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Manuale di validazione 2015.02.12 + segnalibri

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Carico limite<br />

delle fondazioni superficiali<br />

Terzaghi (1943)<br />

Meyerhof (1963)<br />

Rocce (1968)<br />

Brinch Hansen (1970)<br />

Vesic (1975)<br />

Richards (1993)<br />

EC7-2004 (2004)<br />

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Attestato <strong>di</strong> affidabilità del co<strong>di</strong>ce <strong>di</strong> calcolo<br />

(Paragrafo 10.2 delle Norme Tecniche per le Costruzioni – D.M. 14/01/2008)


CALIFFO – Carico Limite delle Fondazioni Superficiali<br />

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CALIFFO<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE<br />

A cura <strong>di</strong><br />

Giuseppe DI MAURO<br />

Con contributi <strong>di</strong>:<br />

Zax2013<br />

AFazio<br />

Con la partecipazione ed i suggerimenti degli amici del forum:<br />

http://bar-ingegneria.forumfree.it<br />

In copertina:<br />

Solimano il Magnifico<br />

Ismail Acar Collection 2012 – Turkish & Islamic Art Museum – Istanbul<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE


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INDICE<br />

DISCLAIMER ................................................................................................................................................................................................................2<br />

1 PREMESSA.........................................................................................................................................................................................................3<br />

2 VALIDAZIONE DEL CALCOLO DI CAPACITA’ PORTANTE.................................................................................................................3<br />

2.1 Esempi risolti con la formula <strong>di</strong> Terzaghi ........................................................................................................................................................3<br />

2.2 Esempi risolti con la formula <strong>di</strong> Meyerhof .......................................................................................................................................................5<br />

2.3 Esempi risolti con la formula <strong>di</strong> Brinch Hansen ............................................................................................................................................10<br />

2.4 Esempi risolti con la formula <strong>di</strong> Vesić.............................................................................................................................................................26<br />

2.5 Esempi risolti con la formula dell’Euroco<strong>di</strong>ce 7 ............................................................................................................................................41<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 1 <strong>di</strong> 48


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DISCLAIMER<br />

CALIFFO è un software per il calcolo della capacità portante <strong>di</strong> fondazioni superficiali sviluppato in<br />

forma collaborativa nel forum http://bar-ingegneria.forumfree.it e messo liberamente a <strong>di</strong>sposizione<br />

degli utilizzatori. Esso può essere ri<strong>di</strong>stribuito a terzi esclusivamente a titolo gratuito citandone gli<br />

autori. Il possesso <strong>di</strong> una copia non mo<strong>di</strong>ficata del programma costituisce <strong>di</strong> per sé licenza d’uso.<br />

Il programma è stato realizzato e <strong>di</strong>stribuito nella speranza che possa essere utile, ma senza alcuna<br />

garanzia. Esso è fornito “così come è” senza garanzie <strong>di</strong> ogni tipo, espresse o implicite, incluse, ma<br />

non solo, garanzie implicite <strong>di</strong> <strong>di</strong>stribuzione o <strong>di</strong> applicabilità ad un particolare scopo. Il rischio<br />

connesso al suo uso è interamente a carico dell’utilizzatore, inclusi i costi degli eventuali danni<br />

provocati.<br />

The program was developed and <strong>di</strong>stributed in the hope that it could be useful, but without any<br />

warranty. It is provided “as is” without warranty of any kind, either expressed or implied,<br />

inclu<strong>di</strong>ng, but not limited to, the implied warranties of merchantability and fitness for a particular<br />

purpose. The entire risk as to the quality and performance of the program is with you. Should the<br />

program prove defective, you assume the cost of all necessary servicing, repair or correction.<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 2 <strong>di</strong> 48


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1 PREMESSA<br />

Il presente manuale è stato redatto in adempimento a quanto <strong>di</strong>sposto dal paragrafo 10.2 delle<br />

vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni <strong>di</strong> cui al Decreto Min. Infr. 14 gennaio 2008 pubblicato<br />

nella Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana n. 29 del 4 febbraio 2008.<br />

La lettura del presente manuale non può comunque prescindere dalla lettura del <strong>Manuale</strong> teorico<br />

che accompagna il programma e costituisce il documento <strong>di</strong> riferimento principale per la<br />

comprensione delle formulazioni implementate nel co<strong>di</strong>ce.<br />

2 VALIDAZIONE DEL CALCOLO DI CAPACITA’ PORTANTE<br />

Si raccolgono nel presente capitolo un’ampia casistica <strong>di</strong> esempi risolti me<strong>di</strong>ante applicazione<br />

manuale delle formule implementate nel programma, al fine <strong>di</strong> validarne l’output attraverso il<br />

confronto <strong>di</strong>retto dei risultati ottenuti con le due <strong>di</strong>verse modalità <strong>di</strong> calcolo.<br />

In generale, la complessità degli esempi è gradualmente crescente, in modo da introdurre man<br />

mano concetti nuovi e consentire all’utente <strong>di</strong> acquisire <strong>di</strong>mestichezza con le numerose opzioni<br />

offerte dal programma.<br />

2.1 Esempi risolti con la formula <strong>di</strong> Terzaghi<br />

2.1.1 Esempio 1a, fondazione nastriforme, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Sebbene il programma non preveda l’input <strong>di</strong>retto <strong>di</strong> una fondazione nastriforme, si può simulare<br />

questa con<strong>di</strong>zione scegliendo un valore opportunamente elevato della lunghezza. In questo esempio<br />

si è fissato L = 100 m in modo da poter confrontare il carico ultimo per unità <strong>di</strong> lunghezza con il<br />

valore <strong>di</strong> Q ult fornito dal programma semplicemente spostandone la virgola <strong>di</strong> 2 posti decimali.<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 3 <strong>di</strong> 48


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Geometria del problema:<br />

B = 1,20 m<br />

L = 100 m<br />

D = 1,20 m<br />

γ = γ q = 18 kN/m 3<br />

φ = 25° = 0,4363 rad<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D = 18x1,20 = 21,60 kPa<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[2x(0,75π – φ/2) x tan(φ)] / 2cos 2 (45° + φ/2) = 12,720<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ)= (12,720 – 1) x cot(25°) = 25,134<br />

N γ = 10,280 (valore letto dal grafico pubblicato da Terzaghi)<br />

I coefficienti <strong>di</strong> forma sono tutti unitari.<br />

Si <strong>di</strong>spone ora <strong>di</strong> tutti i valori necessari per il calcolo del carico limite.<br />

Primo termine = 20x25,134 = 502,680 kPa<br />

Secondo termine = 21,60x12,720 = 274,752 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18x1,20x10,280 = 111,024 kPa<br />

q ult = 502,680 + 274,752 + 111,024 = 888,456 kPa<br />

Q ult = q ult x B = 888,456x1,20 = 1066,147 kN/m<br />

Con l’input sopra definito, il programma Califfo fornisce i seguenti risultati:<br />

q ult = 888,48 kPa<br />

Q ult = 1066,171 kN/m<br />

∆ = + 0,024 kPa<br />

∆ = + 0,024 kN/m<br />

2.1.2 Esempio 1b, fondazione nastriforme, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

Primo termine = 120x(1,5π + 1) = 685,487 kPa<br />

Secondo termine = 18x1,20 = 21,60 kPa<br />

q ult = 685,487 + 21,60 = 707,087 kPa<br />

Q ult = q ult x B = 707,087x1,20 = 848,504 kN/m<br />

∆ % = + 0,00270 %<br />

∆ % = + 0,00225 %<br />

Con l’input sopra definito, il programma Califfo fornisce i seguenti risultati:<br />

q ult = 707,09 kPa<br />

Q ult = 848,504 kN/m<br />

∆ = + 0,003 kPa<br />

∆ = 0,000 kN/m<br />

2.1.3 Esempio 2a, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = + 0,00042 %<br />

∆ % = 0,00000 %<br />

Geometria del problema:<br />

B = 2,50 m<br />

L = 2,50 m<br />

D = 1,50 m<br />

γ = γ q = 18 kN/m 3<br />

φ = 21° = 0,3665 rad<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D = 18x1,50 = 27,00 kPa<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 4 <strong>di</strong> 48


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N q = exp[2x(0,75π – φ/2) x tan(φ)] / 2cos 2 (45° + φ/2) = 8,264<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ)= (8,264 – 1) x cot(21°) = 18,923<br />

N γ = 5,486 (valore letto dal grafico pubblicato da Terzaghi)<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1,000<br />

s c = 1,300<br />

s γ = 0,800<br />

Si <strong>di</strong>spone ora <strong>di</strong> tutti i valori necessari per il calcolo del carico limite.<br />

Primo termine = 20x18,923x1,300 = 491,998 kPa<br />

Secondo termine = 27,00x8,264x1,000 = 223,128 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18x2,50x5,486x0,800 = 98,748 kPa<br />

q ult = 491,998 + 223,128 + 98,748 = 813,874 kPa<br />

Q ult = q ult x B x L = 813,874x2,50x2,50 = 5086,713 kN<br />

Con l’input sopra definito, il programma Califfo fornisce i seguenti risultati:<br />

q ult = 813,93 kPa<br />

Q ult = 5087,060 kN/m<br />

∆ = + 0,056 kPa<br />

∆ = + 0,347 kN<br />

2.1.4 Esempio 2b, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

Primo termine = 120x(1,5π + 1)x1,300 = 891,133 kPa<br />

Secondo termine = 18x1,50 = 27,00 kPa<br />

q ult = 891,133 + 27,00 = 918,133 kPa<br />

Q ult = q ult x B x L = 918,133x2,50x2,50 = 5738,329 kN<br />

∆ % = + 0,00688 %<br />

∆ % = + 0,00682 %<br />

Con l’input sopra definito, il programma Califfo fornisce i seguenti risultati:<br />

q ult = 918,13 kPa<br />

Q ult = 5738,330 kN/m<br />

∆ = – 0,003 kPa<br />

∆ = + 0,001 kN<br />

2.2 Esempi risolti con la formula <strong>di</strong> Meyerhof<br />

2.2.1 Esempio 1a, fondazione nastriforme, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = – 0,00033 %<br />

∆ % = + 0,00002 %<br />

Anche in questo caso, si deve considerare che il programma non prevede l’input <strong>di</strong>retto <strong>di</strong> una<br />

fondazione nastriforme. A <strong>di</strong>fferenza <strong>di</strong> Terzaghi, però, i coefficienti <strong>di</strong> forma <strong>di</strong> Meyerhof<br />

<strong>di</strong>pendono da L quin<strong>di</strong>, simulando questa con<strong>di</strong>zione con un valore anche elevato della lunghezza,<br />

ad esempio L = 100 m, il programma non potrà comunque fornire valori unitari <strong>di</strong> tali coefficienti.<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,20 m<br />

L = 100 m<br />

D = 1,20 m<br />

γ = γ q = 18 kN/m 3<br />

φ = 25° = 0,4363 rad<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D = 18x1,20 = 21,60 kPa<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 5 <strong>di</strong> 48


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I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 10,662<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 20,721<br />

N γ = (N q – 1) x tan(1,4φ) = 6,765<br />

Non sono state definite con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico, quin<strong>di</strong> le <strong>di</strong>mensioni efficaci coincidono con quelle<br />

geometriche.<br />

I coefficienti <strong>di</strong> forma sono tutti unitari.<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà:<br />

D/B = 1,20/1,20 = 1<br />

d q = 1 + [0,1tan(45° + φ/2)]xD/B = 1 + [0,1tan(45° + 25°/2)]x1 = 1,157<br />

d c = 1 + [0,2tan(45° + φ/2)]xD/B = 1 + [0,2tan(45° + 25°/2)]x1 = 1,314<br />

d γ = d q = 1,157<br />

I coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico sono tutti unitari perché non sono state definite con<strong>di</strong>zioni<br />

<strong>di</strong> carico.<br />

Si <strong>di</strong>spone quin<strong>di</strong> <strong>di</strong> tutti i valori necessari per il calcolo del carico limite.<br />

Primo termine = 20x20,721x1x1,314x1 = 544,548 kPa<br />

Secondo termine = 21,60x10,662x1x1,157x1 = 266,456 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18x1,20x6,765x1x1,157x1 = 84,533 kPa<br />

q ult = 544,548 + 266,456 + 84,533 = 895,537 kPa<br />

Q ult = q ult x B' = 895,537x1,20 = 1074,644 kN/m<br />

Con l’input sopra definito, il programma Califfo fornisce i seguenti risultati:<br />

q ult = 899,76 kPa<br />

Q ult = 1079,708 kN/m<br />

∆ = + 4,223 kPa<br />

∆ = + 5,064 kN/m<br />

∆ % = + 0,47156 %<br />

∆ % = + 0,47123 %<br />

Le <strong>di</strong>fferenze riscontrate sono attribuibili tutte alle <strong>di</strong>mensioni finite che devono necessariamente<br />

essere introdotte nel programma. Infatti, assumendo L = 1000 m il programma fornisce:<br />

q ult = 895,92 kPa<br />

Q ult = 1075,109 kN/m<br />

∆ = + 0,383 kPa<br />

∆ = + 0,465 kN/m<br />

2.2.2 Esempio 1b, fondazione nastriforme, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi:<br />

s c = 1,000<br />

d c = 1 + 0,2xD/B = 1 + 0,2x1,20/1,20 = 1,200<br />

i c = 1,000<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x1x1,200x1 = 740,389 kPa<br />

Secondo termine = 18x1,20 = 21,60 kPa<br />

q ult = 685,487 + 21,60 = 761,989 kPa<br />

Q ult = q ult x B = 761,989x1,20 = 914,387 kN/m<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

∆ % = + 0,04277 %<br />

∆ % = + 0,04327 %<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 6 <strong>di</strong> 48


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q ult = 763,77 kPa<br />

Q ult = 916,520 kN/m<br />

∆ = + 1,781 kPa<br />

∆ = + 2,133 kN/m<br />

∆ % = + 0,23373 %<br />

∆ % = + 0,23327 %<br />

2.2.3 Esempio 2a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Geometria del problema:<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

B = 1,20 m<br />

L = 2,40 m<br />

D = 1,20 m<br />

γ = γ q = 18 kN/m 3<br />

N = 100 kN<br />

M B = 40 kNm<br />

φ = 25° = 0,4363 rad<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

M L = 10 kNm<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D = 18x1,20 = 21,60 kPa<br />

Poiché il piano <strong>di</strong> posa è orizzontale, il riferimento definito dal piano <strong>di</strong> posa coincide con il<br />

riferimento globale. Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/100 = 0,400 m<br />

e L = M' L /N' = 10/100 = 0,100 m<br />

B' = 1,2 – 2x0,400 = 0,400 m<br />

L' = 2,4 – 2x0,100 = 2,200 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 10,662<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 20,721<br />

N γ = (N q – 1) x tan(1,4φ) = 6,765<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1 + [0,1tan 2 (45° + φ/2)]xB'/L' = 1 + [0,1tan 2 (45° + 25°/2)]x0,400/2,200 = 1,045<br />

s c = 1 + [0,2tan 2 (45° + φ/2)]xB'/L' = 1 + [0,2tan 2 (45° + 25°/2)]x0,400/2,200 = 1,090<br />

s γ = s q = 1,045<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà:<br />

D/B = 1,20/1,20 = 1<br />

d q = 1 + [0,1tan(45° + φ/2)]xD/B = 1 + [0,1tan(45° + 25°/2)]x1 = 1,157<br />

d c = 1 + [0,2tan(45° + φ/2)]xD/B = 1 + [0,2tan(45° + 25°/2)]x1 = 1,314<br />

d γ = d q = 1,157<br />

I coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico sono tutti unitari perché le componenti orizzontali del<br />

carico sono entrambe nulle.<br />

Si <strong>di</strong>spone quin<strong>di</strong> <strong>di</strong> tutti i valori necessari per il calcolo del carico limite.<br />

Primo termine = 20x20,721x1,090x1,314x1 = 593,557 kPa<br />

Secondo termine = 21,60x10,662x1,045x1,157x1 = 278,447 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18x0,400x6,765x1,045x1,157x1 = 29,446 kPa<br />

q ult = 593,557 + 278,447 + 29,446 = 901,449 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 901,449x0,400x2,200 = 793,276 kN<br />

