Di seguito vengono descritti i criteri di calcolo adottati nel software, che permettono il dimensionamento e la verifica delle opere provvisionali necessarie allo scavo di pozzi in terreni stratificati. Il programma di calcolo permette di valutare la spinta esercitata sulle pareti di scavo di pozzi di fondazione in terreni argillosi saturi in accordo a soluzioni semi-empiriche riportate ad esempio in Terzaghi & Peck (1948) e in NAVFAC DM-7 Design Manual (1971).
Stima delle spinte esercitate dal terreno
Una valutazione della spinta esercitata sulle pareti di scavo di pozzi di fondazione in terreni argillosi saturi risulta estremamente difficile venendo quest'ultima a dipendere da numerosi fattori, fra i quali possono essere annoverati:
•il tempo (t1) che intercorre fra lo scavo e l'inserimento degli elementi strutturali; quanto maggiore è (t1) tanto minore risulta la spinta sull'elemento strutturale; ovviamente ciò va a scapito di un rigonfiamento e quindi di un peggioramento delle caratteristiche del materiale circostante le pareti del pozzo;
•il tempo (t2) intercorso tra l'inserimento degli elementi strutturali e il getto di riempimento; quanto minore è (t2) tanto minori sono le spinte che l'elemento strutturale deve sostenere;
•la deformabilità degli elementi strutturali;
•le caratteristiche del terreno circostante le pareti del pozzo (grado di cementazione, coefficiente di permeabilità, caratteristiche di resistenza, ecc.).
Metodi di calcolo teorici che tengano conto degli aspetti sopra indicati risultano piuttosto complessi e pertanto, considerata la provvisorietà dei sostegni, poco utilizzati.
Nella pratica corrente si fa normalmente riferimento a soluzioni semi-empiriche riportate ad esempio in Terzaghi & Peck (1948) e in NAVFAC DM-7 Design Manual (1971). Tale spinta può essere ricavata sulla base di quanto riportato in Figura 11.
Figura 11. Spinta delle terre in condizioni drenate agente su pareti di sostegno multi-ancorate in terreni privi di coesione
In prima approssimazione può essere mantenuta la soluzione indicata in Figura 10, introducendo però nel calcolo coefficienti di spinta attiva equivalenti (ka*) valutabili nel modo seguente:
pa = ka,φ × γ’t × H - c'× ka,c
ka* = pa / (γ’t × H)
dove:
pa = spinta attiva agente a fondo scavo (in kPa)
ka,φ = coefficiente di spinta attiva (Mueller-Breslau)
ka,c = 2 · (ka,φ)0.5 = coefficiente di spinta attiva (-)
c' = coesione reale o apparente (in kPa)
γ’t = peso di volume sommerso (kN/m3)
Per quanto riguarda la spinta dell'acqua, tenuto conto del fatto che le pareti di scavo risultano non impermeabili e che quindi non impediscono totalmente i moti di filtrazione, si può fare riferimento a quella idrostatica ridotta di circa il 30%.
Criteri per il dimensionamento delle centine e della coronella di sostegno (micropali)
Note le spinte agenti radialmente sulle pareti di scavo dei pozzi di fondazione, la sezione delle centine e gli interassi possono essere valutati sulla base della seguente espressione:
ice × R × kd × kas σh ≤ Ace × fy
essendo:
ice = interasse centine (m)
R = raggio del pozzo (m)
σh = spinta agente sulle pareti del pozzo (kPa)
kd = coefficiente amplificativo del fronte di spinta (normalmente 1.5 D) (-)
kas = coefficiente amplificativo, che tiene conto della possibile asimmetria delle pressioni orizzontali e della indeterminatezza nella valutazione delle pressioni stesse (-)
Ace = area della sezione delle centine (m2)
fy = tensione di snervamento (MPa)
Nel caso in cui sia presente uno spessore significativo di spritz-beton il calcolo delle sollecitazioni dell'insieme centina-spritz è eseguito con riferimento all'area ideale, ragguagliata al calcestruzzo. Nel programma di calcolo allegato si è fatto riferimento ad un coefficiente di omogeneizzazione n=10.
Il massimo momento flettente nella sezione dell’elemento costituente la coronella di sostegno (micropalo/palo) è stimato secondo la seguente espressione:
M = (ice × ice × i × σh)/α
ove:
M = momento flessionale di una trave di lunghezza pari all'interasse delle centine, incastrata agli estremi (kN)
i = interasse dei micropali/pali (m)
α = coefficiente funzione del tipo di incastro dei micropali
ice = interasse centine (m)
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