I pali ad elica utilizzano le proprietà della vite per creare un forte contrasto sia alle azioni esterne di compressione che di trazione. Sono costituiti da un fusto tubolare cilindrico in acciaio ad alta resistenza, armato con viti elicoidali e dotati di punta di perforazione.
L’avanzamento nel terreno alla profondità desiderata avviene attraverso un processo di “avvitatura”, contemporaneamente alla rotazione, viene applicata sulla testa del palo un’azione di compressione. Durante questa fase viene controllata la portanza del palo.
EQUAZIONE GENERALE DELLA CAPACITÀ PORTANTE
Il calcolo della capacità portante dei pali ad elica segue la trattazione teorica del carico limite di una fondazione superficiale, “tarando in modo opportuno i coefficienti di profondità” secondo la formulazione proposta dal Terzaghi:
qult = c’·Nc + γ’· D·Nq + 0.5· γ’·B·Nγ
Dove:
qult= capacità portante;
c’= coesione efficace;
γ’= peso unità di volume efficace, nel caso di terreno sottofalda;
D= approfondimento dell’elica rispetto al piano campagna;
B= diametro dell’elica;
Nc, Nq, Nγ= fattori di capacità portante.
Alla trattazione teorica si fanno le seguenti assunzioni:
Il diametro dell’elica B e il termine 0.5·γ’·B·Nγ vengono trascurati;
Il calcolo del fattore di capacità portante Nc, in condizioni sature, si determina attraverso la formulazione di Skempton (1951)
Nc=6 (1+0.2 ·D/B)< 9
In condizioni sature si attribuiscono φ’=0 ed Nq=1 , negli altri casi Nq si determina da espressioni funzionali di φ;
Si trascura il contributo dovuto all’ attrito laterale lungo il fusto, si considera solo la capacità portante fornita dall’elica,
Va sempre verificata la resistenza strutturale del palo fornita dal costruttore, sia in condizioni di trazione che di compressione.
CAPACITÀ PORTATE IN TERMINI DI TENSIONI TOTALI
Nei terreni coesivi, la capacità portate si determina dalla seguente relazione:
QH= AH ·Nc ·su
Dove:
QH= capacità portante a compressione;
su= coesione non drenata;
AH= area effettiva del piatto dell’elica.
CAPACITÀ PORTATE IN TENSIONI EFFICACI
Nei terreni a grana grossa, la portanza della singola elica si ottiene dall’ equazione:
QH= AH ·(σ’vo ·Nq+0.5 ·γ’ ·B ·Nγ)
Dove:
QH= capacità portante a compressione;
σ’vo = tensione efficace alla profondità D (γ’·D);
Nq, Nγ= fattori di capacità portante;
B= diametro dell’elica;
γ’= peso unità di volume del terreno alleggerito (se in falda);
AH= area effettiva del piatto dell’elica.
Il fattore Nq si calcola dalla relazione di Fang & Winterkorn (1983):
Nq = 0.5· (12·φ’)(φ’/54)
Sostituendo Nq nell’espressione generale e trascurando il termine 0.5·γ’·B·Nγ, si ricava la seguente espressione semplificata:
QH= 0.5· AH· [σ’vo · (12·φ’)(φ’/54)]
CALCOLO DELLA CAPACITÀ PORTANTE DI UN SISTEMA MULTIELICA
La capacità portante di un sistema multielica, in trazione o compressione, dipende dalla geometria del palo, dal numero di eliche e dalla loro spaziatura. La spaziatura ottimale può essere determinata dalla seguente formula empirica: spaziatura (3-4 volte) diametro del’elica.
La capacità portante di un sistema multielica si ottiene dalla somma delle resistenze a compressione sulle singole eliche.
QM = ΣQH
Dove:
QM= capacità totale del sistema;
QH= capacità portante della singola elica.
Reference
Dr. Alan J. Lutenegger, P.E., F. ASCE for International Society for Helical Foundations (ISHF)
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