Capacità portante Pali carico orizzontale

paolo.scarparo

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Buongiorno a tutti, chiedo a chi è più esperto in geotecnica, consiglio su come determinare la capacità portante di un palo sotto carichi orizzontali.

Lato struttura con le formulazioni di Brahms o con i metodi ad elementi finiti con le molle tipo quelle proposte da viggiani è possibile determinare lo Stato tensionale all'interno del palo e quindi svolgere le relative verifiche di pressoflessione e taglio, Ma le verifiche lato terreno per un carico orizzontale come possibile farle? Saranno ben diverse da quelle per capacità portante verticale in quanto i fenomeni e le grandezze in gioco sono diverse considerando la bassissima isotropia con cui si può considerare un terreno.

Grazie mille in anticipo
 
Per le verifiche a carico limite laterale dei singolo palo solitamente utilizzo le formulazioni di Broms (presenti in Viggiani). Esse sono valide per terreno omogeneo di tipo coesivo (condizioni non drenate) o non coesivo (condizioni drenate), distinguendo tra il caso di palo free-head o fixed-head, in funzione del grado di vincolo in testa (se si vogliono utilizzare pali di tipo fixed-head ricordarsi che deve essere garantita la lunghezza di ancoraggio delle barre nel plinto/fondazione al fine di consentire lo sviluppo del momento resistente in testa al palo, dove si avrà il momento massimo). Tra i parametri richiesti, oltre i dati del terreno, bisogna definire il momento di plasticizzazione del palo (sostanzialmente il momento resistente, che a favore di sicurezza dovrebbe essere calcolato con la massima trazione attesa ovvero la minima compressione). Il metodo prevede il calcolo di più meccanismi di rottura: palo corto (rottura lato terreno), palo intermedio, palo lungo (rottura lato sezione del palo). Il carico limite è il minore ottenuto dai tre meccanismi. Valore poi da ridurre con i coefficienti di sicurezza previsti dalla normativa.

Generalmente, per opere ordinarie, procedo con il metodo di Broms anche nel caso di terreni stratificati facendo delle semplificazioni basate sul fatto che la rottura per carico carico limite orizzontale è generalmente governata dalle caratteristiche degli strati più superficiali.

Le formule di Broms si implementano bene su excel, ce ne è solo una che richiede una soluzione per iterazione (serve utilizzare lo strumento "ricerca obiettivo").

Se ti vuoi spingere oltre puoi ricorrere al modello di palo con molle orizzontali aventi legge non lineare (anche dette non linear p-y curves) per simulare l'interazione con terreno (in letteratura sono disponibili le leggi costitutive per tali curve per sabbie e argille, vedi Matlock e Reese, API, etc.). Oltre alla non linearità del terreno va messa in conto anche la non linearità della sezione del palo tramite cerniere plastiche lungo il fusto. L'analisi è non lineare quindi serve un programma in grado di gestirla, oppure utilizzare programmi specialistici tipo L-Pile, etc. In questo caso il risultato è una curva forza-spostamento in testa (analisi in controllo di spostamento) ed il carico limite va scelto dal progettista sulla base di uno spostamento ritenuto accettabile (carico al collasso o carico al raggiungimento di uno spostamento ritenuto limite, in genere sui 25mm).
 
Per le verifiche a carico limite laterale dei singolo palo solitamente utilizzo le formulazioni di Broms (presenti in Viggiani). Esse sono valide per terreno omogeneo di tipo coesivo (condizioni non drenate) o non coesivo (condizioni drenate), distinguendo tra il caso di palo free-head o fixed-head, in funzione del grado di vincolo in testa (se si vogliono utilizzare pali di tipo fixed-head ricordarsi che deve essere garantita la lunghezza di ancoraggio delle barre nel plinto/fondazione al fine di consentire lo sviluppo del momento resistente in testa al palo, dove si avrà il momento massimo). Tra i parametri richiesti, oltre i dati del terreno, bisogna definire il momento di plasticizzazione del palo (sostanzialmente il momento resistente, che a favore di sicurezza dovrebbe essere calcolato con la massima trazione attesa ovvero la minima compressione). Il metodo prevede il calcolo di più meccanismi di rottura: palo corto (rottura lato terreno), palo intermedio, palo lungo (rottura lato sezione del palo). Il carico limite è il minore ottenuto dai tre meccanismi. Valore poi da ridurre con i coefficienti di sicurezza previsti dalla normativa.

