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6.4.3 Fondazioni su pali

Indice interno

Norma

Il progetto di una fondazione su pali deve comprendere la scelta del tipo di palo e delle relative tecnologie e modalità di esecuzione, il dimensionamento dei pali e delle relative strutture di collegamento, tenendo conto degli effetti di gruppo tanto nelle verifiche SLU quanto nelle verifiche SLE.

Le indagini geotecniche devono anche accertare l'effettiva realizzabilità e l'idoneità del tipo di palo.

In generale, le verifiche dovrebbero essere condotte a partire dai risultati di analisi di interazione tra il terreno e la fondazione costituita dai pali e dalla struttura di collegamento.

Nei casi di interazione non significativa: verifiche SLU e SLE condotte con riferimento ai soli pali, soddisfando ai §§ 6.4.3.1 e 6.4.3.2.

Nei casi di interazione significativa: verifiche SLU e SLE condotte con riferimento alla fondazione mista, soddisfando ai §§ 6.4.3.3 e 6.4.3.4.

In ogni caso, fra le azioni permanenti deve essere incluso il peso proprio del palo e l'effetto dell'attrito negativo, quest'ultimo valutato con i coefficienti \(\gamma_M\) del caso M1 della Tab. 6.2.II.

In presenza di azioni sismiche: rispettare i criteri di verifica di cui al § 7.11.5.3.2.

6.4.3.1 Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)

Devono essere presi in considerazione tutti i meccanismi di stato limite ultimo, sia a breve sia a lungo termine.

Stati limite ultimi delle fondazioni su pali: collasso per carico limite della palificata (assiali); collasso per carico limite della palificata (trasversali); collasso per carico limite di sfilamento nei riguardi dei carichi assiali di trazione; stabilità globale.

  • SLU di tipo geotecnico (GEO)
  • SLU di tipo strutturale (STR): raggiungimento della resistenza dei pali; raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali.

La stabilità globale deve essere verificata secondo la Combinazione 2 (A2+M2+R2) dell'Approccio 1, con i coefficienti delle Tab. 6.2.I e 6.2.II e della Tab. 6.8.I per le resistenze globali.

Le rimanenti verifiche devono essere effettuate seguendo l'Approccio 2 con la combinazione (A1+M1+R3), utilizzando le Tab. 6.2.I, 6.2.II, 6.4.II e 6.4.VI.

Per gli SLU di tipo strutturale (STR): il coefficiente \(\gamma_R\) non deve essere portato in conto.

6.4.3.1.1 Resistenze di pali soggetti a carichi assiali

Il valore di progetto \(R_d\) della resistenza si ottiene a partire dal valore caratteristico \(R_k\), applicando i coefficienti parziali \(\gamma_R\) della Tab. 6.4.II.

Tab. 6.4.II — Coefficienti parziali \(\gamma_R\) da applicare alle resistenze caratteristiche a carico verticale dei pali

Resistenza Simbolo Pali infissi (R3) Pali trivellati (R3) Pali ad elica continua (R3)
Base \(\gamma_b\) 1,15 1,35 1,30
Laterale in compressione \(\gamma_s\) 1,15 1,15 1,15
Totale (*) \(\gamma_t\) 1,15 1,30 1,25
Laterale in trazione \(\gamma_{st}\) 1,25 1,25 1,25

(*) Da applicare alle resistenze caratteristiche dedotte dai risultati di prove di carico di progetto.

La resistenza caratteristica \(R_k\) del palo singolo può essere dedotta da:

a) risultati di prove di carico statico di progetto su pali pilota (§ 6.4.3.7.1);

b) metodi di calcolo analitici, dove \(R_k\) è calcolata a partire dai valori caratteristici dei parametri geotecnici, oppure con l'impiego di relazioni empiriche che utilizzano direttamente i risultati di prove in sito;

c) risultati di prove dinamiche di progetto, ad alto livello di deformazione, eseguite su pali pilota (§ 6.4.3.7.1).

