utilizzo, per le variabili di cuisopra, di valori che hanno un’assegnataprobabilità di essere (o di non essere)superati (valori caratteristici) comevedremo in seguito.Nella sostanza, questo metodo nonnecessita di alcuna particolare conoscenzastatistica in quanto tale aspetto delproblema è già considerato nel processo dimessa a punto del metodo stesso e nellescelte predeterminate dei coefficientiparziali di sicurezza da applicare ai valoricaratteristici dei parametri di resistenza deiterreni e delle azioni in gioco (valori diprogetto). Tali scelte permettono diconsiderare implicitamente il peso dellediverse fonti di incertezza delle variabili suirisultati finali delle verifiche; facendol’esempio di una fondazione superficiale, ipotenziali SLU di tipo geotecnico (GEO)di interesse sono:- il collasso per carico limite dell’insiemeterreno-fondazione (capacità portante)- il collasso per scorrimento sul piano diposa- la stabilità globalePer ognuno di tali meccanismi di rottura sidevono individuare una sollecitazioneinstabilizzante, denominata Ed o effettodelle azioni di progetto (ad esempio, nellaverifica a carico limite della fondazione èla componente normale dell’azionerisultante sul piano di posa dellafondazione), e la corrispondente resistenzaRd di progetto (nella stessa verifica, laresistenza a carico limite). Effetto delleazioni e resistenza sono espressisimbolicamente nelle NTC come:(6.2.2.2a)in cui con γ si indicano i coefficienti di(6.2.3)sicurezza parziali, che incrementano leazioni caratteristiche Fk (γ F∗F k ), mentreriducono sia i valori caratteristici deiparametri di resistenza del terreno X k(X k /γ M ), sia direttamente la resistenza R(R/γ R ) pari ad esempio al carico limitericavato analiticamente con formule note.I coefficienti γ F si distinguono in γ G e γ Q ,e si applicano rispettivamente alle azionipermanenti e a quelle variabili.Nell’ambito dei γ M si distinguono icoefficienti parziali su angolo di resistenzaa taglio, coesione efficace e resistenza nondrenata (γ ϕ ’, γ C ’ e γ CU ). I coefficienti sulleresistenze γ R si distinguono per i varicinematismi di rottura. Con il simbolo adsono indicate le caratteristichegeometriche di progetto della struttura edel sottosuolo che possono influireanch’esse su resistenze e azioni. La verificaallo stato limite ultimo consistenell’accertare che l’effetto delle azioni diprogetto non sia superiore alla resistenza diprogetto:Ed ≤ Rd (6.2.1)La Sicurezza non è quindi espressaattraverso un unico coefficiente globale disicurezza, ma mediante più coefficientiparziali che incrementano variamente leazioni e riducono le resistenze. Affinché leverifiche risultino soddisfatte deve essereosservata la disequazione di cui sopra chein buona sostanza “rimodula” il concettodi Fattore di Sicurezza a cui eravamoabituati. Ora non si ragiona più in terminirapporto Fs = Qlim/Qesercizio (valoreminimo pari a 3 per le fondazionisuperficiali per esempio), bensì di Marginedi Sicurezza, che è la differenza tra duegrandezze analoghe a quelle espresse inquel rapporto, anche se profondamentedifferenti:Rd – Ed ≥ 0 (6.2.1)NTC 2008 prevede verifiche di sicurezzanei confronti degli SLU per opere esistemi geotecnici condotte utilizzandoben definite combinazioni di gruppidi coefficienti parziali per le azioni(A1 e A2), per i parametri geotecnici(M1 e M2) e per le resistenze (R1, R2,R3):10 professioneGeologo 23-2010
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