Generalmente, per opere ordinarie, procedo con il metodo di Broms anche nel caso di terreni stratificati facendo delle semplificazioni basate sul fatto che la rottura per carico carico limite orizzontale è generalmente governata dalle caratteristiche degli strati più superficiali.

Le formule di Broms si implementano bene su excel, ce ne è solo una che richiede una soluzione per iterazione (serve utilizzare lo strumento "ricerca obiettivo").

Se ti vuoi spingere oltre puoi ricorrere al modello di palo con molle orizzontali aventi legge non lineare (anche dette non linear p-y curves) per simulare l'interazione con terreno (in letteratura sono disponibili le leggi costitutive per tali curve per sabbie e argille, vedi Matlock e Reese, API, etc.). Oltre alla non linearità del terreno va messa in conto anche la non linearità della sezione del palo tramite cerniere plastiche lungo il fusto. L'analisi è non lineare quindi serve un programma in grado di gestirla, oppure utilizzare programmi specialistici tipo L-Pile, etc. In questo caso il risultato è una curva forza-spostamento in testa (analisi in controllo di spostamento) ed il carico limite va scelto dal progettista sulla base di uno spostamento ritenuto accettabile (carico al collasso o carico al raggiungimento di uno spostamento ritenuto limite, in genere sui 25mm).
si le formulazioni di broms sono quelle che ho usato fino adesso, però appunto sono perterreni omogenei (cosa abbastanza infrequente), ma soprattutto non si riesce a tenere in conto gli spostamenti e i rapporti di rigidezza in caso di plinti su pali "seminati a caso" (in ambito industriale soprattutto in caso di retrofitting è normale trovare per un forno o un piperack un plinto su pali per ogni colonna, e ogni colonna ha un plinto con un numero,tipo, lunghezza e diametro del palo diverso (probabilmente realizzato da imprese diverse con macchinari diversi), oltre che rotazioni del gruppo di pali in pianta differente per evitare altri impianti e polifere esistenti probabilmente, quindi cercavo una modellazione per molle non lineari che riuscisse a schematizzare la ripartizione delle rigidezze e stimare il carico che finisce su ogni palo, in modo migliore che mettere vincoli rigidi alla base e poi con le reazioni vincolari entrare negli excel. Grazie mille
 
mi è arrivato questo file sulla progettazione di fondazioni su pali alla luce degli Eurocodici : magari a qualcuno può interessare
 

Allegati

  • progettazione su pali Eurocodici.pdf
    8,4 MB · Visualizzazioni: 30
Riguardo le fondazioni profonde, segnalo anche questo corso di aggiornamento del 2016 di uno studio della mia città (e chissà, se un giorno tornassi in Italia... è veramente uno studio di alto livello)

 
si le formulazioni di broms sono quelle che ho usato fino adesso, però appunto sono perterreni omogenei (cosa abbastanza infrequente), ma soprattutto non si riesce a tenere in conto gli spostamenti e i rapporti di rigidezza in caso di plinti su pali "seminati a caso" (in ambito industriale soprattutto in caso di retrofitting è normale trovare per un forno o un piperack un plinto su pali per ogni colonna, e ogni colonna ha un plinto con un numero,tipo, lunghezza e diametro del palo diverso (probabilmente realizzato da imprese diverse con macchinari diversi), oltre che rotazioni del gruppo di pali in pianta differente per evitare altri impianti e polifere esistenti probabilmente, quindi cercavo una modellazione per molle non lineari che riuscisse a schematizzare la ripartizione delle rigidezze e stimare il carico che finisce su ogni palo, in modo migliore che mettere vincoli rigidi alla base e poi con le reazioni vincolari entrare negli excel. Grazie mille
La questione quindi non è tanto la verifica geotecnica a carico laterale quanto piuttosto capire che modellazione utilizzare per cogliere al meglio la ripartizione delle sollecitazioni su un gruppo di pali aventi diverso diametro.