Con l’input sopra definito, il programma Califfo fornisce i seguenti risultati:<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 7 <strong>di</strong> 48


CALIFFO – Carico Limite delle Fondazioni Superficiali<br />

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q ult = 901,13 kPa<br />

Q ult = 792,99 kN<br />

∆ = – 0,319 kPa<br />

∆ = – 0,286 kN<br />

∆ % = – 0,03539 %<br />

∆ % = – 0,03605 %<br />

2.2.4 Esempio 2b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi:<br />

s c = 1 + 0,2xB'/L' = 1 + 0,2x0,400/2,200 = 1,036<br />

d c = 1 + 0,2xD/B = 1 + 0,2x1,20/1,20 = 1,200<br />

i c = 1,000<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x1,036x1,200x1 = 767,043 kPa<br />

Secondo termine = 18x1,20 = 21,60 kPa<br />

q ult = 767,043 + 21,60 = 788,643 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 788,643x0,400x2,200 = 694,006 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 788,91 kPa<br />

Q ult = 694,24 kN<br />

∆ = + 0,267 kPa<br />

∆ = + 0,234 kN<br />

∆ % = + 0,03386 %<br />

∆ % = + 0,03372 %<br />

2.2.5 Esempio 3a, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Geometria del problema:<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

B = 2,50 m<br />

L = 2,50 m<br />

D = 1,50 m<br />

γ = γ q = 18 kN/m 3<br />

N = 100 kN<br />

H B = 20 kN<br />

H L = 0 kN<br />

φ = 21° = 0,4363 rad<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Altri dati noti: OCR = 1 E ed = 50000 kPa<br />

Prima <strong>di</strong> stimare il carico limite si verifica la possibilità <strong>di</strong> una rottura locale o per<br />

punzonamento. Nel caso in esame, il terreno <strong>di</strong> fondazione è normalconsolidato.<br />

k 0 = 1 – sen(φ) = 1 – sen(21°) = 0,642<br />

v = k 0 /(1+k 0 ) = 0,642/(1+0,642) = 0,391<br />

E s = E ed x (1 – v – 2v 2 )/(1 – v) = 50000 x (1 – 0,391 – 2x0,391 2 )/(1 – 0,391) = 24896,388 kPa<br />

G = 0,5 x E s /(1 + v) = 0,5 x 24896,388/(1 + 0,391) = 8949,097 kPa<br />

σ' = γ (D + B/2) = 18 x (1,50 + 2,50/2) = 49,500 kPa<br />

I R = G/[c + σ'tan(φ)] = 8949,097/[20 + 49,5 x tan(21°)] = 229,457 kPa<br />

I CR = 0,5 x exp[(3,30 – 0,45 x 2,50/2,50)/tan(45° – 21°/2)] = 31,615 kPa<br />

Poiché risulta I R >> I CR , si avrà rottura generale per taglio.<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 8 <strong>di</strong> 48


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q = γ q x D = 18x1,50 = 27,00 kPa<br />

Poiché il piano <strong>di</strong> posa è orizzontale, il riferimento definito dal piano <strong>di</strong> posa coincide con il<br />

riferimento globale. Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/100 = 0,400 m<br />

e L = M' L /N' = 10/100 = 0,100 m<br />

B' = 2,50 – 2x0,400 = 1,700 m<br />

L' = 2,50 – 2x0,100 = 2,300 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 7,071<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 15,815<br />

N γ = (N q – 1) x tan(1,4φ) = 3,421<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1 + [0,1tan 2 (45° + φ/2)]xB'/L' = 1 + [0,1tan 2 (45° + 21°/2)]x1,700/2,300 = 1,156<br />

s c = 1 + [0,2tan 2 (45° + φ/2)]xB'/L' = 1 + [0,2tan 2 (45° + 21°/2)]x1,700/2,300 = 1,313<br />

s γ = s q = 1,156<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà:<br />

D/B = 1,50/2,50 = 0,6<br />

d q = 1 + [0,1tan(45° + φ/2)]xD/B = 1 + [0,1tan(45° + 21°/2)]x0,6 = 1,087<br />

d c = 1 + [0,2tan(45° + φ/2)]xD/B = 1 + [0,2tan(45° + 21°/2)]x0,6 = 1,175<br />

d γ = d q = 1,087<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico:<br />

H = radq(H B 2 + H L 2 ) = radq(20 2 + 0 2 ) = 20 kN<br />

θ = arctan (H/N) = arctan (20/100) = 0,197 rad = 11,310°<br />

i q = (1 – θ°/90°) 2 = (1 – 11,310°/90°) 2 = 0,764<br />

i c = i q = 0,764<br />

i γ = (1 – θ°/φ°) 2 = (1 – 11,310°/21°) 2 = 0,213<br />

Si <strong>di</strong>spone quin<strong>di</strong> <strong>di</strong> tutti i valori necessari per il calcolo del carico limite.<br />

Primo termine = 20x15,815x1,313x1,175x0,764 = 372,817 kPa<br />

Secondo termine = 27,00x7,071x1,156x1,087x0,764 = 183,284 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18x1,700x3,421x1,156x1,087x0,213 = 14,009 kPa<br />

q ult = 372,817 + 183,284 + 14,009 = 570,110 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 570,110x1,700x2,300 = 2229,130 kN<br />

Con l’input sopra definito, il programma Califfo fornisce i seguenti risultati:<br />

q ult = 570,43 kPa<br />

Q ult = 2230,37 kN<br />

∆ = + 0,320 kPa<br />

∆ = + 1,240 kN<br />

2.2.6 Esempio 3b, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi:<br />

s c = 1 + 0,2xB'/L' = 1 + 0,2x1,700/2,300 = 1,148<br />

d c = 1 + 0,2xD/B = 1 + 0,2x1,50/2,50 = 1,120<br />

∆ % = + 0,05613 %<br />

∆ % = + 0,05563 %<br />

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i c = (1 – θ°/90°) 2 = (1 – 11,310°/90°) 2 = 0,764<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x1,148x1,120x0,764 = 606,083 kPa<br />

Secondo termine = 18x1,50 = 27,00 kPa<br />

q ult = 606,083 + 27,00 = 633,083 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 633,083x1,700x2,300 = 2475,355 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 633,36 kPa<br />

Q ult = 2476,42 kN<br />

∆ = + 0,277 kPa<br />

∆ = + 1,065 kN<br />

∆ % = + 0,04375 %<br />

∆ % = + 0,04302 %<br />

2.3 Esempi risolti con la formula <strong>di</strong> Brinch Hansen<br />

2.3.1 Esempio 1a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,20 m<br />

L = 2,40 m<br />

D = 1,20 m<br />

φ = 25° = 0,4363 rad<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = β = 0° = 0 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 16,8 kN/m 3 H str = 1,20 m<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3 H str = 6,00 m<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

N = 100 kN<br />

H B = 6 kN<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Altri dati noti: OCR = 1,12 E ed = 50000 kPa<br />

Prima <strong>di</strong> stimare il carico limite si verifica la possibilità <strong>di</strong> una rottura locale o per<br />

punzonamento. Nel caso in esame, il terreno <strong>di</strong> fondazione è leggermente sovraconsolidato.<br />

a = sen(φ) = sen(25°) = 0,423<br />

k 0 = [1 – sen(φ)] x OCR a = [1 – sen(25°)] x 1,12 0,423 = 0,606<br />

v = k 0 /(1+k 0 ) = 0,606/(1+0,606) = 0,377<br />

E s = E ed x (1 – v – 2v 2 )/(1 – v) = 50000 x (1 – 0,377 – 2x0,377 2 )/(1 – 0,377) = 27145,795 kPa<br />

G = 0,5 x E s /(1 + v) = 0,5 x 27145,795/(1 + 0,377) = 9856,861 kPa<br />

σ' = γ 1 D + γ 2 B/2 = 16,8x1,20 + 18x1,20/2 = 30,960 kPa<br />

I R = G/[c + σ'tan(φ)] = 9856,861/[20 + 30,96xtan(25°)] = 286,229 kPa<br />

I CR = 0,5 x exp[(3,30 – 0,45 x 1,20/2,40)/tan(45° – 25°/2)] = 62,404 kPa<br />

Poiché risulta I R >> I CR , si avrà rottura generale per taglio.<br />

Nota: per effettuare lo stesso calcolo con Califfo bisogna intervenire attraverso la finestra per la<br />

determinazione manuale del modulo <strong>di</strong> taglio G, attivabile dal menu Strumenti.<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

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q = γ q x D x cos(β) = 16,8x1,20xcos(0°) = 20,16 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 6 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 10 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/100 = 0,400 m<br />

e L = M' L /N' = 10/100 = 0,100 m<br />

B' = 1,2 – 2x0,400 = 0,400 m<br />

L' = 2,4 – 2x0,100 = 2,200 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 10,662<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 20,721<br />

N γ = 1,5(N q – 1) x tan(φ) = 6,758<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

i qB = [1 – 0,5x6,00/(100,00 + 0,400x2,200x20/tan(25°))] 5 = 0,896<br />

i cB = i qB – (1 – i qB )/(N q – 1) = 0,896 – (1 – 0,896)/(10,662 – 1) = 0,885<br />

i γB = [1 – 0,7x6,00/(100,00 + 0,400x2,200x20/tan(25°))] 5 = 0,857<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s qB = 1 + i qB x sen(φ)xB'/L' = 1 + 0,896xsen(25°)x0,400/2,200 = 1,069<br />

s cB = s qB – (1 – s qB )/(N q – 1) = 1,069 – (1 – 1,069)/(10,662 – 1) = 1,076<br />

s γB = 1 – 0,40x i γB x B'/L' = 1 – 0,40x0,857x0,400/2,200 = 0,938<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà (con le opzioni <strong>di</strong> default, si utilizzano le <strong>di</strong>mensioni efficaci):<br />

arctan(D/B') = arctan(1,20/0,40) = 1,249<br />

d q = 1 + 2tan(φ)x[1 – sen(φ)] 2 x arctan(D/B') = 1 + 2tan(25°)x[1 – sen(25°)] 2 x 1,249 = 1,388<br />

d c = d q – (1 – d q )/(N q – 1) = 1,388 – (1 – 1,388)/(10,662 – 1) = 1,428<br />

d γ = 1,000<br />

Si <strong>di</strong>spone ora <strong>di</strong> tutti i valori necessari per il calcolo del carico limite.<br />

Primo termine = 20x20,721x1,076x1,428x0,885 = 563,540 kPa<br />

Secondo termine = 20,16x10,662x1,069x1,388x0,896 = 285,762 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18x0,400x6,758x0,938x1x0,857 = 19,557 kPa<br />

q ult = 563,540 + 285,762 + 19,557 = 868,859 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 868,859x0,400x2,200 = 764,596 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 868,93 kPa<br />

Q ult = 764,66 kN<br />

∆ = + 0,071 kPa<br />

∆ = + 0,064 kN<br />

∆ % = + 0,00817 %<br />

∆ % = + 0,00837 %<br />

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2.3.2 Esempio 1b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi (per default, si calcola d cB utilizzando la base efficace B'):<br />

i cB = 0,5 – 0,5 radq[1 – H B /(B'xL'xc u )] = 0,5 – 0,5 radq[1 – 6/(0,4x2,2x120)] = 0,014<br />

s cB = 0,2xi cB xB'/L' = 0,2x0,014x0,400/2,200 = 0,001<br />

d cB = 0,4xarctan(D/B') = 0,4x1,249 = 0,500<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x(1 + 0,001 + 0,500 – 0,014) = 917,466 kPa<br />

Secondo termine = 16,8x1,20xcos(0°) = 20,16 kPa<br />

q ult = 917,466 + 20,16 = 937,626 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 937,626x0,400x2,200 = 825,111 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 936,84 kPa<br />

Q ult = 824,42 kN<br />

∆ = – 0,786 kPa<br />

∆ = – 0,691 kN<br />

2.3.3 Esempio 2a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = – 0,08323 %<br />

∆ % = – 0,08375 %<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,20 m<br />

L = 2,40 m<br />

D = 1,20 m<br />

φ = 25° = 0,4363 rad<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = β = 0° = 0 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 16,8 kN/m 3 H str = 1,50 m<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3 H str = 6,00 m<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Altri dati noti: OCR = 1,12 E ed = 50000 kPa<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti (in questo caso varia solo il peso dell’unità <strong>di</strong> volume) entro la profon<strong>di</strong>tà<br />

significativa, assunta pari a 2B = 2x1,20 = 2,40 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,30 + γ 2 x 2,10)/2B = (16,8x0,30 + 18x2,10)/(2x1,20) = 17,85 kN/m 3<br />

Si verifica poi la possibilità <strong>di</strong> una rottura locale o per punzonamento. Il terreno <strong>di</strong> fondazione<br />

risulta leggermente sovraconsolidato.<br />

a = sen(φ) = sen(25°) = 0,423<br />

k 0 = [1 – sen(φ)] x OCR a = [1 – sen(25°)] x 1,12 0,423 = 0,606<br />

v = k 0 /(1+k 0 ) = 0,606/(1+0,606) = 0,377<br />

E s = E ed x (1 – v – 2v 2 )/(1 – v) = 50000 x (1 – 0,377 – 2x0,377 2 )/(1 – 0,377) = 27145,795 kPa<br />

G = 0,5 x E s /(1 + v) = 0,5 x 27145,795/(1 + 0,377) = 9856,861 kPa<br />

σ' = γ 1 (D + 0,30) + γ 2 (B/2 – 0,30) = 16,8x1,50 + 18x0,30 = 30,600 kPa<br />

I R = G/[c + σ'tan(φ)] = 9856,861/[20 + 30,60xtan(25°)] = 287,632 kPa<br />

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I CR = 0,5 x exp[(3,30 – 0,45 x 1,20/2,40)/tan(45° – 25°/2)] = 62,404 kPa<br />

Poiché risulta I R >> I CR , si avrà rottura generale per taglio. Come già per l’esempio precedente,<br />

per effettuare lo stesso calcolo con Califfo bisogna intervenire attraverso la finestra per la<br />

determinazione manuale del modulo <strong>di</strong> taglio G.<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 16,8x1,20xcos(0°) = 20,16 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 0 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 10 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/100 = 0,400 m<br />

e L = M' L /N' = 10/100 = 0,100 m<br />

B' = 1,2 – 2x0,400 = 0,400 m<br />

L' = 2,4 – 2x0,100 = 2,200 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 10,662<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 20,721<br />

N γ = 1,5(N q – 1) x tan(φ) = 6,758<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1 + sen(φ)xB'/L' = 1 + sen(25°)x0,400/2,200 = 1,077<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,077 – (1 – 1,077)/(10,662 – 1) = 1,085<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,400/2,200 = 0,927<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà (con le opzioni <strong>di</strong> default, si utilizzano le <strong>di</strong>mensioni efficaci):<br />

arctan(D/B') = arctan(1,20/0,40) = 1,249<br />

d q = 1 + 2tan(φ)x[1 – sen(φ)] 2 x arctan(D/B') = 1 + 2tan(25°)x[1 – sen(25°)] 2 x 1,249 = 1,388<br />

d c = d q – (1 – d q )/(N q – 1) = 1,388 – (1 – 1,388)/(10,662 – 1) = 1,428<br />

d γ = 1,000<br />

Si <strong>di</strong>spone ora <strong>di</strong> tutti i valori necessari per il calcolo del carico limite.<br />

Primo termine = 20x20,721x1,085x1,428 = 642,094 kPa<br />

Secondo termine = 20,16x10,662x1,077x1,388 = 321,317 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,85x0,400x6,758x0,927x1 = 22,365 kPa<br />

q ult = 642,094 + 321,317 + 22,365 = 985,777 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 985,777x0,400x2,200 = 867,483 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 985,92 kPa<br />

Q ult = 867,61 kN<br />

∆ = + 0,143 kPa<br />

∆ = + 0,127 kN<br />

∆ % = + 0,01451 %<br />

∆ % = + 0,01464 %<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 13 <strong>di</strong> 48


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2.3.4 Esempio 2b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi (per default, si calcola d cB utilizzando la base efficace B'):<br />

s cB = 0,2xB'/L' = 0,2x0,400/2,200 = 0,036<br />

d cB = 0,4x arctan(D/B') = 0,4x1,249 = 0,500<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x(1 + 0,036 + 0,500) = 947,698 kPa<br />

