ANALISI SPERIMENTALE DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DI FONDAZIONI SUPERFICIALI POSTE SU SABBIA RINFORZATA MEDIANTE GEOSINTETICI Giovanni CALONI Andrea SAVOLDI

Scopo del lavoro: mostrare l’efficacia dei georinforzi nell’aumentare la capacità portante di fondazioni superficiali; proporre un nuovo tipo di geometria dei rinforzi per incrementarne l’efficienza.

Evoluzione del concetto di georinforzo Strisce metalliche Rinforzi Rinforzi in materiale polimerico Geogriglia mono-orientata Geogriglia bi-orientata

Caso particolare: i muri di sostegno W = Peso del muro S = Spinta totale del terreno sul muro W S Carico inclinato ed eccentrico sul terreno di fondazione

Effetto del numero di rinforzi e della loro lunghezza sulla capacità portante B.C.R. = qr/qu dove: qr = carico limite del terreno rinforzato qu = carico limite del terreno non rinforzato N = 6 N = 3 N = 1 N = 4

Lunghezza dei rinforzi Geometria delle prove Lunghezza dei rinforzi = Base della fondazione Numero di rinforzi = 3 B 0.5B sabbia densa

Soluzione innovativa: rinforzi allacciati fra loro e solidarizzati alla fondazione sabbia densa B 0.5B

Apparato sperimentale cassone di prova (890 x 440 x 200 mm)

Cassone vecchio

Cassone nuovo

Deformazione laterale dei cassoni

Apparato sperimentale cassone di prova (890 x 440 x 200 mm) sistema di carico

Schema della macchina e sistema di carico

Apparato sperimentale sistema di carico Apparato sperimentale cassone di prova (890 x 440 x 200 mm) sistema di acquisizione dati

Presentazione dei risultati sperimentali

Materiali utilizzati sabbia del Ticino depositata con il metodo del “sand spreader” geogriglia bi-orientata in scala ridotta “Tenax S11”

Prove su sabbia sciolta (Dr = 20%) Prove su sabbia densa (Dr = 100%) sabbia sciolta non rinforzata sabbia sciolta rinforzata sabbia densa rinforzata sabbia densa non rinforzata geosintetici allacciati geosintetici non allacciati

Prove su sabbia sciolta (Dr = 20%) rottura per punzonamento Sprofondamento della fondazione senza evidenti superfici di scorrimento (Vesic, 1973)

Influenza del sovraccarico laterale Confronto fra una prova con aspirazione laterale ed una senza aspirazione Prove con aspirazione laterale del sovraccarico

Prove su sabbia densa (Dr = 100%) rottura generale per taglio Presenza nel terreno di superfici di scorrimento ben definite (Vesic, 1973)

Dai risultati di ogni classe di prove si ricava un dominio di rottura. Carico orizzontale H Carico verticale V

Dai risultati di ogni classe di prove si ricava un dominio di rottura. Percorsi di carico: Carico orizzontale H Carico verticale V Percorso 1: carico verticale

Dai risultati di ogni classe di prove si ricava un dominio di rottura. Percorsi di carico: Carico orizzontale H Carico verticale V Percorso 2: carico inclinato (H = 0,1 V)

Dai risultati di ogni classe di prove si ricava un dominio di rottura. Percorsi di carico: Carico orizzontale H Carico verticale V Percorso 3: carico inclinato (H = 0,2 V)

Dai risultati di ogni classe di prove si ricava un dominio di rottura. Percorsi di carico: Carico orizzontale H Carico verticale V Vo Percorso 4: carico in due passi successivi

Dai risultati di ogni classe di prove si ricava un dominio di rottura. Percorsi di carico e punti sperimentali Carico orizzontale H Carico verticale V Vo

sabbia sciolta non rinforzata Prove di classe A: sabbia sciolta non rinforzata

Prove di classe A: sabbia sciolta non rinforzata Dominio di rottura

sabbia sciolta rinforzata geosintetici non allacciati Prove di classe B: sabbia sciolta rinforzata geosintetici non allacciati