Il problema è sicuramente assai complesso (generalmente si tende ad evitare di utilizzare pali di diametro differente).

Volendo evitare di utilizzare programmi dedicati e volendo evitare modellazioni non lineari, io procederei in prima battuta modellando i pali come elementi frame con molle lineari orizzontali aventi opportuna legge costitutiva (i pali di diametro maggiore avranno molle a rigidezza maggiore e quindi prenderanno più carico). In aggiunta è da tener presente che utilizzare pali di diametro diverso altera anche la distribuzione delle azioni verticali sui pali, quindi è necessario prestare attenzione anche alla caratterizzazione delle molle verticali da inserire alla base del palo e lungo il fusto: i pali di diametro maggiore cedono meno e quindi sono più rigidi assialmente.

In alternativa, tenendo conto che i nuovi pali sono più centrifugati all'esterno, ai fini di un dimensionamento potresti semplificare il problema affidando l'intero carico ai nuovi pali (soluzione non sempre perseguibile per ovvi motivi di sovradimensionamento).
 
se ricordo bene c'è uno dei programmi, gratuiti, del prof. Verruijt (univers. di Delft) sui pali sotto azioni orizzontali,
poi cerco se il suo sito è rimasto dato che il prof. era andato in pensione

Edit: tutto rimasto, il programma è LLP99

P.S. se può interessare, da studente (del prof. Viggiani) scrissi un programmino in gwbasic sui vari casi della teoria di Broms (mi incartai solo in quello in cui occorre risolvere l'equazione di terzo grado, e così è rimasto), siccome lo conservo ancora, posso metterlo a disposizione (per leggerlo adesso senza più il DOS, c'è ad esempio il software gratis PC-BASIC)
 
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se ricordo bene c'è uno dei programmi, gratuiti, del prof. Verruijt (univers. di Delft) sui pali sotto azioni orizzontali,
poi cerco se il suo sito è rimasto dato che il prof. era andato in pensione

Edit: tutto rimasto, il programma è LLP99

P.S. se può interessare, da studente (del prof. Viggiani) scrissi un programmino in gwbasic sui vari casi della teoria di Broms (mi incartai solo in quello in cui occorre risolvere l'equazione di terzo grado, e così è rimasto), siccome lo conservo ancora, posso metterlo a disposizione (per leggerlo adesso senza più il DOS, c'è ad esempio il software gratis PC-BASIC)
Uno dei palisti e non pallisti napoletani, come si diverte a dire Viggiani. Bhe deve esser stato bello andare a lezione con Viggiani.

Io ho avuto la fortuna di andare a lezione con gelfi ma poi da studente mica ti rendi conto. Sei solo in ansia per l'esame. Stessa cosa quando Renzo Piano veniva a farci lezione
 
Bhe deve esser stato bello andare a lezione con Viggiani.
Io ho avuto la fortuna di andare a lezione con gelfi ma poi da studente mica ti rendi conto. Sei solo in ansia per l'esame. Stessa cosa quando Renzo Piano veniva a farci lezione
ricordi personali ma se possono essere utili ai colleghi ancora studenti:
davvero indimenticabili le lezioni di Viggiani, ma anche l'esame (dopo essermi reso conto di averlo superato e pensando solo a ritornare a casa per dire ai miei genitori che anche il penultimo l'avevo passato, una ultima domanda, proprio sui pali, il prof. me la pose e praticamente se la rispose da se spiegandomi per filo e per segno il significato del diagramma delle prove di carico);
lezioni seguite quasi tutte anche perché erano le prime, in punto alle 8 di mattina, e, da studente viaggiatore, dopo quasi 2 ore di viaggio a partire dalle 6 arrivavo in tempo, e ti risvegliavano con un mare di conoscenze ed esperienze spiegate con tutta l'anima.
P.S. anche se una volta fui svegliato in pullman da uno strillo di un comandante dei vigili urbani che spiegava al suo vicino di posto la differenza tra contravvenzione, chè è amministrativa, e multa, che invece è penale; anche quel risveglio, improvviso, mi è stato comunque utile :coffee: )
 
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