Verifica geotecnica fondazioni: approccio 1 o 2? Quale scegliere

Lo step finale di un calcolo strutturale prevede il progetto/verifica delle strutture di fondazione e la verifica geotecnica del complesso fondazione-terreno. Nell’articolo di oggi ti parlo di due differenti Approcci proposti dalla Normativa Tecnica per il calcolo e la verifica delle strutture di fondazione. 

Nel segito del post ti spiego perchè occorrono due diversi Approcci per la verifica delle fondazioni superficiali, cosa cambia fra l’Approccio 1 e l’Approccio 2 e quale scegliere.

I coefficienti parziali delle NTC2008

La differenza sostanziale fra l’Approccio 1 e l’Approccio 2 proposti dalle NCT2008 sta nell’utilizzo di diversi gruppi di coefficienti parziali. La Normativa Tecnica prevede tre tipologie di coefficienti parziali nominati con tre differenti sigle:

  • “A” per le azioni;
  • “M” per i materiali;
  • “R” per le resistenze.

Ma la distinzione non finisce qui. Ciascuna lettera è affiancata da un numero che individua le diverse famiglie per ciascuna tipologia di coefficienti:

  • Azioni: A1 oppure A2;
  • Materiali: M1 oppure M2;
  • Resistenze: R1, R2, oppure R3.

I valori assunti dai coefficienti parziali per l’amplificazione delle azioni sono elencati nella tabella 6.2.I delle NTC2008 che ti riporto di seguito:

Tabella 6.2.I delle NTC2008

Come puoi vedere le ultime due colonne contengono i coefficienti parziale per le azioni della famiglia (A1) e della famiglia (A2). Se ci fai caso sotto la sigla dei coefficienti sono riportate due differenti nomenclature: STR e GEO.

Con la sigla STR le NTC2008 indicano gli Stati Limite Ultimi strutturali che riguardano la resistenza della struttura, compresi gli elementi di fondazione. I coefficienti della colonna STR vanno utilizzati per dimensionare l’armatura degli elementi strutturali e per eseguire la verifica di resistenza.

La sigla GEO invece indica gli Stati Limite di resistenza del complesso fondazione-terreno. Utilizzerai i coefficienti della colonna GEO per eseguire la verifica del complesso fondazione-terreno per carico limite, scorrimento e stabilità globale (quest’ultima va eseguita solo se necessaria).

I coefficienti parziali per la riduzione della resistenza dei materiali M1 e M2 riducono i parametri geotecnici del terreno. I coefficienti della famiglia R invece riducono la capacita portante del complesso fondazione-terreno e la resistenza a scorrimento. Te li riporto di seguito.

Tabella 6.2.II e 6.4.I delle NTC2008

 

Due strade differenti: Approccio 1 o Approccio 2

Ora che ti sono noti i diversi coefficienti parziali previsti dalla Normativa, non ci resta che vedere quali di questi vengono utilizzati nei diversi approcci per la verifca delle fondazioni.

 Per l’Approccio 1 la Normativa prevede un’ulteriore diversificazioneL’Approccio 1 infatti prevede due diverse combinazioni:

  • Combinazione 1: utilizza i coefficienti della colonna A1 + M1 + R1.
  • Combinazione 2: utilizza i coefficienti della colonna A2 + M2 + R2.  

Nota: il segno “+” non indica la somma dei coefficienti, ma sta a significare che per le azioni si useranno i coefficienti della famiglia A1 o A2, per i materiali quelli della famglia M1 o M2 e per ler esistenze quelli della famiglia R1, R2 o R3.

L’Approccio 2 invece prevede un’unica combinazione che utilizza i coefficienti della colonna A1 + M1 + R3.

Quale strada prendere?

Come hai potuto vedere l’Approccio 1 e 2 chiamano in gioco diverse famiglie di coefficienti parziali. A questo punto la domanda è: quale Approccio scegliere?

L’Approccio 1

Se scegli l’Approccio 1, avrai due combinazioni e di conseguenza dovrai eseguire due differenti analisi per ciascuna combinazione. I coefficienti di amplificazione delle azioni sono infatti differenti per la colonna A1 e A2. Di conseguenza la struttura dovrà essere analizzata amplificando le azioni una volta con i coefficienti A1 e la volta successiva con i coeffcienti A2.