Prove di classe B: sabbia sciolta rinforzata geosintetici non allacciati Dominio di rottura

sabbia sciolta rinforzata geosintetici allacciati Prove di classe C: sabbia sciolta rinforzata geosintetici allacciati

Prove di classe C: sabbia sciolta rinforzata geosintetici allacciati Dominio di rottura

sabbia sciolta non rinforzata Prove di classe D: sabbia sciolta non rinforzata fondazione profonda

Prove di classe D: sabbia sciolta non rinforzata fondazione profonda Schema della prova B 1,5 B

Prove su sabbia sciolta: confronto dei domini di rottura

Prove su sabbia sciolta: confronto dei domini di rottura

Prove su sabbia sciolta: grafico riassuntivo (carico verticale)

Prove su sabbia sciolta: grafico riassuntivo (carico verticale)

Prove su sabbia sciolta: grafico riassuntivo (carico verticale)

Prove su sabbia sciolta: grafico riassuntivo (carico verticale)

sabbia densa non rinforzata Prove di classe E: sabbia densa non rinforzata

Prove di classe E: sabbia densa non rinforzata Dominio di rottura

sabbia densa rinforzata Prove di classe F: sabbia densa rinforzata

Prove di classe F: sabbia densa rinforzata Dominio di rottura

Prove su sabbia densa: confronto dei domini di rottura

Prove su sabbia densa: grafico riassuntivo (carico verticale)

Presentazione dei risultati delle analisi numeriche

Meccanismo di rottura: Approccio teorico: Metodo cinematico dell’analisi limite Meccanismo di rottura: Criterio di Hill semplificato

Criterio di Hill semplificato adx bdx e lB (1-l)B asx bsx

Meccanismo di rottura: Approccio teorico: Meccanismo di rottura: Metodo cinematico dell’analisi limite Criterio di Hill semplificato Legge di rottura: Mohr – Coulomb con legge di scorrimento associata

qlim = f(asx , adx , bsx , bdx , l) si ricerca un minimo tramite il risolutore di excel Parametri di ingresso: angolo di attrito interno (sabbia sciolta) prove triassiali angolo di attrito interno (sabbia densa) angolo di attrito fra terreno e fondazione 2/3 f’ angolo di attrito fra terreno e geosintetico 1/2 f’

1. Sabbia sciolta non rinforzata Dominio di rottura

1. Sabbia sciolta non rinforzata Geometrie di rottura 1. Sabbia sciolta non rinforzata i = 0° i = 6° i = 12° i = 18°

2. Sabbia sciolta rinforzata (geosintetici non allacciati) Dominio di rottura

2. Sabbia sciolta rinforzata (geosintetici non allacciati) Parametri utilizzati nella simulazione

2. Sabbia sciolta rinforzata (geosintetici non allacciati) Geometrie di rottura i = 0° i = 18° i = 12° i = 6°

3. Sabbia densa non rinforzata Dominio di rottura

4. Sabbia densa rinforzata (geosintetici non allacciati) Dominio di rottura

4. Sabbia densa rinforzata (geosintetici non allacciati) Parametri utilizzati nella simulazione

fondazione superficiale rinforzata con geosintetici Computo metrico di confronto fra una fondazione superficiale rinforzata con geosintetici e una fondazione profonda

Schema fondazione rinforzata Schema fondazione profonda

Risultati del computo metrico comparativo prezzi per metro lineare

Conclusioni Aumento della capacità portante fino ad oltre il 200% sia su sabbia sciolta che densa Riduzione dei cedimenti: l’aumento di rigidezza su sabbia sciolta è da attribuire quasi interamente alla presenza di sabbia densa nella zona rinforzata

Conclusioni L’uso di rinforzi corti (L = B) si dimostra molto efficace ed economico La configurazione con geosintetici allacciati permette di ottenere risultati paragonabili a quelli di una fondazione profonda occupante lo stesso volume di scavo, pur necessitando di costi nettamente inferiori.