FONDAZIONI

Il corso ha l’obiettivo di fornire conoscenze sul comportamento statico e dinamico delle fondazioni superficiali, su pali e miste, al fine di pervenire ad una completa progettazione geotecnica delle diverse tipologie di fondazione sia per gliStati limite di esercizio (SLE) che per gli Stati limite ultimi (SLU). Vengono, altresì, discusse le principali prove in situ per la preliminare ed imprescindibile caratterizzazione geotecnica statica e dinamica del terreno di fondazione.

La metodologia didattica del corso prevede lezioni frontali, esercitazioni e/o seminari in aula e la redazione di due elaborati da svolgere indivualmente e verificare passo dopo passo con il docente durante l'orario di ricevimento o in aula. Il primo ha per oggetto la progettazione geotecnica di una fondazione superficiale; il secondo elaborato ha per oggetto la progettazione geotecnica di una fondazione su pali/mista.

E', infine, prevista una visita tecnica presso un cantiere della Sicilia, al fine di incrementare le conoscenze dello studente sulle tematiche discusse in aula e di avvicinare lo studente al mondo del lavoro e della pratica.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Lezioni frontali mediante presentazioni Power Point. Seminari in collaborazione con professionisti della materia. Esercitazioni in classe. Progetto di una fondazione fondazione superficiale e progetto di una fondazione su pali/mista, da svolgere singolarmente e rivedere con il docente durante le ore di ricevimento.

Nessuno

La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata, in quanto coerente con il modello formativo proposto che mira a favorire l'apprendimento graduale, la partecipazione attiva dello studente in classe, il dialogo fra docenti e studenti.

1. INDAGINI GEOTECNICHE: Introduzione: Estensione delle indagini, Finalità delle indagini, Programmazione delle indagini; Sondaggi e Campionamento: Scavi accessibili, Sondaggi, Prelievo di campioni, Caratteristiche dei campionatori e dei campioni; Prove in-situ: Prove CPT e CPTU, Prove SPT, Prove scissometriche, Prove dilatometriche statiche e dinamiche, SASW, MASW, Prove pressiometriche, Monitoraggio delle fondazioni in fase di costruzione ed esercizio; Correlazioni Empiriche: principali correlazioni empiriche tra i risultati delle indagini in-situ ed i parametri geotecnici. (Testi di riferimento: 1, 2, 4, 6)

2. FONDAZIONI SUPERFICIALI: Tipologie esecutive: Introduzione (Definizione di fondazione superficiale, Scelta del piano di posa, Fondazioni superficiali parzialmente o totalmente compensate, Sottofondazioni di edifici esistenti). Fondazioni su plinti (Plinti isolati, plinti con travi di collegamento). Fondazioni su travi rovesce e su platee (Travi rovesce semplici, reticolo di travi rovesce, platee a spessore costante, platee con spessore incrementato sotto i pilastri, platee nervate inferiormente, platee a fungo, platee scatolari). Carico limite: Meccanismi di rottura (Rottura generale, rottura locale, rottura per punzonamento). Schema semplificato (Fattori che influenzano la capacità portante e stima della profondità della superficie di scorrimento). Metodi di calcolo della capacità portante: soluzione di Terzaghi (1943), formulazione di Brinch-Hansen (1970) per terreni incoerenti e per terreni coesivi, approccio di Richard et al. (1993), approccio di Paolucci e Pecker (1997). Le formulazioni per meccanismi di rottura di tipo non generale. La capacità portante per fondazioni su terreni stratificati. Metodologie per il calcolo delle tensioni indotte nel terreno. Cedimenti: Introduzione (Cedimenti assoluti, cedimenti differenziali, rotazione rigida, rotazioni relative, deformazioni angolari, inflessione, curvatura, Effetti dei cedimenti di fondazione sulle strutture in elevazione, profondità di influenza per il calcolo dei cedimenti di fondazione). Metodi di calcolo dei cedimenti in condizioni statiche per terreni a grana grossa (La teoria dell’elasticità; il Metodo di Burland e Burbidge,1985; il Metodo di Schmertmann, 1970; il Metodo di Berardi e Lancellotta, 1991) e per terreni a grana fine (Il decorso dei cedimenti nel tempo; il cedimento istantaneo; il cedimento di consolidazione primaria secondo il Metodo di Skempton e Bjerrum, 1957; il cedimento di consolidazione secondaria). Cedimenti dovuti ad eventi sismici. Cedimenti dovuti a vibro-infissione di pali. Cedimenti in prossimità di fronti di scavo. Ammissibilità dei cedimenti (Valori ammissibili dei movimenti di fondazione secondo la letteratura geotecnica, l’EC1 l’EC7 (1994) e le indicazioni fornite dalle NTC, 2018. Metodi per ridurre le distorsioni in fondazione). Verifiche e criteri di dimensionamento: Verifiche secondo le Normative Italiana ed Europea (NTC, 2018; Eurocodici 1, 7 ed 8). (Testi di riferimento: 1, 2, 4, 5, 6).