Secondo termine = 16,8x1,20xcos(0°) = 20,16 kPa<br />

q ult = 947,698 + 20,16 = 967,858 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 967,858x0,400x2,200 = 851,715 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 967,85 kPa<br />

Q ult = 851,71 kN<br />

∆ = – 0,008 kPa<br />

∆ = – 0,005 kN<br />

2.3.5 Esempio 3a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = – 0,00083 %<br />

∆ % = – 0,00059 %<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,40 m<br />

L = 2,40 m<br />

D = 1,20 m<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 0° = 0 rad<br />

β = 8° = 0,1396 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 16,8 kN/m 3<br />

φ 1 = 25° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = 5 kN<br />

H L = 6 kN<br />

H str = 1,50 m<br />

H str = 6,00 m<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Altri dati noti: OCR = 1,78 E ed = 50000 kPa<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,40 = 2,80 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,30 + γ 2 x 2,50)/2B = (16,8x0,30 + 18x2,50)/(2x1,40) = 17,87 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,30 + tan(φ 2 )x2,50)/2B] = 28,59°<br />

Si verifica poi la possibilità <strong>di</strong> una rottura locale o per punzonamento. Il terreno <strong>di</strong> fondazione<br />

risulta fortemente sovraconsolidato.<br />

a =0,5 (valore imposto)<br />

k 0 = [1 – sen(φ)] x OCR 0,5 = [1 – sen(28,59°)] x 1,78 0,5 = 0,696<br />

v = k 0 /(1+k 0 ) = 0,696/(1+0,696) = 0,410<br />

E s = E ed x (1 – v – 2v 2 )/(1 – v) = 50000 x (1 – 0,410 – 2x0,410 2 )/(1 – 0,410) = 21508,475 kPa<br />

G = 0,5 x E s /(1 + v) = 0,5 x 21508,475/(1 + 0,410) = 7627,119 kPa<br />

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σ' = γ 1 (D + 0,30) + γ 2 (B/2 – 0,30) = 16,8x1,50 + 18x0,40 = 32,400 kPa<br />

I R = G/[c + σ'tan(φ)] = 7627,119/[20 + 32,40xtan(28,59°)] = 202,538 kPa<br />

I CR = 0,5 x exp[(3,30 – 0,45 x 1,40/2,40)/tan(45° – 28,59°/2)] = 83,23 kPa<br />

Poiché risulta I R >> I CR , si avrà rottura generale per taglio. Come già per altri esempi, per<br />

effettuare lo stesso calcolo con Califfo bisogna utilizzare la finestra per la determinazione manuale<br />

del modulo <strong>di</strong> taglio G. Inoltre, si fa notare come il calcolo <strong>di</strong> σ' non abbia tenuto conto<br />

dell’inclinazione del pen<strong>di</strong>o (come invece occorre fare per la determinazione del sovraccarico),<br />

perché questa è la pressione litostatica lungo la verticale posta in asse alla fondazione.<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 16,8x1,20xcos(8°) = 19,96 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 5 kN<br />

H' L = H L = 6 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 10 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/100 = 0,400 m<br />

e L = M' L /N' = 10/100 = 0,100 m<br />

B' = 1,4 – 2x0,400 = 0,600 m<br />

L' = 2,4 – 2x0,100 = 2,200 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 15,710<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 26,992<br />

N γ = 1,5(N q – 1) x tan(φ) = 12,025<br />

Poiché H' L è non nullo, si procede con la doppia determinazione dei coefficienti.<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

i qB = [1 – 0,5x5/(100 + 0,600x2,200x20/tan(28,59°))] 5 = 0,919<br />

i cB = i qB – (1 – i qB )/(N q – 1) = 0,919 – (1 – 0,919)/(15,710 – 1) = 0,913<br />

i γB = [1 – 0,7x5/(100 + 0,600x2,200x20/tan(28,59°))] 5 = 0,888<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L':<br />

i qL = [1 – 0,5x6/(100 + 0,600x2,200x20/tan(28,59°))] 5 = 0,903<br />

i cL = i qL – (1 – i qL )/(N q – 1) = 0,903 – (1 – 0,903)/(15,710 – 1) = 0,896<br />

i γL = [1 – 0,7x6/(100 + 0,600x2,200x20/tan(28,59°))] 5 = 0,866<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s qB = 1 + i qB xsen(φ)xB'/L' = 1 + 0,919xsen(28,59°)x0,600/2,200 = 1,120<br />

s cB = s qB – (1 – s qB )/(N q – 1) = 1,120 – (1 – 1,120)/(15,710 – 1) = 1,128<br />

s γB = 1 – 0,40xi γB xB'/(L'xi γL )= 1 – 0,40x0,888x0,600/(2,200x0,866) = 0,888<br />

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Poiché s γB > 0,6 è questa la terna dei coefficienti da considerare, quin<strong>di</strong> non è il caso <strong>di</strong> effettuare<br />

ulteriori calcoli per la rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L' perché tali coefficienti andranno scartati.<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B' (con le preferenze utente, si<br />

utilizzano le <strong>di</strong>mensioni reali):<br />

D/B = 1,20/1,40 = 0,857<br />

d qB = 1 + 2tan(φ)x[1 – sen(φ)] 2 x D/B = 1 + 2tan(28,59°)x[1 – sen(28,59°)] 2 x 0,857 = 1,254<br />

d cB = d qB – (1 – d qB )/(N q – 1) = 1,254 – (1 – 1,254)/(15,710 – 1) = 1,271<br />

d γB = 1,000<br />

Calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del pen<strong>di</strong>o:<br />

g q = g γ = [1 – 0,5xtan(β)] 5 = [1 – 0,5xtan(8°)] 5 = 0,695<br />

g c = g q – (1 – g q )/(N q – 1) = 0,695 – (1 – 0,695)/(15,710 – 1) = 0,674<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 20x26,992x1,128x1,271x0,913x0,674 = 476,267 kPa<br />

Secondo termine = 19,96x15,710x1,120x1,254x0,919x0,695 = 281,289 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,87x0,600x12,025x0,888x1x0,888x0,695 = 35,330 kPa<br />

q ult = 476,267 + 281,289 + 35,330 = 792,856 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 792,856x0,600x2,200 = 1046,609 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 792,39 kPa<br />

Q ult = 1045,95 kN<br />

∆ = – 0,466 kPa<br />

∆ = – 0,659 kN<br />

2.3.6 Esempio 3b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = – 0,05877 %<br />

∆ % = – 0,06297 %<br />

Coefficienti correttivi secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B' (con le preferenze utente, si calcola d cB<br />

utilizzando la base reale):<br />

i cB = 0,5 – 0,5radq[1 – H' B /(B' x L' x c u )] = 0,5 – 0,5radq[1 – 5/(0,600x2,200x120)] = 0,008<br />

s cB = 0,2 x i cB x B'/L' = 0,2x0,008x0,600/2,200 = 0,000<br />

d cB = 0,4 x D/B = 0,4 x 1,20/1,40 = 0,343<br />

Coefficienti correttivi secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L' (con le preferenze utente, si calcola d cL<br />

utilizzando la lunghezza reale):<br />

i cL = 0,5 – 0,5radq[1 – H' L /(B' x L' x c u )] = 0,5 – 0,5radq[1 – 6/(0,600x2,200x120)] = 0,010<br />

s cL = 0,2 x i cL x L'/B' = 0,2x0,010x2,200/0,600 = 0,007<br />

d cL = 0,4 x D/L = 0,4 x 1,20/2,40 = 0,200<br />

Calcolo del coefficiente <strong>di</strong> inclinazione del pen<strong>di</strong>o:<br />

g c = 2β/(π+2) = 2x0,1396/(π+2) = 0,054<br />

Confronti tra le espressioni del carico limite:<br />

(1 + s cB + d cB – i cB – g c ) = 1 + 0,000 + 0,343 – 0,008 – 0,054 = 1,281<br />

(1 + s cL + d cL – i cL – g c ) = 1 + 0,007 + 0,200 – 0,010 – 0,054 = 1,143<br />

La <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> minore resistenza è quella in<strong>di</strong>viduata dal lato L'. Il carico limite vale:<br />

q ult = 120x(π+2)x1,143 + 19,96 = 725,181 kPa<br />

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Q ult = q ult x B' x L' = 725,181x0,600x2,200 = 957,239 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 725,27 kPa<br />

Q ult = 957,36 kN<br />

∆ = + 0,089 kPa<br />

∆ = + 0,121 kN<br />

∆ % = + 0,01227 %<br />

∆ % = + 0,01264 %<br />

2.3.7 Esempio 4a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,20 m<br />

L = 2,40 m<br />

D = 1,20 m<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 10° = 0,1745 rad<br />

β = 8° = 0,1396 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 16,8 kN/m 3<br />

φ 1 = 25° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = 5 kN<br />

H L = 6 kN<br />

H str = 1,50 m<br />

H str = 6,00 m<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,20 = 2,40 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,30 + γ 2 x 2,10)/2B = (16,8x0,30 + 18x2,10)/(2x1,20) = 17,85 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,30 + tan(φ 2 )x2,10)/2B] = 28,52°<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 16,8x1,20xcos(8°) = 19,96 kPa<br />

Si riportano i carichi nel riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa:<br />

N' = N cos(η) + H B sen(η) = 100cos(10°) + 5sen(10°) = 99,35 kN<br />

H' B = 5cos(10°) – 100sen(10°) = – 12,44 kN (da prendere in valore assoluto)<br />

H' L = H L = 6 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 10 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/99,35 = 0,403 m<br />

e L = M' L /N' = 10/99,35 = 0,101 m<br />

B' = 1,2 – 2x0,403 = 0,395 m<br />

L' = 2,4 – 2x0,101 = 2,199 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 15,589<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 26,847<br />

N γ = 1,5(N q – 1) x tan(φ) = 11,892<br />

Poiché H' L è non nullo, si procede con la doppia determinazione dei coefficienti.<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

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i qB = [1 – 0,5x12,44/(99,35 + 0,395x2,199x20/tan(28,52°))] 5 = 0,785<br />

i cB = i qB – (1 – i qB )/(N q – 1) = 0,785 – (1 – 0,785)/(15,589 – 1) = 0,770<br />

i γB = [1 – 0,7x12,44/(99,35 + 0,395x2,199x20/tan(28,52°))] 5 = 0,710<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L':<br />

i qL = [1 – 0,5x6/(99,35 + 0,395x2,199x20/tan(28,52°))] 5 = 0,891<br />

i cL = i qL – (1 – i qL )/(N q – 1) = 0,891 – (1 – 0,891)/(15,589 – 1) = 0,884<br />

i γL = [1 – 0,7x6/(99,35 + 0,395x2,199x20/tan(28,52°))] 5 = 0,850<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s qB = 1 + i qB xsen(φ)xB'/L' = 1 + 0,785xsen(28,52°)x0,395/2,199 = 1,067<br />

s cB = s qB – (1 – s qB )/(N q – 1) = 1,067 – (1 – 1,067)/(15,589 – 1) = 1,072<br />

s γB = 1 – 0,40xi γB xB'/(L'xi γL )= 1 – 0,40x0,710x0,395/(2,199x0,850) = 0,940<br />

Poiché s γB > 0,6 è questa la terna dei coefficienti da considerare, quin<strong>di</strong> non è il caso <strong>di</strong> effettuare<br />

ulteriori calcoli per la rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L' perché tali coefficienti andranno scartati.<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B' (con le opzioni <strong>di</strong> default, si<br />

utilizzano le <strong>di</strong>mensioni efficaci):<br />

arctan(D/B') = arctan(1,20/0,395) = 1,253<br />

d qB = 1 + 2tan(28,52°)x[1 – sen(28,52°)] 2 x 1,253 = 1,372<br />

d cB = d qB – (1 – d qB )/(N q – 1) = 1,372 – (1 – 1,372)/(15,589 – 1) = 1,397<br />

d γB = 1,000<br />

Calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base:<br />

b q = exp[– 2 η tan(φ)] = exp[– 2x0,1745xtan(28,52°)] = 0,827<br />

b c = b q – (1 – b q )/(N q – 1) = 0,827 – (1 – 0,827)/(15,589 – 1) = 0,815<br />

b γ = exp[– 2,7 η tan(φ)] = exp[– 2,7x0,1745xtan(28,52°)] = 0,774<br />

Calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del pen<strong>di</strong>o:<br />

g q = g γ = [1 – 0,5xtan(β)] 5 = [1 – 0,5xtan(8°)] 5 = 0,695<br />

g c = g q – (1 – g q )/(N q – 1) = 0,695 – (1 – 0,695)/(15,710 – 1) = 0,674<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 20x26,847x1,072x1,397x0,770x0,815x0,674 = 340,115 kPa<br />

Secondo termine = 19,96x15,589x1,067x1,372x0,785x0,827x0,695 = 205,522 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,85x0,395x11,892x0,940x1x0,710x0,774x0,695 = 15,051 kPa<br />

q ult = 340,115 + 205,522 + 15,051 = 560,688 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 560,688x0,395x2,199 = 487,016 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 560,47 kPa<br />

Q ult = 486,46 kN<br />

∆ = – 0,218 kPa<br />

∆ = – 0,556 kN<br />

2.3.8 Esempio 4b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = – 0,03888 %<br />

∆ % = – 0,11416 %<br />

Coefficienti correttivi secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B' (per default, si calcola d cB utilizzando la base<br />

efficace):<br />

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i cB = 0,5 – 0,5radq[1 – H' B /(B' x L' x c u )] = 0,5 – 0,5radq[1 – 12,44/(0,395x2,199x120)] = 0,031<br />

s cB = 0,2 x i cB x B'/L' = 0,2x0,031x0,395/2,199 = 0,001<br />

d cB = 0,4 x arctan(D/B') = 0,4 x arctan(1,20/0,395) = 0,4 x 1,253 = 0,501<br />

Coefficienti correttivi secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L' (per default, si calcola d cL utilizzando la<br />

lunghezza efficace):<br />

i cL = 0,5 – 0,5radq[1 – H' L /(B' x L' x c u )] = 0,5 – 0,5radq[1 – 6/(0,395x2,199x120)] = 0,015<br />

s cL = 0,2 x i cL x L'/B' = 0,2x0,015x2,199/0,395 = 0,016<br />

d cL = 0,4 x D/L' = 0,4 x 1,20/2,199 = 0,218<br />

Calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base e del pen<strong>di</strong>o:<br />

b c = 2η/(π+2) = 2x0,1745/(π+2) = 0,068<br />

g c = 2β/(π+2) = 2x0,1396/(π+2) = 0,054<br />

Confronti tra le espressioni del carico limite:<br />

(1 + s cB + d cB – i cB –b c – g c ) = 1 + 0,001 + 0,501 – 0,031 – 0,068 – 0,054 = 1,349<br />

(1 + s cL + d cL – i cL –b c – g c ) = 1 + 0,016 + 0,218 – 0,015 – 0,068 – 0,054 = 1,097<br />

La <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> minore resistenza è quella in<strong>di</strong>viduata dal lato L'. Il carico limite vale:<br />

q ult = 120x(π+2)x1,097 + 19,96 = 696,799 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 696,799x0,395x2,199 = 605,243 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 697,28 kPa<br />

Q ult = 605,21 kN<br />

∆ = + 0,481 kPa<br />

∆ = – 0,033 kN<br />

2.3.9 Esempio 5a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = + 0,06903 %<br />

∆ % = – 0,00545 %<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,40 m<br />

L = 2,40 m<br />

D = 1,20 m<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 10° = 0,1745 rad<br />

β = 8° = 0,1396 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 16,8 kN/m 3<br />

φ 1 = 25° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

H str = 1,50 m<br />

H str = 6,00 m<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,40 = 2,80 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,30 + γ 2 x 2,50)/2B = (16,8x0,30 + 18x2,50)/(2x1,40) = 17,87 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,30 + tan(φ 2 )x2,50)/2B] = 28,59°<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 16,8x1,20xcos(8°) = 19,96 kPa<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 19 <strong>di</strong> 48


