1 MODELLAZIONE E NOVITA' > 1.13 Terreno di fondazione

La precisa responsabilità del progettista nella caratterizzazione e modellazione geotecnica del terreno di fondazione è una delle più importanti novità delle NTC (§ 6.2.2 NTC). Al progettista strutturale (e non al geologo che eventualmente esegue le indagini geotecniche) è demandata la definizione del piano delle indagini volte alla determinazione dei parametri geotecnici visti non come entità valutabili oggettivamente ma come "stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato".

Il problema dell'interazione terreno-fondazioni-sovrastruttura è uno dei più complessi nell'analisi strutturale specie se riferito all'analisi sismica. Le notevoli incertezze sulla valutazione dei cedimenti differenziali in fondazione e dei connessi possibili gravi danneggiamenti nelle strutture in elevazione devono indurre ad adottare strutture di fondazione adeguatamente rigide a flessione e taglio; condizione questa espressamente prevista per la progettazione sismica nel § 7.2.1 delle NTC. In particolare il requisito della robustezza delle fondazioni superficiali in zona sismica è inoltre evidenziato nel § 7.2.5 NTC in cui si richiede che tali fondazioni debbano essere progettate per rimanere in campo elastico.

Il modello di interazione scelto per questo programma consiste nel calcolare unitariamente le strutture in elevazione e quelle di fondazione adottando il modello di Winkler per schematizzare l'interazione terreno-fondazione. Lo scopo di questa scelta consiste nel voler cogliere principalmente gli effetti sulla struttura in elevazione (in termini di sforzi e spostamenti) dovuti alle rotazioni alla base dei pilastri e sopratutto delle pareti di taglio. La redistribuzione degli sforzi prodotta invece dai cedimenti differenzali verticali, di cui il modello tiene implicitamente conto, è in realtà poco realistica e la sua entità viene molto ridotta dalla prescritta adozione di fondazioni flessionalmente rigide.

L'esecuzione dell'analisi modale considerando interagente il terreno (modellato alla Winkler) comporta una riduzione delle azioni sismiche sulla sovrastruttura tanto più sensibile quanto più basso è il valore assunto per il coefficiente di sottofondo kw. Questa considerazione potrebbe rendere opportuna una doppia verifica della struttura da effettuare utilizzando i valori minimi e massimi dei coefficienti kw ed operando quindi per inviluppo.

In zona sismica è inoltre importante, ai fini della definizione dell'azione sismica di progetto, definire anche la categoria di sottosuolo (A, B, C, D, S1, S2) sulla base dei valori della Velocità equivalente Vs,30 secondo le precise indicazioni del § 3.2.2 delle NTC.

Da quanto detto risulta evidente l'importanza (specie nelle combinazioni SLE) di una accurata definizione del valore del coefficiente kw di Winkler il cui valore va stimato non solo in base al tipo di terreno ma anche alla forma dell'impronta della fondazione ed al livello di deformazione stante la marcata non linearità di comportamento dei terreni. A tale scopo è stato predisposto un programma di servizio che, attraverso il calcolo dei cedimenti elastici immediati effettuato con il metodo di Koenig e Sherif (vedi cap. 9 di [7]), valuta kw come rapporto tra la pressione di contatto ed il cedimento medio. I parametri richiesti per il calcolo sono la forma dell'impronta della fondazione (quadrata, rettangolare, nastriforme), la rigidezza della fondazione (deformabile o infinitamente rigida), il modulo di elasticità Es del terreno ed il coefficiente m di poisson dei vari strati di terreno fino alla profondità pari a circa la dimensione del plinto (o della platea se molto rigida) o pari a 2 volte la dimensione trasversale della trave. Il modulo elastico va ricavato dalle indagini assumendo il suo valore secante in corrispondenza del livello di pressioni previsto (per tener conto della non linearità della curva carico-cedimento del terreno).

Per la determinazione di kw si sconsiglia vivamente di utilizzare il metodo della prova di carico sulla piastra standard (con lato pari a 30 cm) in quanto tale indagine è valida solo per il terreno immediatamente sottostante la piastra, non tenendo conto delle variazioni nell'intero spessore significativo di terreno interessato dalle deformazioni (funzione delle dimensioni dell'impronta come sopra indicato).

Utilizzando valori attendibili del coefficiente di sottofondo i cedimenti calcolati dal programma nelle combinazione di esercizio (SLE) nei nodi del piano di fondazione possono già considerarsi una stima dei cedimenti elastici da confrontare con quelli compatibili (rispetto alle strutture in elevazione) assunti per le verifiche in esercizio.

Il programma non effettua invece il calcolo dei cedimenti di consolidazione dei terreni argillosi che possono essere calcolati separatamente mediante un apposito programma di servizio allo scopo di operare la verifica dei cedimenti allo SLE.