3. FONDAZIONI SU PALI / MISTE: Pali soggetti a carichi verticali: Tipologie esecutive (Pali senza e con a sportazione di terreno, pali intermedi, micropali). Carico limite (Resistenza laterale, resistenza alla punta, correlazioni con i risultati di prove in sito, formule dinamiche). Cedimenti (Metodo di Poulos e Davis, 1980), modello non lineare semplificato. Pali in gruppo (Effetto di bordo, effetto di gruppo, capacità portante di una palificata, cedimenti di una palificata). Attrito negativo (Fenomeno fisico, modellazione, determinazione del punto neutro, accorgimenti costruttivi). Prove di carico verticali e controlli non distruttivi (Prove di collaudo e prove pilota: attrezzatura di prova, modalità esecutiva, strumentazione, interpretazione dei risultati; controlli non distruttivi: diagrafia sonica, metodo dell’ammettenza meccanica). Pali soggetti a forze orizzontali: Considerazioni generali. Meccanismo di collasso e Carico limite (Il metodo di Broms, 1964). Spostamenti (Il metodo di Matlock e Reese, 1960; il metodo delle funzioni di trasferimento). Prove di carico orizzontali (Attrezzatura di prova, modalità esecutiva, strumentazione, interpretazione dei risultati). Fondazioni miste: Verifiche e criteri di dimensionamento. Prescrizioni di normativa relative alle fondazioni su pali e miste: NTC, 2018, Eurocodici 1, 7 ed 8. (Testi di riferimento: 1, 2, 3, 4, 5, 6).

4. INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA: Interazione terreno-fondazione: Generalità (Riferimenti normativi - Eurocodice 7, Eurocodice 8, Normativa Italiana, la formazione di cerniere plastiche, la scelta del modello costitutivo del terreno). Interazione terreno-struttura con fondazioni superficiali (Condizioni statiche: il metodo di Winkler; Condizioni dinamiche: le prove su tavola vibrante; il metodo delle impedenze, i codici di calcolo). Interazione terreno-struttura con fondazioni su pali (interazione cinematica ed interazione inerziale; analisi pseudo-statiche, analisi dinamiche semplificate e complete). Interazione terreno-fondazione-sovrastruttura: Generalità. Il caso di strutture con fondazioni superficiali (Metodo delle situazioni limite, metodo della rigidezza equivalente, esempi di modellazione con l’uso di impedenze, esempi di modellazione numerica). Il caso di strutture con fondazioni su pali (Interazione terreno-palo-piastra-sovrastruttura). (Testi di riferimento: 2, 4, 6).

1. R. Lancellotta: “Geotecnica”, Quarta Edizione, Zanichelli, Bologna 2012.
2. R. Lancellotta, J. Calavera: "Fondazioni", McGraw-Hill Education, Milano 2016.
3. M.G. Poulos, E.H. Davis: “Analisi e progettazione di fondazioni su pali”, Flaccovio
Editore, Seconda ristampa, 2005.
4. C. Viggiani: “Fondazioni”, Hevelius, Napoli 1999.

5. R. Lancellotta, Costanzo D., Foti S. "Progettazione geotecnica", Hoepli, 2011.

Oltre ai testi di riferimento, sopra indicati, viene, altresì, fornito agli studenti altro materiale didattico, comprensivo delle presentazioni Power Point esposte dal docente e di alcune pubblicazioni su convegni e/o riviste nazionali ed internazionali, tramite il sistema "Studium" dell'Università degli Studi di Catania.

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

- Occorre innanzitutto redigere due elaborati, da svolgere individualmente e verificare passo dopo passo con il docente e/o suoi collaboratori cultori della materia, durante l'orario di ricevimento o in aula. Il primo elaborato ha per oggetto la progettazione geotecnica di una fondazione superficiale; il secondo elaborato ha per oggetto la progettazione geotecnica di una fondazione su pali/mista. Completati i due elaborati individuali di cui sopra, occorre sottoporli al docente per la verifica finale. Conclusa questa fase, il docente siglerà i due elaborati che andranno presentati e discussi durante la valutazione orale finale.

- La verifica dell'apprendimento si concluderà, dunque, con una prova orale.

- Occorre prenotarsi obbligatoriamente alla prova orale che si intende sostenere; la prenotazione va effettuata esclusivamente via Internet attraverso il portale studenti entro il periodo previsto.

1) Programmazione delle indagini geotecniche finalizzate alla progettazione geotecnica di tutte le tipologie di fondazioni in campo statico e dinamico.

2) Meccanismi di rottura sotto le fondazioni superficiali.

3) Calcolo della capacità portante del complesso fondazione-terreno.

4) Metodi di valutazione dei cedimenti delle fondazioni superficiali in campo statico e dinamico.

5) Indicazioni di normativa sulla progettazione SLE ed SLU delle fondazioni.

6) Comportamento di pali soggetti a forze verticali ed orizzontali.

7) Il fenomeno dell'attrito negativo.

8) Fondazioni miste.

9) Studio dell'interazione terreno.struttura in campo statico e dinamico. Principali metodologie.

10) Interazione cinematica palo-terreno. Metodologie ed indicazioni di normativa.