CALIFFO – Carico Limite delle Fondazioni Superficiali<br />

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Si riportano i carichi nel riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, osservando che, pur<br />

essendo nulla la componente orizzontale H B , per effetto dell’inclinazione della base non è nulla la<br />

componente H' B :<br />

N' = N cos(η) + H B sen(η) = 100cos(10°) = 98,48 kN<br />

H' B = H B cos(η) – N sen(η) = – 100sen(10°) = – 17,36 kN (da prendere in valore assoluto)<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 10 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/98,48 = 0,406 m<br />

e L = M' L /N' = 10/98,48 = 0,102 m<br />

B' = 1,4 – 2x0,406 = 0,588 m<br />

L' = 2,4 – 2x0,102 = 2,197 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 15,710<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 26,992<br />

N γ = 1,5(N q – 1) x tan(φ) = 12,025<br />

Poiché H' L è nullo, si procede con la singola determinazione dei coefficienti.<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

i qB = [1 – 0,5x17,36/(98,48 + 0,588x2,197x20/tan(28,59°))] 5 = 0,736<br />

i cB = i qB – (1 – i qB )/(N q – 1) = 0,736 – (1 – 0,736)/(15,710 – 1) = 0,718<br />

i γB = [1 – 0,7x17,36/(98,48 + 0,588x2,197x20/tan(28,59°))] 5 = 0,647<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s qB = 1 + i qB xsen(φ)xB'/L' = 1 + 0,736xsen(28,59°)x0,588/2,197 = 1,094<br />

s cB = s qB – (1 – s qB )/(N q – 1) = 1,094 – (1 – 1,094)/(15,710 – 1) = 1,100<br />

s γB = 1 – 0,40xi γB xB'/L' = 1 – 0,40x0,647x0,588/2,197 = 0,931<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B' (con le opzioni <strong>di</strong> default, si<br />

utilizzano le <strong>di</strong>mensioni efficaci):<br />

arctan(D/B') = arctan(1,20/0,588) = 1,115<br />

d qB = 1 + 2tan(28,59°)x[1 – sen(28,59°)] 2 x 1,115 = 1,331<br />

d cB = d qB – (1 – d qB )/(N q – 1) = 1,331 – (1 – 1,331)/(15,710 – 1) = 1,353<br />

d γB = 1,000<br />

Calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base:<br />

b q = exp[– 2 η tan(φ)] = exp[– 2x0,1745xtan(28,59°)] = 0,827<br />

b c = b q – (1 – b q )/(N q – 1) = 0,827 – (1 – 0,827)/(15,710 – 1) = 0,815<br />

b γ = exp[– 2,7 η tan(φ)] = exp[– 2,7x0,1745xtan(28,59°)] = 0,774<br />

Calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del pen<strong>di</strong>o:<br />

g q = g γ = [1 – 0,5xtan(β)] 5 = [1 – 0,5xtan(8°)] 5 = 0,695<br />

g c = g q – (1 – g q )/(N q – 1) = 0,695 – (1 – 0,695)/(15,710 – 1) = 0,674<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 20 <strong>di</strong> 48


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Primo termine = 20x26,992x1,100x1,353x0,718x0,815x0,674 = 316,882 kPa<br />

Secondo termine = 19,96x15,710x1,094x1,331x0,736x0,827x0,695 = 193,152 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,87x0,588x12,025x0,931x1x0,647x0,774x0,695 = 20,471 kPa<br />

q ult = 316,882 + 193,152 + 20,471 = 530,505 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 530,505x0,588x2,197 = 685,326 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 530,39 kPa<br />

Q ult = 684,75 kN<br />

∆ = – 0,115 kPa<br />

∆ = – 0,576 kN<br />

2.3.10 Esempio 5b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = – 0,02168 %<br />

∆ % = – 0,08405 %<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi (per default, si calcola d cB utilizzando la base efficace B'):<br />

i cB = 0,5 – 0,5 radq[1 – H B /(B'xL'xc u )] = 0,5 – 0,5 radq[1 – 17,36/(0,588x2,197x120)] = 0,029<br />

s cB = 0,2xi cB xB'/L' = 0,2x0,029x0,588/2,197 = 0,002<br />

d cB = 0,4xarctan(D/B') = 0,4xarctan(1,20/0,588) = 0,446<br />

b c = 2η/(π+2) = 2x0,1745/(π+2) = 0,068<br />

g c = 2β/(π+2) = 2x0,1396/(π+2) = 0,054<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x(1 + 0,002 + 0,446 – 0,029 – 0,068 – 0,054) = 800,237 kPa<br />

Secondo termine = 16,8x1,20xcos(8°) = 19,96 kPa<br />

q ult = 800,237 + 19,96 = 820,197 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 820,197x0,588x2,197 = 1059,560 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 819,99 kPa<br />

Q ult = 1058,63 kN<br />

∆ = – 0,207 kPa<br />

∆ = – 0,930 kN<br />

2.3.11 Esempio 6a, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = – 0,02524 %<br />

∆ % = – 0,08777 %<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,50 m<br />

L = 1,50 m<br />

D = 1,80 m<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 0° = 0 rad<br />

β = 0° = 0 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 17,2 kN/m 3<br />

φ 1 = 25° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

H str = 2,10 m<br />

H str = 6,00 m<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,50 = 3,00 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,30 + γ 2 x 2,70)/2B = (17,2x0,30 + 18x2,70)/(2x1,50) = 17,92 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,30 + tan(φ 2 )x2,70)/2B] = 28,61°<br />

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Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 17,2x1,80xcos(0°) = 30,96 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 0 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 10 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/100 = 0,400 m<br />

e L = M' L /N' = 10/100 = 0,100 m<br />

B' = 1,5 – 2x0,400 = 0,700 m<br />

L' = 1,5 – 2x0,100 = 1,300 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 15,745<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 27,033<br />

N γ = 1,5(N q – 1) x tan(φ) = 12,064<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s qB = 1 + sen(φ)xB'/L' = 1 + sen(28,61°)x0,700/1,300 = 1,258<br />

s cB = s qB – (1 – s qB )/(N q – 1) = 1,258 – (1 – 1,258)/(15,745 – 1) = 1,275<br />

s γB = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,700/1,300 = 0,785<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B' (con le preferenze utente, si<br />

utilizzano le <strong>di</strong>mensioni reali):<br />

arctan(D/B) = arctan(1,80/1,50) = 0,876<br />

d qB = 1 + 2tan(28,61°)x[1 – sen(28,61°)] 2 x 0,876 = 1,260<br />

d cB = d qB – (1 – d qB )/(N q – 1) = 1,260 – (1 – 1,260)/(15,745 – 1) = 1,278<br />

d γB = 1,000<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 20x27,033x1,275x1,278 = 880,978 kPa<br />

Secondo termine = 30,96x15,745x1,258x1,260 = 772,671 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,92x0,700x12,064x0,785x1 = 59,397 kPa<br />

q ult = 880,978 + 772,671 + 59,397 = 1713,047 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1713,047x0,700x1,300 = 1558,873 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1712,80 kPa<br />

Q ult = 1558,64 kN<br />

∆ = – 0,247 kPa<br />

∆ = – 0,233 kN<br />

2.3.12 Esempio 6b, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = – 0,01442 %<br />

∆ % = – 0,01495 %<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi (con le preferenze utente, si calcola d cB utilizzando la base<br />

reale):<br />

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s cB = 0,2xB'/L' = 0,2x0,700/1,300 = 0,108<br />

d cB = 0,4xarctan(D/B) = 0,4xarctan(1,80/1,50) = 0,350<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x(1 + 0,108 + 0,350) = 899,573 kPa<br />

Secondo termine = 17,2x1,80xcos(0°) = 30,96 kPa<br />

q ult = 899,573 + 30,96 = 930,533 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 930,533x0,700x1,300 = 846,785 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 930,60 kPa<br />

Q ult = 846,85 kN<br />

∆ = + 0,067 kPa<br />

∆ = + 0,065 kN<br />

∆ % = + 0,00720 %<br />

∆ % = + 0,00768 %<br />

2.3.13 Esempio 7a, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,50 m<br />

L = 1,50 m<br />

D = 1,80 m<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 0° = 0 rad<br />

β = 0° = 0 rad<br />

d w = 3,00 m<br />

Strato 1: γ 1 = 17,2 kN/m 3<br />

φ 1 = 25° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

H str = 2,10 m<br />

H str = 6,00 m<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,50 = 3,00 m. In<br />

aggiunta, bisogna tener conto della falda.<br />

γ 2 ' = γ 2 – γ w = 18 – 10 = 8 kN/m 3<br />

γ eq = [γ 1 x0,30 + γ 2 x0,90 + γ 2 ' x1,80)/2B = (17,2x0,30 + 18x0,90 + 8x1,80)/3,00 = 11,92 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,30 + tan(φ 2 )x2,70)/2B] = 28,61°<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 17,2x1,80xcos(0°) = 30,96 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 0 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 10 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/100 = 0,400 m<br />

e L = M' L /N' = 10/100 = 0,100 m<br />

B' = 1,5 – 2x0,400 = 0,700 m<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 23 <strong>di</strong> 48


CALIFFO – Carico Limite delle Fondazioni Superficiali<br />

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L' = 1,5 – 2x0,100 = 1,300 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 15,745<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 27,033<br />

N γ = 1,5(N q – 1) x tan(φ) = 12,064<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s qB = 1 + sen(φ)xB'/L' = 1 + sen(28,61°)x0,700/1,300 = 1,258<br />

s cB = s qB – (1 – s qB )/(N q – 1) = 1,258 – (1 – 1,258)/(15,745 – 1) = 1,275<br />

s γB = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,700/1,300 = 0,785<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B' (con le preferenze utente, si<br />

utilizzano le <strong>di</strong>mensioni reali):<br />

D/B = 1,80/1,50 = 1,200<br />

d qB = 1 + 2tan(28,61°)x[1 – sen(28,61°)] 2 x arctan(1,200) = 1,260<br />

d cB = d qB – (1 – d qB )/(N q – 1) = 1,260 – (1 – 1,260)/(15,745 – 1) = 1,278<br />

d γB = 1,000<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 20x27,033x1,275x1,278 = 880,978 kPa<br />

Secondo termine = 30,96x15,745x1,258x1,260 = 772,671 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x11,92x0,700x12,064x0,785x1 = 39,510 kPa<br />

q ult = 880,978 + 772,671 + 39,510 = 1693,159 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1713,047x0,700x1,300 = 1540,775 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1692,91 kPa<br />

Q ult = 1540,55 kN<br />

∆ = – 0,249 kPa<br />

∆ = – 0,225 kN<br />

2.3.14 Esempio 7b, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = – 0,01471 %<br />

∆ % = – 0,01460 %<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi (con le preferenze utente, si calcola d cB utilizzando la base<br />

reale):<br />

s cB = 0,2xB'/L' = 0,2x0,700/1,300 = 0,108<br />

d cB = 0,4xarctan(D/B) = 0,4xarctan(1,80/1,50) = 0,350<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x(1 + 0,108 + 0,350) = 899,573 kPa<br />

Secondo termine = 17,2x1,80xcos(0°) = 30,96 kPa<br />

q ult = 899,573 + 30,96 = 930,533 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 930,533x0,700x1,300 = 846,785 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 930,60 kPa<br />

Q ult = 846,85 kN<br />

∆ = + 0,067 kPa<br />

∆ = + 0,065 kN<br />

∆ % = + 0,00720 %<br />

∆ % = + 0,00768 %<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 24 <strong>di</strong> 48


CALIFFO – Carico Limite delle Fondazioni Superficiali<br />

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2.3.15 Esempio 8a, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,50 m<br />

L = 1,50 m<br />

D = 1,80 m<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 0° = 0 rad<br />

β = 0° = 0 rad<br />

d w = 1,20 m<br />

Strato 1: γ 1 = 17,2 kN/m 3<br />

φ 1 = 25° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi nel riferimento<br />

globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

H str = 2,10 m<br />

H str = 6,00 m<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 10 kNm<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,50 = 3,00 m. In<br />

aggiunta, bisogna tener conto della falda.<br />

γ 1 ' = γ 1 – γ w = 17,2 – 10 = 7,2 kN/m 3<br />

γ 2 ' = γ 2 – γ w = 18 – 10 = 8 kN/m 3<br />

γ eq = [γ 1 ' x 0,30 + γ 2 ' x 2,70)/2B = (7,2x0,30 + 8x2,70)/3,00 = 7,92 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,30 + tan(φ 2 )x2,70)/2B] = 28,61°<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = (γ 1 x 1,20 + γ 1 ' x 0,60) x cos(0°) = (17,2x1,20 + 7,20x0,60) x 1 = 24,96 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 0 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 10 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/100 = 0,400 m<br />

e L = M' L /N' = 10/100 = 0,100 m<br />

B' = 1,5 – 2x0,400 = 0,700 m<br />

L' = 1,5 – 2x0,100 = 1,300 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 15,745<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 27,033<br />

N γ = 1,5(N q – 1) x tan(φ) = 12,064<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s qB = 1 + sen(φ)xB'/L' = 1 + sen(28,61°)x0,700/1,300 = 1,258<br />

s cB = s qB – (1 – s qB )/(N q – 1) = 1,258 – (1 – 1,258)/(15,745 – 1) = 1,275<br />

s γB = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,700/1,300 = 0,785<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B' (con le opzioni <strong>di</strong> default, si<br />

utilizzano le <strong>di</strong>mensioni efficaci):<br />

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arctan(D/B') = arctan(1,80/0,70) = 1,200<br />

d qB = 1 + 2tan(28,61°)x[1 – sen(28,61°)] 2 x 1,200 = 1,356<br />

d cB = d qB – (1 – d qB )/(N q – 1) = 1,356 – (1 – 1,356)/(15,745 – 1) = 1,380<br />

d γB = 1,000<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 20x27,033x1,275x1,380 = 951,291 kPa<br />

Secondo termine = 24,96x15,745x1,258x1,356 = 670,390 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x7,92x0,700x12,064x0,785x1 = 26,252 kPa<br />

q ult = 951,291 + 670,390 + 26,252 = 1647,933 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1647,933x0,700x1,300 = 1499,619 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1648,03 kPa<br />

Q ult = 1499,71 kN<br />

∆ = + 0,097 kPa<br />

∆ = + 0,091 kN<br />

2.3.16 Esempio 8b, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = + 0,00589 %<br />

∆ % = + 0,00607 %<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi (per default, si calcola d cB utilizzando la base efficace B'):<br />

s cB = 0,2xB'/L' = 0,2x0,700/1,300 = 0,108<br />

d cB = 0,4xarctan(D/B') = 0,4xarctan(1,80/0,700) = 0,480<br />

Calcolo della capacità portante:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x(1 + 0,108 + 0,480) = 979,782 kPa<br />

Secondo termine = 17,2x1,80xcos(0°) = 30,96 kPa<br />

q ult = 979,782 + 30,96 = 1010,742 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1010,742x0,700x1,300 = 919,775 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1010,53 kPa<br />

Q ult = 919,58 kN<br />

∆ = – 0,212 kPa<br />

∆ = – 0,195 kN<br />

2.4 Esempi risolti con la formula <strong>di</strong> Vesić<br />

2.4.1 Esempio 1a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = – 0,02097 %<br />

∆ % = – 0,02120 %<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,20 m<br />

L = 2,40 m<br />

D = 1,20 m<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 0° = 0 rad<br />

β = 0° = 0 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 16,4 kN/m 3<br />

φ 1 = 24° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi statici<br />

nel riferimento globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

H str = 1,90 m<br />

H str = 6,00 m<br />

M B = 20 kNm<br />

M L = 4 kNm<br />

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Carichi sismici<br />

nel riferimento globale:<br />

N = 105 kN<br />

H B = H L = 14 kN<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 12 kNm<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,20 = 2,40 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,70 + γ 2 x 1,70)/2B = (16,4x0,70 + 18x1,70)/(2x1,20) = 17,53 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,70 + tan(φ 2 )x1,70)/2B] = 27,59°<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 16,4x1,20xcos(0°) = 19,68 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale.<br />

Consideriamo innanzitutto i carichi statici:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 0 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 20 kNm<br />

M' L = M L = 4 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 20/100 = 0,200 m<br />

e L = M' L /N' = 4/100 = 0,040 m<br />

B' = 1,2 – 2x0,200 = 0,800 m<br />

L' = 2,4 – 2x0,040 = 2,320 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 14,073<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 25,018<br />