(a) Se il valore caratteristico della resistenza a compressione del palo, \(R_{c,k}\), o a trazione, \(R_{t,k}\), è dedotto dai corrispondenti valori \(R_{c,m}\) o \(R_{t,m}\) ottenuti elaborando i risultati di una o più prove di carico di progetto, il valore caratteristico è pari al minore dei valori ottenuti applicando al valore medio e al valore minimo delle resistenze misurate i fattori di correlazione \(\xi\) riportati nella Tab. 6.4.III:

\[R_{c,k} = \text{Min}\left\{\frac{(R_{c,m})_{media}}{\xi_1};\; \frac{(R_{c,m})_{min}}{\xi_2}\right\} \tag{6.4.1}\]
\[R_{t,k} = \text{Min}\left\{\frac{(R_{t,m})_{media}}{\xi_1};\; \frac{(R_{t,m})_{min}}{\xi_2}\right\} \tag{6.4.2}\]

Tab. 6.4.III — Fattori di correlazione \(\xi\) per la determinazione della resistenza caratteristica a partire dai risultati di prove di carico statico su pali pilota

Numero di prove di carico 1 2 3 4 ≥ 5
\(\xi_1\) 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00
\(\xi_2\) 1,40 1,20 1,05 1,00 1,00

(b) Con riferimento alle procedure analitiche o prove in sito, il valore caratteristico della resistenza è il minore dei valori ottenuti applicando i fattori di correlazione \(\xi\) della Tab. 6.4.IV:

\[R_{c,k} = \text{Min}\left\{\frac{(R_{c,cal})_{media}}{\xi_3};\; \frac{(R_{c,cal})_{min}}{\xi_4}\right\} \tag{6.4.3}\]
\[R_{t,k} = \text{Min}\left\{\frac{(R_{t,cal})_{media}}{\xi_3};\; \frac{(R_{t,cal})_{min}}{\xi_4}\right\} \tag{6.4.4}\]

Tab. 6.4.IV — Fattori di correlazione \(\xi\) per la determinazione della resistenza caratteristica in funzione del numero di verticali indagate

Numero di verticali indagate 1 2 3 4 5 7 ≥ 10
\(\xi_3\) 1,70 1,65 1,60 1,55 1,50 1,45 1,40
\(\xi_4\) 1,70 1,55 1,48 1,42 1,34 1,28 1,21

Deve essere prevista almeno una verticale di indagine per ciascun sistema di fondazione; ai fini del conteggio dei coefficienti \(\xi\), si considerano solo le verticali lungo le quali la singola indagine sia stata spinta ad una profondità superiore alla lunghezza dei pali.

(c) Se il valore caratteristico è dedotto dal valore \(R_{c,m}\) ottenuto elaborando i risultati di una o più prove dinamiche di progetto ad alto livello di deformazione, il valore caratteristico della resistenza a compressione è pari al minore dei valori ottenuti applicando i fattori di correlazione \(\xi\) della Tab. 6.4.V:

\[R_{c,k} = \text{Min}\left\{\frac{(R_{c,m})_{media}}{\xi_5};\; \frac{(R_{c,m})_{min}}{\xi_6}\right\} \tag{6.4.5}\]

Tab. 6.4.V — Fattori di correlazione \(\xi\) per la determinazione della resistenza caratteristica a partire dai risultati di prove dinamiche su pali pilota

Numero di prove di carico ≥ 2 ≥ 5 ≥ 10 ≥ 15 ≥ 20
\(\xi_5\) 1,60 1,50 1,45 1,42 1,40
\(\xi_6\) 1,50 1,35 1,30 1,25 1,25

6.4.3.1.1.1 Resistenza a carico assiale di una palificata

Per una palificata, la verifica della condizione [6.2.1] dovrà essere fatta in base alla resistenza caratteristica che risulta dalla somma delle resistenze caratteristiche dei pali. Devono essere valutate possibili riduzioni della resistenza disponibile per effetto di gruppo.

6.4.3.1.2 Resistenze di pali soggetti a carichi trasversali

Per la determinazione del valore di progetto \(R_{n,d}\) della resistenza di pali soggetti a carichi trasversali valgono le indicazioni del § 6.4.3.1.1, applicando il coefficiente parziale \(\gamma_t\) della Tab. 6.4.VI.

