Eurocodice 7 di seconda generazione: prime valutazioni relative alle fondazioni dirette

Facendo seguito alle precedenti note relative agli aspetti geotecnici e sismici di cui all’Eurocodice 8, si vuole qui introdurre l’argomento fondazioni dirette, trattato diffusamente nella nuova edizione dell’Eurocodice 7 di seconda generazione, attualmente disponibile in versione provvisoria (aggiornamento 2022).

L’Eurocodice 7 di seconda generazione, recante il titolo generale “Progettazione Geotecnica”, risulta suddiviso in tre parti:

• Parte 1: Regole generali (prEN 1997-1:2022, Eurocode 7);
• Parte 2: Indagini nel sottosuolo (prEN 1997-2:2022, Eurocode 7);
• Parte 3: Strutture geotecniche (prEN 1997-3:2022, Eurocode 7).

La nuova versione dell’Eurocodice 7 presenta interessanti novità.

Nella presentazione vengono illustrati nuovi criteri di valutazione degli aspetti geotecnici relativi a fondazioni dirette (superficiali e incassate), con particolare riferimento alle verifiche di capacità portante (stati limite ultimi) e alle valutazioni di cedimenti e movimenti in genere del terreno (stati limite di esercizio).

Nella presentazione vengono inoltre trattati alcuni argomenti relativi all’edizione dell’Eurocodice di seconda generazione – Basi per la progettazione strutturale e geotecnica (EN 1990:2023, Eurocode).

Dopo la definizione delle diverse Classi di Conseguenza (conseguenze a causa di collassi di strutture, con effetti sulla vita umana, economici, sociali e ambientali):

• CC4 elevatissima;
• CC3 elevata;
• CC2 normale;
• CC1 bassa;
• CC0 bassissima.

L’Eurocodice presenta un elenco delle strutture geotecniche nelle diverse Classi di Conseguenza, evidenziando la necessità di particolari attenzioni per la classe CC4 elevatissima (ad integrazione dei contenuti espressi nell’Eurocodice medesimo), sottolineando l’assenza di valutazioni per la classe CC0 bassissima, limitando quindi le valutazioni alle sole tre classi: CC3, CC2, CC1.
L’Eurocodice passa poi a definire le Classi di Complessità Geotecnica:

• GCC3 elevata;
• GCC2 normale;
• GCC1 bassa.

in funzione delle possibili incertezze e variabilità nella valutazione delle condizioni del terreno, della sensibilità nei confronti di acque superficiali o di falda e della complessità nell’interazione terreno-struttura.
La Categoria Geotecnica (GC) risulta poi dalla combinazione di Classe di Conseguenza (CC) e Classe di Complessità Geotecnica (GCC), come da tabella seguente.

Ciò detto, l’Eurocodice fornisce precise indicazioni per la valutazione diretta e indiretta delle proprietà di resistenza e deformazione del terreno (da prove di laboratorio e indagini in sito), con specifiche correlazioni per la valutazione di detti parametri.
Fornisce inoltre indicazioni relative ai materiali rocciosi.

Profondità minima delle indagini

Definita la zona di influenza per problemi di capacità portante, cedimenti e movimenti in genere di strutture di fondazione, l’Eurocodice fornisce precise indicazioni in merito alla profondità minima delle indagini in sito.
Per strutture modeste di altezza ridotta in categoria geotecnica GC1, la profondità minima di indagine al di sotto del piano di base di una fondazione isolata dovrebbe essere pari a: d_min = 2 m

Per strutture modeste di altezza ridotta in categoria geotecnica GC2, la profondità minima di indagine al di sotto del piano di base di una fondazione isolata (plinto, trave continua) dovrebbe risultare: d_min = max (3 b_f ; 3 m)
ove: b_f = minore delle dimensioni in pianta della fondazione.

Per strutture di altezza elevata in categoria geotecnica GC2, la profondità minima di indagine al di sotto del piano di base della fondazione dovrebbe risultare:
d_min = max (3 bB ; 6 m)
ove: b_B = minore delle dimensioni in pianta della fondazione.

Per fondazioni a platea e per strutture con diversi elementi di fondazione i cui effetti si sovrappongono, la profondità minima di indagine (d_min) al di sotto del piano di base della fondazione dovrebbe essere valutata in base alla zona di influenza attesa (vedi ad es. le tensioni nel sottosuolo indotte dal carico), fatta salva la presenza in profondità di stratificazioni altamente resistenti e di adeguato spessore.
La profondità minima di indagine potrà essere ridotta in presenza di masse rocciose di media durezza, di morene e argille fortemente sovra consolidate.