N γ = 2(N q + 1) x tan(φ) = 15,753<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s q = 1 + tan(φ)xB'/L' = 1 + tan(27,59°)x0,800/2,320 = 1,180<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,180 – (1 – 1,180)/(14,073 – 1) = 1,194<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,800/2,320 = 0,862<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

D/B = 1,20/1,20 = 1,000<br />

d q = 1 + 2tan(27,59°)x[1 – sen(27,59°)] 2 x 1,000) = 1,301<br />

d c = d q – (1 – d q )/(N q – 1) = 1,301 – (1 – 1,301)/(14,073 – 1) = 1,324<br />

d γB = 1,000<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 20x25,018x1,194x1,324 = 790,997 kPa<br />

Secondo termine = 19,68x14,073x1,180x1,301 = 425,178 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,53x0,800x15,753x0,862x1 = 95,217 kPa<br />

q ult = 790,997 + 425,178 + 95,217 = 1311,392 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1311,392x0,800x2,320 = 2433,943 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

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q ult = 1311,34 kPa<br />

Q ult = 2433,84 kN<br />

∆ = – 0,052 kPa<br />

∆ = – 0,103 kN<br />

∆ % = – 0,00397 %<br />

∆ % = – 0,00423 %<br />

Passiamo ora al calcolo della capacità portante sismica, che supponiamo <strong>di</strong> condurre con un<br />

approccio pseudo-statico, utilizzando per la valutazione degli effetti inerziali del sisma ancora la<br />

teoria <strong>di</strong> Vesić. Per fare ciò in Califfo si avrà cura <strong>di</strong> inserire i carichi sismici nella specifica tabella<br />

e cliccare l’opzione “Considera combinazioni sismiche con: teoria <strong>di</strong> base”.<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale.<br />

Si considerano quin<strong>di</strong> i carichi sismici:<br />

N' = N = 105 kN<br />

H' B = H B = 14 kN<br />

H' L = H L = 14 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 12 kNm<br />

Si determinano le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/105 = 0,381 m<br />

e L = M' L /N' = 12/105 = 0,114 m<br />

B' = 1,2 – 2x0,381 = 0,438 m<br />

L' = 2,4 – 2x0,114 = 2,171 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ mantengono invariato il loro valore.<br />

Si procede al calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1 + tan(φ)xB'/L' = 1 + tan(27,59°)x0,438/2,171 = 1,105<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,105 – (1 – 1,105)/(14,073 – 1) = 1,113<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,438/2,171 = 0,919<br />

Anche i coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà restano invariati.<br />

Si calcolano quin<strong>di</strong> i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico, valutando preliminarmente l’angolo<br />

formato dalla risultante delle due componenti sul piano <strong>di</strong> fondazione con la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L':<br />

θ = arctan(H' B /H' L ) = arctan(14/14) = 0,7854 (esattamente pari a 45°)<br />

m B = (2 + B/L)/(1 + B/L) = (2 + 1,20/2,40)/(1 + 1,20/2,40) = 1,667<br />

m L = (2 + L/B)/(1 + L/B) = (2 + 2,40/1,20)/(1 + 2,40/1,20) = 1,333<br />

m = m B sen 2 θ + m L cos 2 θ = 1,667sen 2 (45°) + 1,333cos 2 (45°) = 1,500<br />

H = radq(14 2 + 14 2 ) = 19,799 kN<br />

i q = [1 – 19,799/(105 + 0,438x2,171x20/tan(27,59°))] 1,5 = 0,797<br />

i c = (i q N q – 1)/(N q – 1) = (0,797x14,073 – 1)/(14,073 – 1) = 0,782<br />

i γ = [1 – 19,799/(105 + 0,438x2,171x20/tan(27,59°))] 1,5+1 = 0,686<br />

Calcolo della capacità portante sismica (solo effetti inerziali):<br />

Primo termine = 20x25,018x1,113x1,324x0,782 = 576,597 kPa<br />

Secondo termine = 19,68x14,073x1,105x1,301x0,797 = 317,329 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,53x0,438x15,753x0,919x1x0,686 = 38,127 kPa<br />

q ult = 576,597 + 317,329 + 38,127 = 932,053 kPa<br />

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Q ult = q ult x B' x L' = 932,053x0,438x2,171 = 886,287 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 932,60 kPa<br />

Q ult = 887,17 kN<br />

∆ = + 0,547 kPa<br />

∆ = + 0,883 kN<br />

∆ % = + 0,05869 %<br />

∆ % = + 0,09963 %<br />

Sebbene il loro calcolo sia facoltativo, determiniamo anche gli effetti cinematici del sisma con il<br />

metodo <strong>di</strong> Maugeri & Novità. A tal fine, assumiamo k hk = 0,01. Per impostare tale valore in Califfo<br />

occorre cliccare sul pulsante “Dati sismici” ed immettere il valore prescelto nell’apposita casella.<br />

Determinazione dei parametri del metodo:<br />

F = 43,29 tan 3 (φ) – 105,80 tan 2 (φ) + 81,09 tan(φ) – 19,91 = – 0,249<br />

G = – 2,8 tan 3 (φ) + 6,66 tan 2 (φ) – 4,61 tan(φ) + 0,35 = – 0,640<br />

A = 7,23 tan 3 (φ) – 18,39 tan 2 (φ) + 15,22 tan(φ) – 5,39 = – 1,427<br />

Calcolo dei coefficienti riduttivi:<br />

h c0 = 1,000<br />

h q0 = F (k hk ) 2 + G (k hk ) + 1 = – 0,249x0,01 2 – 0,640x0,01 +1 = 0,994<br />

h γ0 = A (k hk ) + 1 = – 1,427x0,01 + 1 = 0,986<br />

Capacità portante sismica comprensiva anche degli effetti cinematici:<br />

q ult = 1,000x576,597 + 0,994x317,329 + 0,986x38,127 = 929,615 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 929,615x0,438x2,171 = 883,969 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 930,03 kPa<br />

Q ult = 884,73 kN<br />

∆ = + 0,415 kPa<br />

∆ = + 0,761 kN<br />

2.4.2 Esempio 1b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = + 0,04464 %<br />

∆ % = + 0,08609 %<br />

Il calcolo in con<strong>di</strong>zioni non drenate va riferito alle con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico statiche.<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi:<br />

s c = 1 + 0,2xB'/L' = 1 + 0,2x0,800/2,320 = 1,069<br />

d c = 1 + 0,4xD/B = 1 + 0,4x1,20/1,20) = 1,400<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x1,069x1,400 = 923,389 kPa<br />

Secondo termine = 16,4x1,20xcos(0°) = 19,68 kPa<br />

Terzo termine = – 0,5x17,53x0,800x2xsen(0°) = 0 kPa<br />

q ult = 923,389 + 19,68 – 0 = 943,069 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 943,069x0,800x2,320 = 1750,336 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 943,04 kPa<br />

Q ult = 1750,28 kN<br />

∆ = – 0,029 kPa<br />

∆ = – 0,056 kN<br />

∆ % = – 0,00308 %<br />

∆ % = – 0,00320 %<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 29 <strong>di</strong> 48


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2.4.3 Esempio 2a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,40 m<br />

L = 2,20 m<br />

D = 1,20 m<br />

c' = 20 kPa<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 0° = 0 rad<br />

β = 5° = 0,0873 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 16,4 kN/m 3<br />

φ 1 = 24° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi statici<br />

nel riferimento globale:<br />

Carichi sismici<br />

nel riferimento globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

N = 105 kN<br />

H B = 2H L = 14 kN<br />

H str = 1,90 m<br />

H str = 6,00 m<br />

M B = 20 kNm<br />

M L = 4 kNm<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 12 kNm<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,40 = 2,80 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,70 + γ 2 x 2,10)/2B = (16,4x0,70 + 18x2,10)/(2x1,40) = 17,60 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,70 + tan(φ 2 )x2,10)/2B] = 27,79°<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 16,4x1,20xcos(5°) = 19,61 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale.<br />

Consideriamo innanzitutto i carichi statici:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 0 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 20 kNm<br />

M' L = M L = 4 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 20/100 = 0,200 m<br />

e L = M' L /N' = 4/100 = 0,040 m<br />

B' = 1,4 – 2x0,200 = 1,000 m<br />

L' = 2,2 – 2x0,040 = 2,120 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 14,385<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 25,397<br />

N γ = 2(N q + 1) x tan(φ) = 16,216<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s q = 1 + tan(φ)xB'/L' = 1 + tan(27,79°)x1,000/2,120 = 1,249<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,249 – (1 – 1,249)/(14,385 – 1) = 1,268<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x1,000/2,120 = 0,811<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 30 <strong>di</strong> 48


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D/B = 1,20/1,40 = 0,857<br />

d q = 1 + 2tan(27,79°)x[1 – sen(27,79°)] 2 x 0,857) = 1,257<br />

d c = d q – (1 – d q )/(N q – 1) = 1,257 – (1 – 1,257)/(14,385 – 1) = 1,276<br />

d γB = 1,000<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del pen<strong>di</strong>o:<br />

g q = g γ = [1 – tan(β)] 2 = [1 – tan(5°)] 2 = 0,833<br />

g c = g q – (1 – g q )/(N q – 1) = 0,833 – (1 – 0,833)/(14,385 – 1) = 0,821<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 20x25,397x1,268x1,276x0,821 = 674,723 kPa<br />

Secondo termine = 19,61x14,385x1,249x1,257x0,833 = 368,918 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,60x1,000x16,216x0,811x1x0,833 = 96,403 kPa<br />

q ult = 674,723 + 368,918 + 96,403 = 1140,045 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1140,045x1,000x2,120 = 2416,895 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1139,12 kPa<br />

Q ult = 2414,94 kN<br />

∆ = – 0,925 kPa<br />

∆ = – 1,955 kN<br />

∆ % = – 0,08114 %<br />

∆ % = – 0,08089 %<br />

Passiamo ora al calcolo della capacità portante sismica, che supponiamo <strong>di</strong> condurre con un<br />

approccio pseudo-statico, utilizzando per la valutazione degli effetti inerziali del sisma ancora la<br />

teoria <strong>di</strong> Vesić. Per fare ciò in Califfo occorrerà inserire i carichi sismici nella specifica tabella e<br />

cliccare l’opzione “Considera combinazioni sismiche con: teoria <strong>di</strong> base”.<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale.<br />

In questo i carichi sismici valgono:<br />

N' = N = 105 kN<br />

H' B = H B = 14 kN<br />

H' L = H L = 7 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 12 kNm<br />

Si determinano le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/105 = 0,381 m<br />

e L = M' L /N' = 12/105 = 0,114 m<br />

B' = 1,4 – 2x0,381 = 0,638 m<br />

L' = 2,2 – 2x0,114 = 1,971 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ mantengono invariato il loro valore.<br />

Si procede al calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1 + tan(φ)xB'/L' = 1 + tan(27,79°)x0,638/1,971 = 1,171<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,171 – (1 – 1,171)/(14,385 – 1) = 1,184<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,638/1,971 = 0,871<br />

I coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà restano invariati.<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 31 <strong>di</strong> 48


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Si calcolano quin<strong>di</strong> i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico, valutando preliminarmente l’angolo<br />

formato dalla risultante delle due componenti sul piano <strong>di</strong> fondazione con la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L':<br />

θ = arctan(H' B /H' L ) = arctan(14/7) = 1,1071 (pari a 63,43°)<br />

m B = (2 + B/L)/(1 + B/L) = (2 + 1,40/2,20)/(1 + 1,40/2,20) = 1,611<br />

m L = (2 + L/B)/(1 + L/B) = (2 + 2,40/1,20)/(1 + 2,40/1,20) = 1,389<br />

m = m B sen 2 θ + m L cos 2 θ = 1,611sen 2 (63,43°) + 1,389cos 2 (63,43°) = 1,567<br />

H = radq(14 2 + 7 2 ) = 15,652 kN<br />

i q = [1 – 15,652/(105 + 0,638x1,971x20/tan(27,79°))] 1,567 = 0,844<br />

i c = (i q N q – 1)/(N q – 1) = (0,844x14,385 – 1)/(14,385 – 1) = 0,832<br />

i γ = [1 – 15,652/(105 + 0,638x1,971x20/tan(27,79°))] 1,567+1 = 0,758<br />

Anche i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del pen<strong>di</strong>o restano invariati.<br />

Calcolo della capacità portante sismica (solo effetti inerziali):<br />

Primo termine = 20x25,397x1,184x1,276x0,832x0,821 = 524,181 kPa<br />

Secondo termine = 19,61x14,385x1,171x1,257x0,844x0,833 = 291,922 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,60x0,638x16,216x0,871x1x0,758x0,833 = 50,070 kPa<br />

q ult = 524,181 + 291,922 + 50,070 = 866,173 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 866,173x0,638x1,971 = 1089,211 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 865,83 kPa<br />

Q ult = 1089,18 kN<br />

∆ = – 0,343 kPa<br />

∆ = – 0,031 kN<br />

∆ % = – 0,03960 %<br />

∆ % = – 0,00285 %<br />

Determiniamo ora anche gli effetti cinematici del sisma con il metodo <strong>di</strong> Paolucci & Pecker,<br />

assumendo k hk = 0,01. Per impostare tale valore in Califfo occorre cliccare sul pulsante “Dati<br />

sismici” ed immettere il valore prescelto nell’apposita casella.<br />

Calcolo dei coefficienti riduttivi:<br />

z c = 1 – 0,36 (k hk ) = 1 – 0,36x0,01 = 0,996<br />

z q = z γ = [1 – k hk /tan(fi)] 0,35 = [1 – 0,01/tan(27,79°)] 0,35 = 0,993<br />

Capacità portante sismica comprensiva anche degli effetti cinematici:<br />

q ult = 0,996x524,181 + 0,993x291,922 + 0,993x50,070 = 861,682 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 861,682x0,638x1,971 = 1083,564 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 861,66 kPa<br />

Q ult = 1083,93 kN<br />

∆ = – 0,022 kPa<br />

∆ = + 0,366 kN<br />

2.4.4 Esempio 2b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = – 0,00255 %<br />

∆ % = + 0,03378 %<br />

Il calcolo in con<strong>di</strong>zioni non drenate va riferito alle con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico statiche.<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi:<br />

s c = 1 + 0,2xB'/L' = 1 + 0,2x1,000/2,120 = 1,094<br />

d c = 1 + 0,4xD/B = 1 + 0,4x1,20/1,40) = 1,343<br />

i c = 1 – mH/(B' x L' x c u x N c ) = 1,000<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 32 <strong>di</strong> 48


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g c = 1 – 2β/(π+2) = 1 – 2x0,0873/(π+2) = 0,966<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x1,094x1,343x1x0,966 = 875,688 kPa<br />

Secondo termine = 16,4x1,20xcos(5°) = 19,61 kPa<br />

Terzo termine = – 0,5x17,60x1,000x2xsen(5°) = – 1,534 kPa<br />

q ult = 875,688 + 19,61 – 1,534 = 893,764 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 893,764x1,000x2,120 = 1894,780 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 893,99 kPa<br />

Q ult = 1895,25 kN<br />

∆ = + 0,226 kPa<br />

∆ = + 0,470 kN<br />

2.4.5 Esempio 3a, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = + 0,02529 %<br />

∆ % = + 0,02480 %<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,60 m<br />

L = 1,60 m<br />

D = 1,20 m<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 5° = 0,0873 rad<br />

β = 8° = 0,1396 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 18,4 kN/m 3<br />

φ 1 = 24° = 0,4363 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi statici<br />

nel riferimento globale:<br />

Carichi sismici<br />

nel riferimento globale:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

N = 105 kN<br />

H B = 2H L = 14 kN<br />

H str = 1,70 m<br />

c 1 ' = 22 kPa<br />

H str = 6,00 m<br />

c 2 ' = 19 kPa<br />

M B = 20 kNm<br />

M L = 4 kNm<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 12 kNm<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,60 = 3,20 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,50 + γ 2 x 2,70)/2B = (18,4x0,50 + 18x2,70)/(2x1,60) = 18,06 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,50 + tan(φ 2 )x2,70)/2B] = 28,25°<br />

c eq = (c 1 x 0,50 + c 2 x 2,70)/2B = (22x0,50 + 19x2,70)/(2x1,60) = 19,47 kPa<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 18,4x1,20xcos(8°) = 21,87 kPa<br />