Tab. 6.4.VI — Coefficiente parziale \(\gamma_t\) per le verifiche agli stati limite ultimi di pali soggetti a carichi trasversali

Coefficiente parziale (R3)
\(\gamma_t = 1{,}3\)

Nel caso in cui la resistenza caratteristica \(R_{n,k}\) sia valutata a partire dalla resistenza \(R_{n,m}\) misurata nel corso di una o più prove di carico statico su pali pilota: è necessario che la prova sia eseguita riproducendo la retta di azione delle azioni di progetto.

Nel caso di metodi di calcolo analitici: i coefficienti della Tab. 6.4.IV devono essere scelti assumendo come verticali indagate solo quelle che consentano una completa identificazione del modello geotecnico di sottosuolo.

La resistenza sotto carichi trasversali dell'intera fondazione su pali deve essere valutata tenendo conto delle condizioni alla testa dei pali e di possibili riduzioni per effetto di gruppo.

6.4.3.2 Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE)

Devono essere presi in considerazione almeno i seguenti stati limite di esercizio:

  • eccessivi cedimenti o sollevamenti;
  • eccessivi spostamenti trasversali.

Specificamente, si devono calcolare i valori degli spostamenti e delle distorsioni nelle combinazioni caratteristiche previste per gli SLE, per verificarne la compatibilità con i requisiti prestazionali (condizione [6.2.7]). La geometria della fondazione deve essere stabilita tenendo opportunamente conto degli effetti di interazione tra i pali e considerando i diversi meccanismi di mobilitazione della resistenza laterale rispetto alla resistenza alla base, soprattutto in presenza di pali di grande diametro.

6.4.3.3 Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) delle fondazioni miste

Gli stati limite ultimi delle fondazioni miste si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali che compongono la fondazione stessa.

Le verifiche delle fondazioni miste devono essere effettuate con riferimento almeno ai seguenti stati limite, accertando che la condizione [6.2.1] sia soddisfatta per ogni stato limite considerato:

  • SLU di tipo geotecnico (GEO): collasso per carico limite (assiali); collasso per carico limite (trasversali); stabilità globale.
  • SLU di tipo strutturale (STR): raggiungimento della resistenza dei pali; raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali.

La stabilità globale deve essere verificata secondo la Combinazione 2 (A2+M2+R2) dell'Approccio 1.

Nel caso in cui il soddisfacimento della condizione [6.2.1] sia garantito dalla sola struttura di collegamento posta a contatto con il terreno secondo quanto indicato al § 6.4.2.1, ai pali può essere assegnata la sola funzione di riduzione e regolazione degli spostamenti.

Limitatamente alle azioni verticali, il soddisfacimento della condizione [6.2.1] può essere garantito portando in conto anche il contributo dei pali, ottenendo la resistenza di progetto \(R_d\) dalla somma delle resistenze caratteristiche dei pali, dividendo la resistenza totale per il coefficiente parziale di capacità portante (R3) riportato nella Tab. 6.4.I (§ 6.4.2.1).

6.4.3.4 Verifiche agli stati limite di esercizio (SLE) delle fondazioni miste

L'analisi di interazione tra il terreno e la fondazione mista deve garantire che i valori degli spostamenti e delle distorsioni siano compatibili con i requisiti prestazionali della struttura in elevazione (§§ 2.2.2 e 2.6.2), nel rispetto della condizione [6.2.7].

6.4.3.5 Aspetti costruttivi

Nel progetto si deve tenere conto dei vari aspetti che possono influire sull'integrità strutturale, sulla durabilità e sul comportamento dei pali, quali la distanza relativa, la sequenza di installazione, i problemi di refluimento e sifonamento nel caso di pali trivellati, l'addensamento del terreno nel caso di pali infissi, gli effetti della falda o di sostanze chimiche presenti nell'acqua o nel terreno sul conglomerato dei pali gettati in opera, la connessione dei pali alla struttura di collegamento.

La durabilità dei pali di fondazione deve essere valutata in relazione ai materiali posti in opera ed alle specifiche condizioni ambientali del sito di progetto.

6.4.3.6 Controlli d'integrità dei pali

In tutti i casi in cui la qualità dei pali dipenda in misura significativa dai procedimenti esecutivi e dalle caratteristiche geotecniche dei terreni di fondazione, devono essere effettuati controlli di integrità.

Il controllo dell'integrità deve interessare almeno il 5% dei pali della fondazione con un minimo di 2 pali.

