In questo programma i pali sono aste monodimensionali che interagiscono col terreno sia in direzione dell'asse longitudinale che nella direzione trasversale. Il comportamento del terreno è può essere considerato elastico lineare o non lineare (in realtà il terreno è caratterizzato da una sensibile non linearità anche per bassi valori dei carichi sia assiali che trasversali). Per tener conto della non linearità del terreno la progettazione rigorosa dei pali sotto le azioni sismiche dovrebbe essere fatta con analisi non lineare dinamica al passo che tenga altresì conto della variazione della rigidezza dei pali in funzione della frequenza al passo. Poichè lo stato dell'arte nel campo della progettazione sismica corrente è quasi sempre ancorato all'analisi modale (quindi strettamente lineare) la normativa attuale si limita a consigliare (§ 7.2.6 NTC) la schematizzazione dei pali con vincoli viscoelastici caratterizzati da opportuna impedenza dinamica. Tale indicazione (nulla si dice al riguardo nelle Istruzioni per l'applicazione delle NTC) nonostante complichi notevolmente il calcolo sia per la difficoltà di stima dell'impedenza dinamica che per la necessità di svolgere l'analisi modale in campo complesso, non può che far riferimento ad un'analisi lineare e perciò molto approssimata per quanto sopra detto. Se poi si aggiunge la richiesta di adeguare la già evanescente impedenza dinamica al variare del livello deformativo (cioè in soldoni ridurre 'ingegneristicamente' i parametri elastici di rigidezza e smorzamento) e di tener conto dell'interazione inerziale, cinematica e tra pali in gruppo appare piuttosto arduo il cimentarsi con il calcolo dei pali.
Figura 15.1 - Palo come trave alla Winkler
Si è scelto, pertanto, di semplificare il calcolo dei pali schematizzandoli, ai fini del calcolo dell'intera stuttura di fondazione, con rigidezze lineari o non lineari di tipo statico applicabili a quasiasi nodo K appartenente al piano di fondazione come indicato infigura 15.1. Un primo modello di calcolo dei pali previsto in programma (da assegnare nei Dati Generali) è quello lineare elastico caratterizzato dal palo singolo immerso in un terreno stratificato (o anche uniforme e omogeneo) e dal fusto del palo suddiviso in piccoli conci nei cui nodi sono applicate delle molle lineari alla Winkler che traducono la reazione elastica del terreno; il coeff. di winkler Kh può essere costante o linearmente variabile all'interno del singolo strato di terreno. Sempre nel caso di comportamento elastico lineare del terreno la rigidezza assiale non viene invece valutata mediante lo stesso schema discretizzato a causa della aleatorietà dei parametri da utilizzare per valutare le molle assiali da applicare ai conci; si è preferito utilizzare la formulazione condenzata della rigidezza assiale formulata da Randolph-Wroth-Fleming (1992) basata sia sulla stima della variazione del modulo elastico del terreno lungo il fusto sia su altri parametri (cfr. § 3.3 di questo manuale)..
Nei Dati Generali è anche prevista una modellazione non lineare dell'interazione (sia trasversale che assiale) palo-terreno che fa riferimento alle curve di trasferimento p-y, t-z. In questo caso le singole molle discretizzate di fig. 15.1 seguono una legge di comportamento sia in senso orizzontale (p-y) che verticale (t-z) di tipo non lineare. Questa modellazione si presta per una migliore valutazione delle deformazioni e degli sforzi nel caso di combinazioni sismiche (cioè in presenza di forti azioni orizzontali sui pali).
Un ultimo tipo di modellazione prevede la non linearità solo in direzione assiale a partire dalla curva carico-cedimento ottenuta a mezzo di prove dirette su pali (metodo dell'iperbole di Chin). Questa modellazione è particolarmente indicata per una migliore valutazione dei cedimenti assiali nelle combinazioni di esercizio SLE anche mettendo in conto gli effetti delle interazioni assiali tra i pali (tramite l'apposita casella di scelta nei Dati Generali).
In figura 15.1 è mostrata una delle possibili tipologie di pali in terreno stratificato che possono essere assegnate nell'apposito archivio (§ 2.2.21) relativo ai pali in mezzo stratificato lineare alla Winkler. Per inserire il palo nella struttura basta selezionare la voluta tipologia in corrispondenza del singolo nodo di fondazione nella tabella Nodi_Pilastri (§ 2.2.5). Tra i dati tipologici oltre alla lunghezza L del palo misurata come differenza di quota tra il nodo K e l'estremità inferiore del palo, vanno indicati lo spessore S della testata (platea, plinto o trave di colegamento) considerata come concio rigido, l'eventuale distacco D tra la testata ed il terreno (o spessore di uno strato superficiale inconsistente di terreno), la sezione trasversale (circolare in c.a. o tubolare in acciaio) preventivamente inserita nell'archivio sezioni travi-pali (§ 2.2.17). Vanno inoltre inseriti le resistenze di progetto del palo per carichi assiali e trasversali da calcolarsi a parte ad esempio mediante gli appositi programmi di servizio "Carico limite assiale palo trivellato", "Carico limite di micropalo",, "Carico limite laterale (Broms)" descritti nel Capitolo 4 di questo manuale.
In questo programma la verifica strutturale dei pali nelle combinazioni sismiche viene condotta prevedendo, per essi, sempre un comportamento non dissipativo e, pertanto, il limite massimo di sollecitazione del palo è costituito dal momento di primo snervamento. Non sono, di conseguenza, previste zone dissipative nei pali nè i conseguenti dettagli di calcolo e di armatura elencati nel § 7.2.5 nell'ipotesi di comportamento dissipativo.
E' anche possibile assegnare una inclinazione rispetto alla verticale del palo fornendo le eccenticità dX, dY della punta del palo stesso (nella scheda nodi). In zona sismica l'impiego dei pali inclinati è da evitare e comunque comporta obbligatoriamente un'analisi di interazione sismica fondazioni-terreno non prevista in questo programma (§ 7.2.5 NTC). Deve essere inoltre evitato l'uso contestuale di fondazioni su pali con fondazioni superficiali: in una tale eventualità il programma interrompe l'esecuzione del calcolo in quanto i nodi di attacco delle fondazioni superficiali (travi su suolo elastico, plinti superficiali, platea) sono per ipotesi vincolati con vincolo fisso nel piano orizzontale a differenza dei pali i cui spostamenti nel piano orizzontale della fondazione devono essere liberi. Il sistema di fondazione deve essere dotato di elevata rigidezza estensionale (punto 7.2.1 NTC): è quindi importante che le strutture di collegamento tra tutti i pali possano considerasi appartenenti ad un unico piano rigido (circostanza da imporre nella scheda dei 'dati di piano' [§ 2.2.4]). Il programma consente comunque la possibilità di effettuare il calcolo anche nell'ipotesi di piano di fondazione deformabile nel solo caso di palificate.
Il programma fornisce inoltre una soluzione semplificata per il calcolo delle fondazioni miste (cfr. § 3.4) utilizzando per la stima dell'interazione pali-platea il metodo dei coefficienti d'influenza per la valutazione dell'interazione assiale tra i pali.
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