Si riportano i carichi nel riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, cominciando con i carichi<br />

statici:<br />

N' = N cos(η) + H B sen(η) = 100cos(5°) + 0sen(5°) = 99,62 kN<br />

H' B = H B cos(η) – N sen(η) = – 100sen(5°) = – 8,72 kN (da prendere in valore assoluto)<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 20 kNm<br />

M' L = M L = 4 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 20/99,62 = 0,201 m<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 33 <strong>di</strong> 48


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e L = M' L /N' = 4/99,62 = 0,040 m<br />

B' = 1,6 – 2x0,201 = 1,198 m<br />

L' = 1,6 – 2x0,040 = 1,520 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 15,131<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 26,298<br />

N γ = 2(N q + 1) x tan(φ) = 17,335<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s q = 1 + tan(φ)xB'/L' = 1 + tan(28,25°)x1,198/1,520 = 1,423<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,423 – (1 – 1,423)/(15,131 – 1) = 1,453<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x1,198/1,520 = 0,685<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

D/B = 1,20/1,60 = 0,750<br />

d q = 1 + 2tan(28,25°)x[1 – sen(28,25°)] 2 x 0,750) = 1,224<br />

d c = d q – (1 – d q )/(N q – 1) = 1,224 – (1 – 1,224)/(15,131 – 1) = 1,240<br />

d γB = 1,000<br />

Si calcolano quin<strong>di</strong> i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico, considerando che è presente la sola<br />

componente H' B e quin<strong>di</strong> l’angolo formato con la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L' è pari a 90°:<br />

θ = 90°<br />

m = m B = (2 + B/L)/(1 + B/L) = (2 + 1,60/1,60)/(1 + 1,60/1,60) = 1,500<br />

i q = [1 – 8,72/(99,62 + 1,198x1,520x19,47/tan(28,25°))] 1,500 = 0,922<br />

i c = (i q N q – 1)/(N q – 1) = (0,922x15,131 – 1)/(15,131 – 1) = 0,917<br />

i γ = [1 – 8,72/(99,62 + 1,198x1,520x19,47/tan(28,25°))] 1,500+1 = 0,874<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base:<br />

b q = b γ = [1 – η tan(φ)] 2 = [1 – 0,0873xtan(28,25°)] 2 = 0,908<br />

b c = b q – (1 – b q )/(N q – 1) = 0,908 – (1 – 0,908)/(15,131 – 1) = 0,902<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del pen<strong>di</strong>o:<br />

g q = g γ = [1 – tan(β)] 2 = [1 – tan(8°)] 2 = 0,739<br />

g c = g q – (1 – g q )/(N q – 1) = 0,739 – (1 – 0,739)/(15,131 – 1) = 0,721<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 19,47x26,298x1,453x1,240x0,917x0,902x0,721 = 555,158 kPa<br />

Secondo termine = 21,87x15,131x1,423x1,224x0,922x0,908x0,739 = 356,586 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18,06x1,198x17,335x0,685x1x0,874x0,908x0,739 = 75,336 kPa<br />

q ult = 550,158 + 356,586 + 75,336 = 982,079 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 982,079x1,198x1,520 = 1788,327 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 980,89 kPa<br />

Q ult = 1786,51 kN<br />

∆ = – 1,189 kPa<br />

∆ = – 1,817 kN<br />

∆ % = – 0,12107 %<br />

∆ % = – 0,10160 %<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 34 <strong>di</strong> 48


CALIFFO – Carico Limite delle Fondazioni Superficiali<br />

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Passiamo ora al calcolo della capacità portante sismica, utilizzando per la valutazione degli<br />

effetti sismici inerziali ancora la teoria <strong>di</strong> Vesić. In Califfo si inseriranno i carichi sismici nella<br />

specifica tabella e si selezionerà l’opzione “Considera combinazioni sismiche con: teoria <strong>di</strong> base”.<br />

Proiettando i carichi sismici nel riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, si ottiene:<br />

N' = N cos(η) + H B sen(η) = 105cos(5°) + 14sen(5°) = 105,82 kN<br />

H' B = H B cos(η) – N sen(η) = 14cos(5°) – 105sen(5°) = 4,795 kN<br />

H' L = H L = 7 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 12 kNm<br />

Si determinano le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 40/105,82 = 0,378 m<br />

e L = M' L /N' = 12/105,82 = 0,113 m<br />

B' = 1,6 – 2x0,378 = 0,844 m<br />

L' = 1,6 – 2x0,113 = 1,374 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ mantengono invariato il loro valore.<br />

Si procede al calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1 + tan(φ)xB'/L' = 1 + tan(28,25°)x0,844/1,374 = 1,330<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,330 – (1 – 1,330)/(15,131 – 1) = 1,353<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,844/1,374 = 0,754<br />

I coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà restano invariati.<br />

Si calcolano quin<strong>di</strong> i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico, valutando preliminarmente l’angolo<br />

formato dalla risultante delle due componenti sul piano <strong>di</strong> fondazione con la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L':<br />

θ = arctan(H' B /H' L ) = arctan(4,795/7) = 0,6006 (pari a 34,41°)<br />

m B = (2 + B/L)/(1 + B/L) = (2 + 1,60/1,60)/(1 + 1,60/1,60) = 1,500<br />

m L = (2 + L/B)/(1 + L/B) = (2 + 1,60/1,60)/(1 + 1,60/1,60) = 1,500<br />

m = m B sen 2 θ + m L cos 2 θ = 1,500sen 2 (34,41°) + 1,500cos 2 (34,41°) = 1,500<br />

H = radq(4,795 2 + 7 2 ) = 8,485 kN<br />

i q = [1 – 8,485/(105,82 + 0,844x1,374x19,47/tan(28,25°))] 1,500 = 0,915<br />

i c = (i q N q – 1)/(N q – 1) = (0,915x15,131 – 1)/(15,131 – 1) = 0,909<br />

i γ = [1 – 8,485/(105,82 + 0,844x1,374x19,47/tan(28,25°))] 1,500+1 = 0,863<br />

Anche i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base e del pen<strong>di</strong>o restano invariati.<br />

Calcolo della capacità portante sismica (solo effetti inerziali):<br />

Primo termine = 19,47x26,298x1,353x1,240x0,909x0,902x0,721 = 507,825 kPa<br />

Secondo termine = 21,87x15,131x1,330x1,224x0,915x0,908x0,739 = 330,751 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18,06x0,844x17,335x0,754x1x0,863x0,908x0,739 = 57,685 kPa<br />

q ult = 507,825 + 330,751 + 57,685 = 896,261 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 896,261x0,844x1,374 = 1039,354 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 895,39 kPa<br />

Q ult = 1037,74 kN<br />

∆ = – 0,871 kPa<br />

∆ = – 1,614 kN<br />

∆ % = – 0,09718 %<br />

∆ % = – 0,15529 %<br />

MANUALE DI VALIDAZIONE Pag. 35 <strong>di</strong> 48


CALIFFO – Carico Limite delle Fondazioni Superficiali<br />

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Determiniamo ora anche gli effetti cinematici del sisma con il metodo <strong>di</strong> Cascone et al.,<br />

assumendo k hk = 0,01. Per impostare tale valore in Califfo occorre cliccare sul pulsante “Dati<br />

sismici” ed immettere il valore prescelto nell’apposita casella.<br />

Si precisa comunque che il metodo <strong>di</strong> Cascone et al. è stato sviluppato per le sabbie e quin<strong>di</strong> va<br />

applicato a terreni con coesione nulla. L’uso deliberatamente improprio <strong>di</strong> tale metodo in questo<br />

esempio è giustificato dall’intenzione <strong>di</strong> mostrare i passaggi richiesti per la sua applicazione.<br />

Calcolo del coefficiente riduttivo:<br />

e γk = [1 – k hk /tan(fi)] 0,45 = [1 – 0,01/tan(27,79°)] 0,45 = 0,991<br />

Capacità portante sismica comprensiva anche degli effetti cinematici:<br />

q ult = 507,825 + 330,751 + 0,991x57,685 = 895,742 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 895,742x0,844x1,374 = 1038,752 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 894,90 kPa<br />

Q ult = 1037,18 kN<br />

∆ = – 0,842 kPa<br />

∆ = – 1,572 kN<br />

2.4.6 Esempio 3b, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = – 0,09400 %<br />

∆ % = – 0,15134 %<br />

Il calcolo in con<strong>di</strong>zioni non drenate va riferito alle con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico statiche.<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi:<br />

s c = 1 + 0,2xB'/L' = 1 + 0,2x1,198/1,520 = 1,158<br />

d c = 1 + 0,4xD/B = 1 + 0,4x1,20/1,60) = 1,300<br />

i c = 1 – mH/(B' x L' x c u x N c ) = 1 – 1,500x8,72/(1,198x1,520x120x5,1415) = 0,988<br />

b c = 1 – 2η/(π+2) = 1 – 2x0,0873/(π+2) = 0,966<br />

g c = 1 – 2β/(π+2) = 1 – 2x0,1396/(π+2) = 0,946<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x1,158x1,300x0,988x0,966x0,946 = 838,602 kPa<br />

Secondo termine = 18,4x1,20xcos(8°) = 21,87 kPa<br />

Terzo termine = – 0,5x18,06x1,198x2xsen(8°) = – 3,011 kPa<br />

q ult = 838,602 + 21,87 – 3,011 = 857,456 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 857,456x1,198x1,520 = 1561,394 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 857,34 kPa<br />

Q ult = 1561,48 kN<br />

∆ = – 0,116 kPa<br />

∆ = + 0,086 kN<br />

2.4.7 Esempio 4a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = – 0,01353 %<br />

∆ % = + 0,00551 %<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,40 m<br />

L = 1,60 m<br />

D = 1,50 m<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 5° = 0,0873 rad<br />

β = 0° = 0 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

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CALIFFO – Carico Limite delle Fondazioni Superficiali<br />

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Strato 1: γ 1 = 18,8 kN/m 3<br />

φ 1 = 34° = 0,5934 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 18 kN/m 3<br />

Carichi statici<br />

nel riferimento globale:<br />

Carichi sismici<br />

nel riferimento globale:<br />

Sito <strong>di</strong> e<strong>di</strong>ficazione:<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

N = 105 kN<br />

H B = 2H L = 14 kN<br />

Lat. (WGS84) = 41,8902 N<br />

Long. (WGS84) = 12,4923 E<br />

H str = 1,70 m<br />

c 1 ' = 8 kPa<br />

H str = 6,00 m<br />

c 2 ' = 19 kPa<br />

M B = 20 kNm<br />

M L = 4 kNm<br />

M B = 40 kNm<br />

M L = 12 kNm<br />

Tipo suolo/Coeff. St = B/T1<br />

VN/Classe = 50/II<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x1,40 = 2,80 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,20 + γ 2 x 2,60)/2B = (18,8x0,20 + 18x2,60)/(2x1,40) = 18,06 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,20 + tan(φ 2 )x2,60)/2B] = 29,37°<br />

c eq = (c 1 x 0,20 + c 2 x 2,60)/2B = (8x0,20 + 19x2,60)/(2x1,40) = 18,21 kPa<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 18,8x1,50xcos(0°) = 28,20 kPa<br />

Si riportano i carichi nel riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, cominciando con i carichi<br />

statici:<br />

N' = N cos(η) + H B sen(η) = 100cos(5°) + 0sen(5°) = 99,62 kN<br />

H' B = H B cos(η) – N sen(η) = – 100sen(5°) = – 8,72 kN (da prendere in valore assoluto)<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 20 kNm<br />

M' L = M L = 4 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 20/99,62 = 0,201 m<br />

e L = M' L /N' = 4/99,62 = 0,040 m<br />

B' = 1,4 – 2x0,201 = 0,998 m<br />

L' = 1,6 – 2x0,040 = 1,520 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 17,139<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 28,676<br />

N γ = 2(N q + 1) x tan(φ) = 20,416<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

s q = 1 + tan(φ)xB'/L' = 1 + tan(29,37°)x0,998/1,520 = 1,370<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,370 – (1 – 1,370)/(17,139 – 1) = 1,393<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,998/1,520 = 0,737<br />

Coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà per rottura secondo la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> B':<br />

D/B = 1,50/1,40 = 1,071<br />

d q = 1 + 2tan(29,37°)x[1 – sen(29,37°)] 2 x arctan(1,071) = 1,240<br />

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d c = d q – (1 – d q )/(N q – 1) = 1,240 – (1 – 1,240)/(17,139 – 1) = 1,255<br />

d γB = 1,000<br />

Si calcolano quin<strong>di</strong> i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico, considerando che è presente la sola<br />

componente H' B e quin<strong>di</strong> l’angolo formato con la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L' è pari a 90°:<br />

θ = 90°<br />

m = m B = (2 + B/L)/(1 + B/L) = (2 + 1,40/1,60)/(1 + 1,40/1,60) = 1,533<br />

i q = [1 – 8,72/(99,62 + 0,998x1,520x18,21/tan(29,37°))] 1,533 = 0,912<br />

i c = (i q N q – 1)/(N q – 1) = (0,912x17,139 – 1)/(17,139 – 1) = 0,906<br />

i γ = [1 – 8,72/(99,62 + 0,998x1,520x18,21/tan(29,37°))] 1,533+1 = 0,858<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base:<br />

b q = b γ = [1 – η tan(φ)] 2 = [1 – 0,0873xtan(29,37°)] 2 = 0,904<br />

b c = b q – (1 – b q )/(N q – 1) = 0,904 – (1 – 0,904)/(17,139 – 1) = 0,898<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 18,21x28,676x1,393x1,255x0,906x0,898 = 742,725 kPa<br />

Secondo termine = 28,20x17,139x1,370x1,240x0,912x0,904 = 676,924 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18,06x0,998x20,416x0,737x1,000x0,858x0,904 = 105,175 kPa<br />

q ult = 742,725 + 676,924 + 105,175 = 1524,824 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1524,824x0,998x1,520 = 2313,097 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1525,09 kPa<br />

Q ult = 2314,12 kN<br />

∆ = + 0,266 kPa<br />

∆ = + 1,023 kN<br />

∆ % = + 0,01744 %<br />

∆ % = + 0,04423 %<br />

Passiamo ora al calcolo della capacità portante sismica, utilizzando per la valutazione degli<br />

effetti sismici inerziali ancora la teoria <strong>di</strong> Vesić. In Califfo si inseriranno i carichi sismici nella<br />

specifica tabella, si selezionerà l’opzione “Considera combinazioni sismiche con: teoria <strong>di</strong> base” e<br />

si definiranno i dati sismici nell’apposita maschera che appare cliccando sul pulsante “Dati sismici”.<br />

Prima <strong>di</strong> ogni operazione è però necessario trasformare le coor<strong>di</strong>nate geografiche WGS84 in<br />

ED50. Si trova:<br />

Lat. = 41,8902 N (WGS84) = 41,891224 N (ED50) ~ 41,891 N<br />

Long. = 12,4923 E (WGS84) = 12,492930 E (ED50) ~ 12,493 E<br />

Utilizzando il foglio <strong>di</strong> calcolo “Spettri-NTCver.1.0.3.xls” reso <strong>di</strong>sponibile dal Consiglio<br />

Superiore dei Lavori Pubblici, inserendo le coor<strong>di</strong>nate ED50 del sito <strong>di</strong> e<strong>di</strong>ficazione, si trova che<br />

tale punto ricade nella maglia del reticolo nazionale in<strong>di</strong>viduata dai vertici 28290-28291-28512-<br />

28513. I parametri <strong>di</strong> pericolosità sismica riferiti a tali vertici e le rispettive cooor<strong>di</strong>nate geografiche<br />

ED50 sono riportati nella tabella che segue e sono stati tratti dall’Allegato A alle Norme Tecniche<br />

per le Costruzioni 2008.<br />

No<strong>di</strong> del reticolo 28290 28291 28512 28513<br />

Lat. (ED50) 41,930 41,931 41,880 41,881<br />

Long. (ED50) 12,482 12,549 12,483 12,550<br />

a g [g/10] 0,508 0,561 0,542 0,604<br />

F O 2,52 2,50 2,50 2,49<br />

T C * 0,27 0,27 0,27 0,27<br />

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I parametri sismici riferiti al sito <strong>di</strong> e<strong>di</strong>ficazione per lo stato limite SLV <strong>di</strong> salvaguar<strong>di</strong>a della vita<br />

umana (interpolazione con superficie rigata) sono i seguenti:<br />

Parametri a g [g/10] F O T C *<br />

Spettri-NTCver.1.0.3 1,200 2,632 0,293<br />

Califfo 1,205 2,626 0,296<br />

∆ + 0,005 – 0,006 + 0,003<br />

∆ % + 0,41667 % – 0,22796 % + 1,02389 %<br />

Il calcolo dell’amplificazione stratigrafica (suolo <strong>di</strong> categoria B) fornisce:<br />