La Combinazione 1 viene utilizzata per il progetto e verifica strutturale della fondazione; ovvero per il dimensionamento della fondazione e per il progetto delle armature; (verifiche di tipo STR, la sigla riportata sotto la nomenclatura A1).

La Combinazione 2 viene utilizzata per la verifica geotecnica del complesso fondazione-terreno. Si tratta di verifiche per capacità portante, scorrimento e stabilità globale (verifiche di tipo GEO). In questa combinazione si ha una minore amplificazione delle azioni agenti (γG pari a 1 invece che 1.3; γQ pari a 1.3 invece che 1.5); si ha però una maggiore riduzione dei parametri geotecnici del terreno ed una maggiore riduzione della capacità portante e della resistenza a scorrimento del complesso fondazione-terreno.

L’Approccio 2

L’Approccio 2: può essere utilizzato sia per verifiche STR (progetto/verifica strutturale della fondazione) che per verifiche GEO (verifica geotecnica del complesso fondazione-terreno). In questo caso vengono amplificate le azoni con i cefficienti A1, vengono utilizzati i parametri geotecnici caratteristici del terreno (coefficienti M2 tutti unitari) e si ha una maggiore riduzione della capacità portante e della resistenza a scorrimento del complesso fondazione-terreno (γR pari a 2.3 per la capacità portante e pari a 1.1 per la resistenza a scorrimento).

L’Approccio 2 ha un vantaggio rispetto all’Approccio 1. Con un’unica analisi potrai eseguire sia il progetto/verifica della struttura di fondazione che la verifica geotecnica del complesso fondazione-terreno. Non ci sarà bisogno di eseguire due volte l’Analisi della struttura, a differenza di quanto accade per l’Approccio 1.

 

Sollecitazioni in fondazione

Per la verifica strutturale e geotecnica della fondazione  la normativa prevede di utilizzare come azioni sollecitanti i valori minori fra le seguenti quantità:

  • i momenti resistenti e i tagli resistenti dei pilastri che scaricano sulla struttura di fondazione;
  • le sollecitazioni provenienti dagli elementi soprastanti amplificate di un γRd pari 1.1 per Classe di duttilità Bassa e 1.3 per Classe di duttilità Alta;
  • le sollecitazioni provenienti dall’analisi sismica della struttura in campo elastico, ovvero eseguita con un fattore di struttura pari a 1.

Le fondazioni dovranno essere progettate per rimanere in campo elastico. Un’ultima nota non meno importante che riguarda la modellazione e il calcolo delle strutture di fondazione riguarda la massa sismica della struttura di fondazione. Se esegui l’Analisi Dinamica Modale non dovrai portare in conto la massa sismica della fondazione. La massa della fondazione infatti non viene eccitata dai modi di vibrare della struttura. Pertanto se consideri nel tuo calcolo la massa sismica della fondazione rischi di non raggiungere il valore minimo dell’85% della massa partecipante richiesto dalle NTC2008 ed in tal caso il tuo calcolo non sarà valido (te ne ho parlato in questo post).

Conclusioni

L’Approccio 1 risulta essere più cautelativo nei riguardi dei parametri geotecnici del terreno e meno cautelativo per la resistenza del complesso fondazione-terreno. Ti conviene utilizzare quest’Approccio se c’è una maggiore incertezza sui parametri di resistenza del terreno.

L’Approccio 2 invece è meno cautelativo per i parametri geotecnici del terreno (non vengono ridotti), mentre invece risulta essere più cautelativo per la resistenza del complesso fondazione-terreno.

Eri a conoscenza dei due diversi Approcci della Normativa? Quale sceglieresti? Puoi farmelo sapere in un commento all’articolo. Se questo post ti è piaciuto puoi consigliarlo ai tuoi amici sul tuo social preferito o ai tuoi colleghi su LinkedIn cliccando sui tasti di condivisione social che trovi in fondo alla pagina.

Noi ci leggiamo al prossimo post.

Marco.