Nel caso di gruppi di pali di grande diametro (\(d \geq 80\) cm): il controllo deve essere effettuato su tutti i pali di ciascun gruppo se i pali del gruppo sono in numero inferiore o uguale a 4.

6.4.3.7 Prove di carico

6.4.3.7.1 Prove di progetto su pali pilota

Le prove per la determinazione della resistenza del singolo palo devono essere eseguite su pali appositamente realizzati (pali pilota) identici, per geometria e tecnologia esecutiva, a quelli da realizzare.

Le prove di progetto devono essere spinte fino a valori del carico assiale tali da portare a rottura il complesso palo-terreno o comunque tali da consentire di ricavare diagrammi dei cedimenti significativi ai fini della valutazione della resistenza.

Il sistema di vincolo deve essere dimensionato per un valore del carico di prova non inferiore a 2,5 volte l'azione di progetto utilizzata per le verifiche agli SLE.

La resistenza del complesso palo-terreno è assunta pari al valore del carico applicato corrispondente ad un cedimento della testa pari al 10% del diametro nel caso di pali di piccolo e medio diametro (\(d < 80\) cm), non inferiore al 5% del diametro nel caso di pali di grande diametro (\(d \geq 80\) cm).

6.4.3.7.2 Prove in corso d'opera

Sui pali di fondazione devono essere eseguite prove di carico statiche per controllarne il comportamento sotto le azioni di progetto. Tali prove devono essere spinte ad un carico assiale pari a 1,5 volte l'azione di progetto utilizzata per le verifiche SLE.

In presenza di pali strumentati: il massimo carico assiale di prova può essere posto pari a 1,2 volte l'azione di progetto.

Il numero complessivo di prove non deve essere inferiore a:

  • 1 se il numero di pali è inferiore o uguale a 20;
  • 2 se il numero di pali è compreso tra 21 e 50;
  • 3 se il numero di pali è compreso tra 51 e 100;
  • 4 se il numero di pali è compreso tra 101 e 200;
  • 5 se il numero di pali è compreso tra 201 e 500;
  • il numero intero più prossimo al valore \(5 + n/500\), se il numero \(n\) di pali è superiore a 500.

Circolare

C6.4.3 Fondazioni su pali

I pali possono essere impiegati come fondazioni a sé stanti, come riduttori dei cedimenti di fondazioni superficiali estese e come elementi contribuenti alla capacità portante di fondazioni miste (piastre su pali).

L'interasse tra i pali deve essere stabilito in relazione alla funzione della palificata e del procedimento costruttivo. Di regola e salvo specifiche valutazioni, l'interasse minimo non deve essere inferiore a 3 volte il diametro del palo.

Le indagini geotecniche devono intendersi estese dal piano di campagna fino alla profondità significativa sotto la base dei pali (§ 6.4.1).

La resistenza caratteristica dei pali può essere dedotta da prove di carico su pali pilota, non utilizzabili nell'opera, come previsto al § 6.4.3.7.1 delle NTC; da metodi di calcolo analitici, basati sui valori caratteristici dei parametri geotecnici o su correlazioni empiriche con i risultati di prove in sito; da prove dinamiche di progetto, ad alto livello di deformazione, su pali pilota.

C6.4.3.1 Verifiche agli stati limite ultimi (SLU)

Le verifiche di stabilità globale dei pali devono essere effettuate seguendo l'Approccio 1 con la combinazione dei coefficienti parziali (A2, M2, R2) definiti dalle tabelle 6.2.I, 6.2.II e 6.8.I.

Per le altre verifiche agli stati limite ultimi finalizzate al dimensionamento geotecnico (carico limite della palificata nei riguardi di carichi assiali, trasversali e di sfilamento) le verifiche devono essere effettuate riferendosi all'Approccio 2 con i gruppi di coefficienti parziali (A1, M1, R3) definiti dalle tabelle 6.2.I, 6.2.II e 6.4.II e 6.4.VI.

C6.4.3.7 Prove di carico

L'applicazione del carico sul palo deve essere graduale e le modalità e durata della prova devono essere fissate sulla base delle caratteristiche meccaniche dei terreni. La misura degli spostamenti della testa del palo deve essere riferita a punti fissi non influenzati dalle operazioni di prova. Gli strumenti impiegati per le prove devono essere tarati e controllati.