S S = 1,40 – 0,40 F O a g /g = 1,40 – 0,40x2,632x0,120 = 1,274 ⇒ 1,200 (per definizione)<br />

Considerando inoltre che 0,1 < a g (g) < 0,2 e quin<strong>di</strong> β = 0,24 possiamo ricavare i coefficienti<br />

sismici, <strong>di</strong>stinguendo gli effetti inerziali da quelli cinematici:<br />

k hi = S S S T a g /g = 1,200x1,000x0,120 = 0,144<br />

k hk = β S S S T a g /g = 0,24x1,200x1,000x0,120 = 0,035<br />

k v = ± 0,5 k hi = ± 0,5x0,144 = 0,072<br />

Il calcolo prosegue ora nella maniera usuale, secondo la teoria <strong>di</strong> Vesić.<br />

Proiettando i carichi sismici nel riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, si ottiene:<br />

N' = N cos(η) + H B sen(η) = 105cos(5°) + 14sen(5°) = 105,82 kN<br />

H' B = H B cos(η) – N sen(η) = 14cos(5°) – 105sen(5°) = 4,795 kN<br />

H' L = H L = 7 kN<br />

M' B = M B = 40 kNm<br />

M' L = M L = 12 kNm<br />

Si determinano le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci in funzione dei carichi sismici:<br />

e B = M' B /N' = 40/105,82 = 0,378 m<br />

e L = M' L /N' = 12/105,82 = 0,113 m<br />

B' = 1,4 – 2x0,378 = 0,644 m<br />

L' = 1,6 – 2x0,113 = 1,374 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ mantengono invariato il loro valore.<br />

Si procede al calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1 + tan(φ)xB'/L' = 1 + tan(29,37°)x0,644/1,374 = 1,264<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,264 – (1 – 1,264)/(17,139 – 1) = 1,280<br />

s γ = 1 – 0,40xB'/L' = 1 – 0,40x0,644/1,374 = 0,813<br />

I coefficienti <strong>di</strong> profon<strong>di</strong>tà restano invariati.<br />

Si calcolano quin<strong>di</strong> i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico, valutando preliminarmente l’angolo<br />

formato dalla risultante delle due componenti sul piano <strong>di</strong> fondazione con la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L':<br />

θ = arctan(H' B /H' L ) = arctan(4,795/7) = 0,6006 rad (pari a 34,41°)<br />

m B = (2 + B/L)/(1 + B/L) = (2 + 1,400/1,600)/(1 + 1,400/1,600) = 1,533<br />

m L = (2 + L/B)/(1 + L/B) = (2 + 1,600/1,400)/(1 + 1,600/1,400) = 1,467<br />

m = m B sen 2 θ + m L cos 2 θ = 1,533sen 2 (34,41°) + 1,467cos 2 (34,41°) = 1,488<br />

H = radq(4,795 2 + 7 2 ) = 8,485 kN<br />

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i q = [1 – 8,485/(105,82 + 0,644x1,374x18,21/tan(29,37°))] 1,488 = 0,908<br />

i c = (i q N q – 1)/(N q – 1) = (0,908x17,139 – 1)/(17,139 – 1) = 0,902<br />

i γ = [1 – 8,485/(105,82 + 0,644x1,374x18,21/tan(29,37°))] 1,488+1 = 0,850<br />

I coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base restano invariati.<br />

Calcolo della capacità portante sismica (soli effetti inerziali):<br />

Primo termine = 18,21x28,676x1,280x1,255x0,902x0,898 = 679,462 kPa<br />

Secondo termine = 28,20x17,139x1,264x1,240x0,908x0,904 = 621,810 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18,06x0,644x20,416x0,813x1,000x0,850x0,904 = 74,251 kPa<br />

q ult = 679,462 + 621,810 + 74,251 = 1375,523 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1358,201x0,644x1,374 = 1217,140 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1375,72 kPa<br />

Q ult = 1216,61 kN<br />

∆ = + 0,197 kPa<br />

∆ = – 0,530 kN<br />

∆ % = + 0,01432 %<br />

∆ % = – 0,04354 %<br />

Si vuole ora includere nel calcolo anche l’effetto cinematico del sisma utilizzando il metodo <strong>di</strong><br />

Maugeri & Novità. A tal fine, si selezionerà l’opzione relativa al metodo scelto in “Oltre alla teoria<br />

<strong>di</strong> base inclu<strong>di</strong> l’effetto cinematico”. A questo punto, occorre innanzitutto determinare i coefficienti<br />

polinomiali che compaiono nelle espressioni dei fattori correttivi, tutti <strong>di</strong>pendenti da tan φ = tan<br />

(29,37°) = 0,563:<br />

F = 43,29 0,563 3 – 105,80 0,563 2 + 81,09 0,563 – 19,91 = – 0,066<br />

G = – 2,8 0,563 3 + 6,66 0,563 2 – 4,61 0,563 + 0,35 = – 0,634<br />

A = 7,23 0,563 3 – 18,39 0,563 2 + 15,22 0,563 – 5,39 = – 1,360<br />

Calcolo dei coefficienti riduttivi:<br />

h c0 = 1,000<br />

h q0 = F (k hk ) 2 + G (k hk ) + 1 = – 0,066x0,035 2 – 0,634x0,035 +1 = 0,978<br />

h γ0 = A (k hk ) + 1 = – 1,360x0,035 + 1 = 0,952<br />

Calcolo della capacità portante sismica (inclusi gli effetti cinematici):<br />

Primo termine = 18,21x28,676x1,280x1,255x0,902x0,898x1,000 = 679,462 kPa<br />

Secondo termine = 28,20x17,139x1,264x1,240x0,908x0,904x0,978 = 608,130 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x18,06x0,644x20,416x0,813x1,000x0,850x0,904x0,952 = 70,609 kPa<br />

q ult = 679,462 + 608,130 + 70,609 = 1358,201 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1358,201x0,644x1,374 = 1201,812 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1358,46 kPa<br />

Q ult = 1201,35 kN<br />

∆ = + 0,259 kPa<br />

∆ = – 0,462 kN<br />

2.4.8 Esempio 4b, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

∆ % = + 0,01907 %<br />

∆ % = – 0,03844 %<br />

Il calcolo in con<strong>di</strong>zioni non drenate va riferito alle con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico statiche.<br />

Calcolo dei coefficienti correttivi:<br />

s c = 1 + 0,2xB'/L' = 1 + 0,2x0,998/1,520 = 1,131<br />

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d c = 1 + 0,4xarctan(D/B) = 1 + 0,4xarctan(1,50/1,40) = 1,328<br />

i c = 1 – mH/(B' x L' x c u x N c ) = 1 – 1,533x8,72/(0,998x1,520x120x5,1415) = 0,986<br />

b c = 1 – 2η/(π+2) = 1 – 2x0,0873/(π+2) = 0,966<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x1,131x1,328x0,986x0,966 = 882,660 kPa<br />

Secondo termine = 18,80x1,50xcos(0°) = 28,20 kPa<br />

Terzo termine = – 0,5x18,06x0,998x2xsen(0°) = 0 kPa<br />

q ult = 882,660 + 28,20 – 0 = 910,860 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 910,860x0,998x1,520 = 1381,739 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 910,94 kPa<br />

Q ult = 1382,24 kN<br />

∆ = + 0,080 kPa<br />

∆ = + 0,501 kN<br />

2.5 Esempi risolti con la formula dell’Euroco<strong>di</strong>ce 7<br />

2.5.1 Esempio 1a, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

∆ % = + 0,00878 %<br />

∆ % = + 0,03626 %<br />

Si ha un graticcio <strong>di</strong> fondazione con travi or<strong>di</strong>te nelle 2 <strong>di</strong>rezioni ortogonali ad interasse costante<br />

pari a 4,5 metri. Tutte le travi hanno larghezza pari ad 1 metro. In maniera spe<strong>di</strong>tiva, si decide <strong>di</strong><br />

trascurare il tratto centrale <strong>di</strong> 50 cm e <strong>di</strong> considerare sotto il generico pilastro interno una<br />

fondazione a croce costituita da 2 bracci <strong>di</strong> lunghezza pari a 4,00 m ciascuno.<br />

Per la sua geometria, gli assi principali della fondazione coincidono con i 2 assi <strong>di</strong> simmetria ed<br />

essa può essere perciò considerata equivalente ad una fondazione quadrata <strong>di</strong> pari area ugualmente<br />

orientata, comunemente denominata “plinto equivalente”.<br />

A = 4x1 + 4x1 – 1x1 = 7 mq<br />

B = L = 2,65 m<br />

Per ottenere in automatico dal programma questi risultati, cliccare su “Strumenti/Forma generica<br />

fondazione” e selezionare la forma predefinita a croce. Come punto <strong>di</strong> inserimento può essere scelto<br />

un punto qualsiasi, ad esempio (0,0), immettendo poi le <strong>di</strong>mensioni richieste dal programma per<br />

definire correttamente la fondazione. Al termine, si selezionerà “Mo<strong>di</strong>fica dati fondazione e carichi”<br />

ed il programma trasferirà il plinto equivalente appena calcolato nella maschera principale <strong>di</strong> input.<br />

Per quanto riguarda le modalità <strong>di</strong> calcolo dei coefficienti <strong>di</strong> forma (cfr. in proposito il <strong>Manuale</strong><br />

Teorico), si preferisce la loro determinazione a monte del calcolo delle <strong>di</strong>mensioni efficaci, nel<br />

rispetto letterale della norma.<br />

Geometria del problema:<br />

B = 2,65 m<br />

L = 2,65 m<br />

D = 1,50 m<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 0° = 0 rad<br />

β = 0° = 0 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 18,4 kN/m 3<br />

φ 1 = 33° = 0,5760 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 17,8 kN/m 3<br />

φ 2 = 29° = 0,5061 rad<br />

H str = 1,70 m<br />

c 1 ' = 8 kPa<br />

H str = 6,00 m<br />

c 2 ' = 19 kPa<br />

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Carichi statici<br />

nel riferimento globale:<br />

Sito <strong>di</strong> e<strong>di</strong>ficazione:<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

Lat. (WGS84) = 41,8902 N<br />

Long. (WGS84) = 12,4923 E<br />

M B = 20 kNm<br />

M L = 6 kNm<br />

Tipo suolo/Coeff. St = B/T1<br />

VN/Classe = 50/II<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, assunta pari a 2B = 2x2,65 = 5,30 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,20 + γ 2 x 5,10)/2B = (18,4x0,20 + 17,8x5,10)/(2x2,65) = 17,82 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,20 + tan(φ 2 )x5,10)/2B] = 29,16°<br />

c eq = (c 1 x 0,20 + c 2 x 5,10)/2B = (8x0,20 + 19x5,10)/(2x2,65) = 18,58 kPa<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 18,4x1,50xcos(0°) = 27,60 kPa<br />

Poiché η = 0, il riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa, coincide con il riferimento globale.<br />

I carichi nel riferimento locale pertanto coincidono con quelli del riferimento globale:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 0 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 20 kNm<br />

M' L = M L = 6 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 20/100 = 0,200 m<br />

e L = M' L /N' = 6/100 = 0,060 m<br />

B' = 2,65 – 2x0,200 = 2,250 m<br />

L' = 2,65 – 2x0,060 = 2,530 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 16,740<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 28,210<br />

N γ = 2(N q – 1) x tan(φ) = 17,565<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma (fondazione originariamente quadrata):<br />

s q = 1 + sen(φ) = 1 + sen(29,16°) = 1,487<br />

s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,487 – (1 – 1,487)/(16,740 – 1) = 1,518<br />

s γ = 0,700<br />

In assenza <strong>di</strong> componenti trasversali del carico, i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione sono tutti unitari,<br />

così come pure sono unitari i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base, essendo questa orizzontale.<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 18,58x28,210x1,518x1,000x1,000 = 795,647 kPa<br />

Secondo termine = 27,60x16,740x1,487x1,000x1,000 = 687,030 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,82x2,250x17,565x0,700x1,000x1,000 = 246,494 kPa<br />

q ult = 795,647 + 687,030 + 246,494 = 1729,171 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1729,171x2,250x2,530 = 9843,306 kN<br />

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Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1729,05 kPa<br />

Q ult = 9842,63 kN<br />

∆ = – 0,121 kPa<br />

∆ = – 0,676 kN<br />

∆ % = – 0,00700 %<br />

∆ % = – 0,00687 %<br />

Si vuole ora calcolare la capacità portante sismica, utilizzando il metodo <strong>di</strong> Budhu & Al-Karni<br />

per la valutazione degli effetti sismici globali. Procedendo come nell’esempio 4a <strong>di</strong> Vesić, riportato<br />

al paragrafo 2.4.7, poiché il sito <strong>di</strong> e<strong>di</strong>ficazione è lo stesso, si trovano:<br />

k hi = S S S T a g /g = 1,200x1,000x0,120 = 0,144<br />

k hk = β S S S T a g /g = 0,24x1,200x1,000x0,120 = 0,035<br />

k v = ± 0,5 k hi = ± 0,5x0,144 = 0,072<br />

Questi valori dei coefficienti sismici, tenendo conto che il k h che compare nelle formule <strong>di</strong><br />

Budhu & Al-Karni corrisponde al k hi sopra determinato, consentono <strong>di</strong> ricavare i coefficienti<br />

correttivi dei fattori <strong>di</strong> capacità portante in con<strong>di</strong>zione sismica. Preliminarmente occorre però<br />

proiettare i carichi nel riferimento locale e calcolare le <strong>di</strong>mensioni efficaci. In questo caso, poiché η<br />

= 0, il riferimento locale coincide con il riferimento globale così come pure i carichi:<br />

N' = N = 100 kN<br />

H' B = H B = 0 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 20 kNm<br />

M' L = M L = 6 kNm<br />

Questi valori dei carichi vanno introdotti nell’apposita maschera de<strong>di</strong>cata alla combinazione <strong>di</strong><br />

carichi statici contemporanea al sisma appositamente pre<strong>di</strong>sposta in Califfo per il calcolo degli<br />

effetti sismici globali.<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci della fondazione, che ovviamente<br />

coincidono con i valori già determinati in precedenza (in realtà, la combinazione <strong>di</strong> carichi statici<br />

contemporanea al sisma, secondo NTC08, non è affetta da coefficienti parziali amplificativi delle<br />

azioni e quin<strong>di</strong> i carichi da utilizzare in questa fase dovrebbero essere ridotti):<br />

e B = M' B /N' = 20/100 = 0,200 m<br />

e L = M' L /N' = 6/100 = 0,060 m<br />

B' = 2,65 – 2x0,200 = 2,250 m<br />

L' = 2,65 – 2x0,060 = 2,530 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ mantengono invariato il loro valore ma occorre in<br />

questo caso applicare ad essi i seguenti coefficienti correttivi:<br />

H = 1,50 + 0,5x1,812xexp[0,5πtan(φ)]/cos(0,25π + 0,5φ) = 5,799<br />

R = c/(γH) = 18,58/(17,82x5,799) = 0,180<br />

e q = (1 – 0,072)/exp[5,3x(0,144) 1,2 /(1 – 0,072)] = 0,531<br />

e c = exp[– 4,3x(0,144) 1 + 0,180 ] = 0,646<br />

e γ = (1 – 0,072x2/3)/exp[9x(0,144) 1,1 /(1 – 0,072)] = 0,301<br />

Anche per i coefficienti <strong>di</strong> forma si ritrovano, evidentemente, gli stessi valori mentre sono unitari<br />

i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico e <strong>di</strong> inclinazione della base. In definitiva, il calcolo della<br />

capacità portante sismica (effetti globali) fornisce:<br />

Primo termine = 18,58x28,210x1,518x1,000x1,000x0,646 = 513,988 kPa<br />

Secondo termine = 27,60x16,740x1,487x1,000x1,000x0,531 = 364,813 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x17,82x1,812x17,565x0,700x1,000x1,000x0,301 = 59,751 kPa<br />