Eurocodice 8 di seconda generazione: alcune riflessioni sulle novità per gli aspetti geotecnici e sismici
Breve introduzione agli aspetti geotecnici e sismici trattati nell’Eurocodice 8 di seconda generazione (edizione provvisoria aggiornata 2022).
LEGGI L'APPROFONDIMENTO

Stati Limite

Gli stati limite ultimi risultano i seguenti:

• capacità portante;
• rottura per slittamento;
• rottura per rotazione;
• rottura a taglio e trazione di eventuali elementi di rinforzo;
• rottura strutturale dovuta a eccessivi movimenti della fondazione;
• rottura per eccessivi fenomeni di sollevamento e altro ancora.

Gli stati limite di esercizio:

• cedimenti;
• sollevamenti;
• rotazioni;
• spostamenti orizzontali.

Verifiche

Le fondazioni in esame possono essere verificate in termini di pressioni efficaci o totali, in base alla permeabilità del terreno, ai potenziali meccanismi di rottura e alla velocità e durata del carico.
I criteri si applicano a fondazioni di vario tipo (plinti, travi continue, platee), superficiali e/o incassate nel terreno.

Nelle verifiche degli stati limite si dovrebbero considerare gli effetti dei livelli e delle pressioni dell’acqua su capacità portante, resistenza a slittamento, stabilità a sollevamento e perdita di equilibrio e cedimenti.
Nelle verifiche degli stati limite di fondazioni dirette si dovrebbero considerare gli effetti derivanti dalla presenza di fondazioni adiacenti.

Si dovrebbe tener conto anche delle possibili interferenze nei confronti di vicine strutture e servizi.

Capacità portante non drenata

La capacità portante (resistenza) non drenata di una fondazione nei confronti di una forza agente perpendicolarmente alla base della fondazione medesima, va verificata in termini di tensioni totali utilizzando la seguente espressione:

R_Nu = A’ ( c_u N_cu b_cu d_cu g_cu i_cu s_cu + q₀ ) = A’ q_lim,u ove:

• A’ = B’· L’ = area efficace in pianta della fondazione;
• c_u = resistenza al taglio non drenata del terreno;
• N_cu = π + 2 = fattore di capacità portante per condizioni non drenate;
• b_cu = fattore che tiene conto dell’inclinazione della base della fondazione (α);
• d_cu = fattore che tiene conto della profondità della base della fondazione;
• g_cu = fattore che tiene conto dell’inclinazione (β) della superficie del terreno sottostante (pendio);
• i_cu = fattore che tiene conto dell’inclinazione del carico (carichi orizzontali);
• s_cu = fattore che tiene conto della forma della base della fondazione;
• q₀ = pressione geostatica totale a piano fondazione.

Per una fondazione sovrastante un pendio (inclinazione β) va aggiunto un terzo termine:
( 0,5 γ B’ N_γu ) ove:

γ = peso di volume del terreno sotto la base della fondazione
B’ = B – 2 e_B = larghezza efficace della fondazione
N_γu = -2 sen β = fattore (negativo) che tiene conto dell’angolo β di inclinazione del pendio.

Per una fondazione a pianta rettangolare:

A’ = B’· L’ = (B – 2 e_B) · (L – 2 e_L) = area efficace della fondazione

• B’ , L’ = larghezza, lunghezza efficaci della fondazione;
• B , L = larghezza, lunghezza reali della fondazione;
• e_B , e_B = eccentricità del carico applicato nella direzione di B e di L.

Per una fondazione a pianta circolare:

A’ = B’_eq · L’_eq = (d²/2) { arcos(2 e/d) – (2 e/d) [ 1 – (2 e/d)² ]^0,5 }
= area efficace in pianta della fondazione
B’_eq / L’_eq = [ (d – 2 e) / (d + 2 e) ]^0,5

• B’_eq , L’_eq = larghezza, lunghezza efficaci della fondazione rettangolare equivalente;
• d = diametro della fondazione circolare;
• e = eccentricità dell’azione applicata.

L’Eurocodice 7 fornisce espressioni per la valutazione dei vari fattori (b_cu , d_cu , g_cu , i_cu , s_cu).

È interessante notare che la nuova versione dell’Eurocodice tiene conto di due condizioni particolari:

• la possibile presenza di un pendio sottostante la fondazione;
• la possibilità di tenere conto dell’approfondimento della fondazione (attraverso il fattore di profondità d_cu), nel caso di terreno resistente sovrastante il piano fondazione.

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Nei prossimi paragrafi si parlerà di:

• Capacità portante drenata;
• Capacità portante terreno stratificato;
• Capacità portante per analisi strutturali;
• Resistenza a slittamento;
• Cedimenti;
• Verifiche di stabilità globale, di capacità portate e ribaltamento e slittamento;
• Fattori parziali;
• Stati limite di servizio;
• Limitazione ai movimenti delle fondazioni.