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q ult = 513,988 + 364,813 + 59,751 = 938,552 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 938,552x2,250x2,530 = 5342,709 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 936,79 kPa<br />

Q ult = 5332,69 kN<br />

∆ = – 1,762 kPa<br />

∆ = – 10,019 kN<br />

∆ % = – 0,18774 %<br />

∆ % = – 0,18753 %<br />

2.5.2 Esempio 1b, fondazione quadrata, con<strong>di</strong>zioni non drenate<br />

Il calcolo in con<strong>di</strong>zioni non drenate va riferito alle con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico statiche.<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma (fondazione originariamente quadrata):<br />

s c = 1,200<br />

In assenza <strong>di</strong> componenti trasversali del carico, i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione sono tutti unitari,<br />

così come pure sono unitari i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base, essendo questa orizzontale.<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 120x(π + 2)x1,200 = 740,390 kPa<br />

Secondo termine = 27,60 kPa<br />

q ult = 740,390 + 27,60 = 767,990 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 767,990x2,250x2,530 = 4371,780 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 767,99 kPa<br />

Q ult = 4371,78 kN<br />

∆ = + 0,000 kPa<br />

∆ = + 0,000 kN<br />

∆ % = + 0,00000 %<br />

∆ % = + 0,00000 %<br />

2.5.3 Esempio 2a, fondazione rettangolare, con<strong>di</strong>zioni drenate<br />

Come nell’esempio precedente, si consideri un graticcio <strong>di</strong> fondazione con travi or<strong>di</strong>te nelle 2<br />

<strong>di</strong>rezioni ortogonali ad interasse costante pari a 4,5 metri. Tutte le travi hanno larghezza pari ad 1<br />

metro. Anche stavolta, in maniera spe<strong>di</strong>tiva, si decide <strong>di</strong> trascurare il tratto centrale <strong>di</strong> 50 cm e si<br />

assume, sotto il generico pilastro <strong>di</strong> bordo, una fondazione a T costituita da 2 bracci <strong>di</strong> lunghezza<br />

rispettivamente pari a 4,00 m e 2,50 m (comprensiva della larghezza della trave ortogonale).<br />

Per la sua geometria, gli assi principali della fondazione coincidono il primo con l’asse <strong>di</strong><br />

simmetria ed il secondo con un asse ad esso ortogonale e passante per il baricentro. Essa può essere<br />

perciò considerata equivalente ad una fondazione rettangolare <strong>di</strong> pari area, avente gli stessi assi<br />

principali, comunemente denominata “plinto equivalente”.<br />

A = 4x1 + 2,5x1 – 1x1 = 5,5 mq<br />

I 1 = 231912880 cm 4<br />

I 2 = 545833344 cm 4<br />

B = radq[A x radq(I 1 /I 2 ) = radq[5,5 x radq(231912880/545833344)] = 1,893 m<br />

L = A/B = 5,5/1,893 = 2,905 m<br />

Per ottenere in automatico dal programma questi risultati, cliccare su “Strumenti/Forma generica<br />

fondazione” e selezionare la forma predefinita a T. Come punto <strong>di</strong> inserimento può essere scelto un<br />

punto qualsiasi, ad esempio (0,0), immettendo poi le <strong>di</strong>mensioni richieste dal programma per<br />

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definire correttamente la fondazione. Al termine, si selezionerà “Mo<strong>di</strong>fica dati fondazione e carichi”<br />

ed il programma trasferirà il plinto equivalente appena calcolato nella maschera principale <strong>di</strong> input.<br />

Geometria del problema:<br />

B = 1,893 m<br />

L = 2,905 m<br />

D = 1,30 m<br />

c u = 120 kPa<br />

η = 5° = 0,0873 rad<br />

β = 0° = 0 rad<br />

d w = infinito (falda assente)<br />

Strato 1: γ 1 = 18,0 kN/m 3<br />

φ 1 = 31° = 0,5411 rad<br />

Strato 2: γ 2 = 16,8 kN/m 3<br />

Carichi statici<br />

nel riferimento globale:<br />

Sito <strong>di</strong> e<strong>di</strong>ficazione:<br />

φ 2 = 28° = 0,4887 rad<br />

N = 100 kN<br />

H B = H L = 0 kN<br />

Lat. (WGS84) = 41,8902 N<br />

Long. (WGS84) = 12,4923 E<br />

H str = 1,70 m<br />

c 1 ' = 12 kPa<br />

H str = 5,00 m<br />

c 2 ' = 18 kPa<br />

M B = 18 kNm<br />

M L = 4 kNm<br />

Tipo suolo/Coeff. St = B/T1<br />

VN/Classe = 50/II<br />

Il terreno al <strong>di</strong>sotto della fondazione è stratificato, quin<strong>di</strong> occorre procedere alla determinazione<br />

dei parametri equivalenti entro la profon<strong>di</strong>tà significativa, inizialmente assunta pari a 2B = 2x1,893<br />

= 3,786 m.<br />

γ eq = (γ 1 x 0,40 + γ 2 x 3,386)/2B = (18,0x0,40 + 16,8x3,386)/(2x1,893) = 16,93 kN/m 3<br />

φ eq = arctan[(tan(φ 1 )x0,40 + tan(φ 2 )x3,386)/2B] = 28,33°<br />

c eq = (c 1 x 0,40 + c 2 x 3,389)/2B = (12x0,40 + 18x3,389)/(2x1,893) = 17,38 kPa<br />

Determinazione del sovraccarico alla profon<strong>di</strong>tà z = D:<br />

q = γ q x D x cos(β) = 18,0x1,30xcos(0°) = 23,40 kPa<br />

Poiché η = 5°, occorre proiettare i carichi nel riferimento locale, definito dal piano <strong>di</strong> posa. Si<br />

trovano così:<br />

N' = N cos(η) + H B sen(η) = 100cos(5°) + 0sen(5°) = 99,619 kN<br />

H' B = H B cos(η) – N sen(η) = 0cos(5°) – 100sen(5°) = 8,716 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 18 kNm<br />

M' L = M L = 4 kNm<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci:<br />

e B = M' B /N' = 18/99,619 = 0,181 m<br />

e L = M' L /N' = 4/99,619 = 0,040 m<br />

B' = 1,893 – 2x0,181 = 1,531 m<br />

L' = 2,905 – 2x0,040 = 2,825 m<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ valgono:<br />

N q = exp[πtan(φ)] x tan 2 (45° + φ/2) = 15,265<br />

N c = (N q – 1) x cot(φ) = 26,459<br />

N γ = 2(N q – 1) x tan(φ) = 15,318<br />

Coefficienti <strong>di</strong> forma:<br />

s q = 1 + sen(φ) x B'/L' = 1 + sen(28,33°) x 1,531/2,825 = 1,257<br />

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s c = s q – (1 – s q )/(N q – 1) = 1,257 – (1 – 1,257)/(15,265 – 1) = 1,275<br />

s γ = 1 – 0,3 x B'/L' = 1 – 0,3 x 1,531/2,825 = 0,837<br />

La formulazione dell’Euroco<strong>di</strong>ce non tiene conto dell’approfon<strong>di</strong>mento del piano <strong>di</strong> posa; vanno<br />

invece determinati i coefficienti <strong>di</strong> inclinazione del carico, valutando preliminarmente l’angolo<br />

formato dalla risultante delle due componenti sul piano <strong>di</strong> fondazione con la <strong>di</strong>rezione <strong>di</strong> L'.<br />

Essendo H' L = 0, la <strong>di</strong>rezione della risultante è parallela al lato B':<br />

θ = 1,5708 rad (pari a 90,00°)<br />

m = m B = (2 + B'/L')/(1 + B'/L') = (2 + 1,531/2,825)/(1 + 1,531/2,825) = 1,649<br />

i q = [1 – 8,716/(99,619 + 1,531x2,825x17,38/tan(28,33°))] 1,649 = 0,941<br />

i c = (i q N q – 1)/(N q – 1) = (0,941x15,265 – 1)/(15,265 – 1) = 0,936<br />

i γ = [1 – 8,716/(99,619 + 1,531x2,825x17,38/tan(28,33°))] 1,649+1 = 0,906<br />

Coefficienti <strong>di</strong> inclinazione della base:<br />

b q = b γ = [1 – η tan(φ)] 2 = [1 – 0,0873xtan(28,33°)] 2 = 0,908<br />

b c = b q – (1 – b q )/(N q – 1) = 0,908 – (1 – 0,908)/(17,139 – 1) = 0,902<br />

Calcolo della capacità portante statica:<br />

Primo termine = 17,38x26,459x1,275x0,936x0,902 = 495,012 kPa<br />

Secondo termine = 23,40x15,265x1,257x0,941x0,908 = 383,640 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x16,93x1,531x15,318x0,837x0,906x0,908 = 136,692 kPa<br />

q ult = 495,012 + 383,640 + 136,692 = 1015,344 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 1015,344x1,531x2,825 = 4391,438 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 1014,92 kPa<br />

Q ult = 4374,56 kN<br />

∆ = – 0,424 kPa<br />

∆ = – 16,878 kN<br />

∆ % = – 0,04176 %<br />

∆ % = – 0,38434 %<br />

Nella fase iniziale del calcolo è stato necessario assumere una profon<strong>di</strong>tà <strong>di</strong> riferimento alla quale<br />

estendere la me<strong>di</strong>a per la determinazione delle caratteristiche del terreno equivalente. Non è però<br />

detto che la profon<strong>di</strong>tà effettivamente raggiunta dalle superfici <strong>di</strong> rottura corrisponda a quanto<br />

inizialmente assunto.<br />

Nella finestra in cui Califfo propone la stratigrafia, clicchiamo dunque sul pulsante “Dettaglio<br />

superficie rottura”. Nella schermata che si apre si può verificare che la profon<strong>di</strong>tà massima<br />

raggiunta dalle superfici <strong>di</strong> rottura risulta pari a 4,01 m.<br />

Prima <strong>di</strong> procedere oltre, si intende iterare il calcolo mo<strong>di</strong>ficando la profon<strong>di</strong>tà significativa.<br />

Poiché la larghezza della fondazione è B = 1,89 m, si trova un rapporto 4,01/1,89 = 2,12. Cliccando<br />

su “Strumenti/Preferenze utente” è possibile impostare tale nuovo valore in Califfo. Si noterà che i<br />

parametri del terreno equivalente cambiano leggermente, così come cambiano leggermente pure i<br />

nuovi valori <strong>di</strong> capacità portante, che <strong>di</strong>ventano rispettivamente q ult = 1014,10 kPa e Q ult = 4371,03<br />

kN.<br />

Scopo della precedente iterazione non è quello <strong>di</strong> determinare un valore “illusoriamente” più<br />

esatto, essendo chiaro che il calcolo <strong>di</strong> capacità portante conduce solo ad una stima della stessa (che<br />

gran parte delle volte non è nemmeno <strong>di</strong>mensionante), quanto quello <strong>di</strong> mostrare una potenzialità<br />

del programma che non è imme<strong>di</strong>atamente evidente all’utente.<br />

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Riportiamo il valore prima mo<strong>di</strong>ficato nuovamente a 2,0 e passiamo al calcolo della capacità<br />

portante sismica con il metodo globale <strong>di</strong> Maugeri & Novità. Procedendo come nell’esempio 4a <strong>di</strong><br />

Vesić, riportato al paragrafo 2.4.7, poiché il sito <strong>di</strong> e<strong>di</strong>ficazione è lo stesso, si trovano:<br />

k hi = S S S T a g /g = 1,200x1,000x0,120 = 0,144<br />

k hk = β S S S T a g /g = 0,24x1,200x1,000x0,120 = 0,035<br />

k v = ± 0,5 k hi = ± 0,5x0,144 = 0,072<br />

Questi valori dei coefficienti sismici, tenendo conto che il k h che compare nelle formule del<br />

metodo globale <strong>di</strong> Maugeri & Novità corrisponde al k hi sopra determinato, consentiranno <strong>di</strong> ricavare<br />

i coefficienti correttivi dei fattori <strong>di</strong> capacità portante in con<strong>di</strong>zione sismica. Preliminarmente<br />

occorre però proiettare i carichi nel riferimento locale:<br />

N' = N cos(η) + H B sen(η) = 100cos(5°) + 0sen(5°) = 99,619 kN<br />

H' B = H B cos(η) – N sen(η) = 0cos(5°) – 100sen(5°) = 8,716 kN<br />

H' L = H L = 0 kN<br />

M' B = M B = 18 kNm<br />

M' L = M L = 4 kNm<br />

Questi valori dei carichi vanno introdotti nell’apposita maschera de<strong>di</strong>cata alla combinazione <strong>di</strong><br />

carichi statici contemporanea al sisma appositamente pre<strong>di</strong>sposta in Califfo per il calcolo degli<br />

effetti sismici globali.<br />

Si determinano quin<strong>di</strong> le eccentricità e le <strong>di</strong>mensioni efficaci della fondazione, che ovviamente<br />

coincidono con i valori già determinati in precedenza (in realtà, la combinazione <strong>di</strong> carichi statici<br />

contemporanea al sisma, secondo NTC08, non è affetta da coefficienti parziali amplificativi delle<br />

azioni e quin<strong>di</strong> i carichi da utilizzare in questa fase dovrebbero essere ridotti):<br />

e B = M' B /N' = 18/99,619 = 0,181 m<br />

e L = M' L /N' = 4/99,619 = 0,040 m<br />

B' = 1,893 – 2x0,181 = 1,531 m<br />

L' = 2,905 – 2x0,040 = 2,825 m<br />

Per l’applicazione del metodo <strong>di</strong> Maugeri & Novità, determiniamo i coefficienti polinomiali che<br />

compaiono nelle espressioni dei fattori correttivi, tutti <strong>di</strong>pendenti da tan φ = tan (28,33°) = 0,539:<br />

D = 70,06 0,539 3 – 171,07 0,539 2 + 129,90 0,539 – 29,61 = + 1,677<br />

E = 1,27 0,539 – 1,07 = – 0,385<br />

H = 63,69 0,539 3 – 154,31 0,539 2 + 117,70 0,539 – 26,34 = + 2,243<br />

I = – 4,49 0,539 3 + 10,58 0,539 2 – 8,48 0,539 – 0,22 = – 2,420<br />

B = – 70,51 0,539 3 + 143,84 0,539 2 – 98,79 0,539 + 27,64= + 5,140<br />

C = 12,90 0,539 3 – 35,04 0,539 2 + 30,27 0,539 – 12,48 = – 4,324<br />

Calcolo dei coefficienti riduttivi:<br />

h c0 = D (k hi ) 2 + E (k hi ) + 1 = 1,677x0,144 2 – 0,385x0,144 +1 = 0,979<br />

h q0 = H (k hi ) 2 + I (k hi ) + 1 = 2,243x0,144 2 – 2,420x0,144 +1 = 0,698<br />

h γ0 = B (k hi ) 2 + C (k hi ) + 1 = 5,140x0,144 2 – 4,324x0,144 +1 = 0,484<br />

I fattori <strong>di</strong> capacità portante N c , N q ed N γ mantengono invariato il loro valore così come pure tutti<br />

gli altri coefficienti correttivi.<br />

Il calcolo della capacità portante sismica (effetti globali) è dunque dato da:<br />

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Primo termine = 17,38x26,459x1,275x0,936x0,902x0,979 = 484,617 kPa<br />

Secondo termine = 23,40x15,265x1,257x0,941x0,908x0,698 = 267,780 kPa<br />

Terzo termine = 0,5x16,93x1,531x15,318x0,837x0,906x0,908x0,484 = 66,159 kPa<br />

q ult = 484,617 + 267,780 + 66,159 = 818,556 kPa<br />

Q ult = q ult x B' x L' = 818,556x1,531x2,825 = 3540,317 kN<br />

Risultati forniti dal programma:<br />

q ult = 817,17 kPa<br />

Q ult = 3522,20 kN<br />

∆ = – 1,386 kPa<br />

∆ = – 18,117 kN<br />

∆ % = – 0,16932 %<br />

∆ % = – 0,51173 %<br />

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