Lo step finale di un calcolo strutturale prevede il progetto/verifica delle strutture di fondazione e la verifica geotecnica del complesso fondazione-terreno. Nell’articolo di oggi ti parlo dei due differenti Approcci (Approccio 1 e Approccio 2) proposti dalla Normativa Tecnica per il calcolo e la verifica delle strutture di fondazione. 

Nel seguito del post ti spiego perché occorrono due diversi Approcci per la verifica delle fondazioni superficiali, cosa cambia fra l’Approccio 1 e l’Approccio 2 e come scegliere quale approccio utilizzare. Il contenuto di questo post è aggiornato alle prescrizioni delle NTC2018 e della Circolare 2019. Scoprirai cosa è cambiato fra le ultime NTC2018 e le precedenti NTC2008.

verifica geotecnica: approccio 1 e 2

Come al solito le prescrizioni normative riguardanti uno specifico argomento sono contenute in diversi paragrafi di diversi capitoli del testo della Normativa Tecnica. Come se non bastasse, le prescrizioni sono divise fra due testi differenti: le Norme Tecniche e la Circolare esplicativa. Per un tecnico del settore costruzioni non è per niente agevole individuare rapidamente tutte le prescrizioni normative riguardanti uno specifico aspetto della progettazione.

Per questo motivo ho preparato per te un Focus Normativo in formato PDF in cui troverai tutti gli estratti dei paragrafi delle NTC2018 e della Circolare 2019 inerenti le prescrizioni sull’utilizzo dell’Approccio 1 e 2 per il progetto e la verifica geotecnica delle fondazioni superficiali. Ho raccolto per te tutte le prescrizioni della Normativa e della Circolare sull’argomento in un unico documento, veloce e comodo da consultare. All’interno del Focus Normativo troverai evidenziate tutte le parole chiave che ti permetteranno di individuare in maniera rapida le prescrizioni attinenti l’argomento. Potrai scaricare gratuitamente il Focus Normativo PDF più avanti, continua a leggere.

Verifica geotecnica: i coefficienti parziali delle NTC2018

La differenza sostanziale fra l’Approccio 1 e l’Approccio 2 proposti dalle NCT2018 per la verifica geotecnica di fondazioni superficiali sta nell’utilizzo di diversi gruppi di coefficienti parziali. La Normativa Tecnica prevede tre tipologie di coefficienti parziali indicati con tre differenti sigle:

  • “A” per l’amplificazione delle azioni;
  • “M” per la riduzione della resistenza dei materiali;
  • “R” per le verifiche agli Stati Limite.

Ma la distinzione non finisce qui. Ciascuna lettera è affiancata da un numero che individua diverse famiglie di coefficienti parziali per ciascuna tipologia:

  • Azioni: A1 oppure A2;
  • Materiali: M1 oppure M2;
  • Resistenze: R1, R2, oppure R3.

I valori assunti dai coefficienti parziali per l’amplificazione delle azioni sono elencati nella tabella 6.2.I delle NTC2018 che ti riporto di seguito:

verifica geotecnica: Coefficienti A
Tabella 6.2.I – NTC2018

I coefficienti parziali per la riduzione della resistenza dei materiali M1 e M2 riducono i parametri geotecnici del terreno. I coefficienti della famiglia R invece vengono utilizzati nella verifica per carico limite riducendo la capacità portante del complesso fondazione-terreno e nella verifica a scorrimento. Te li riporto di seguito.

verifica geotecnica: coefficienti M R
Tabelle 6.2.II, 6.4.I, 6.8.I – NTC2018

Verifica geotecnica: differenze con le vecchie NTC2008

Nelle precedenti NTC2008 le colonne dei coefficienti parziali per le azioni della famiglia (A1) e della famiglia (A2) riportavano sotto la sigla due differenti nomenclature: STR e GEO.  I coefficienti della colonna (A1) STR venivano utilizzati per dimensionare l’armatura degli elementi strutturali e per eseguire la verifica di resistenza strutturale. I coefficienti della colonna (A2) GEO venivano utilizzati per eseguire la verifica geotecnica del complesso fondazione-terreno per carico limite, scorrimento e stabilità globale. Nelle nuove NTC2018 le sigle STR e GEO legate alle colonne A1 e A2 sono state rimosse.

Un’altra differenza sta nel coefficiente γG2 per azioni favorevoli, che passa da 0 a 0.80 con le nuove NTC2018.

verifica geotecnica: tabella ntc2008
Tabella 6.2.I – NTC2008

I coefficienti delle colonne M1 e M2 sono rimasti invariati. Per le resistenze il γR della colonna R2 assume un unico valore 1.1 in quanto verrà utilizzata solo per le verifiche di stabilità globale nel caso la fondazione superficiale si trovi su un pendio. 

verifica geotecnica: tabelle ntc2008
Tabella 6.2.II e 6.4.I delle NTC2008

Due strade differenti: Approccio 1 o Approccio 2

Ora che ti sono noti i diversi coefficienti parziali previsti dalla Normativa Tecnica, non ci resta che vedere quali di questi vengono utilizzati nei diversi approcci per la verifica delle fondazioni.

Approccio 1: combinazione 1 e 2

Per l’Approccio 1 la Normativa prescrive un’ulteriore diversificazioneL’Approccio 1 infatti prevede due diverse combinazioni:

  • Approccio 1 – Combinazione 1: utilizza i coefficienti della colonna A1 + M1 + R1.
  • Approccio 1 – Combinazione 2: utilizza i coefficienti della colonna A2 + M2 + R2.  

Nota: il segno “+” non indica la somma dei coefficienti, ma sta a significare che per le azioni si useranno i coefficienti della famiglia A1 o A2, per i materiali quelli della famiglia M1 o M2 e per le resistenze quelli della famiglia R1, R2 o R3.

Approccio 2

L’Approccio 2 invece prevede un’unica combinazione che utilizza i coefficienti della colonna A1 + M1 + R3.

Verifica geotecnica: quale strada prendere?

verifica geotecnica: quale strada prendere

Come hai potuto vedere gli Approcci 1 e 2 chiamano in gioco diverse famiglie di coefficienti parziali. A questo punto la domanda è: quale Approccio scegliere? Le NTC2018 lo specificano al paragrafo 6.4.2.1.

Le verifiche devono essere effettuate almeno nei confronti dei seguenti stati limite:

SLU di tipo geotecnico (GEO)

  • collasso per carico limite dell’insieme fondazione-terreno;
  • collasso per scorrimento sul piano di posa;
  • stabilità globale.

SLU di tipo strutturale (STR)

  • raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali.

Le verifiche devono essere effettuate applicando la combinazione (A1+M1+R3) di coefficienti parziali prevista dall’Approccio 2. Nelle verifiche nei confronti di SLU di tipo strutturale (STR), il coefficiente γR non deve essere portato in conto.

Nel caso di fondazioni posizionate su o in prossimità di pendii naturali o artificiali deve essere effettuata la verifica anche con riferimento alle condizioni di stabilità globale del pendio includendo nelle verifiche le azioni trasmesse dalle fondazioni. La verifica di stabilità globale deve essere effettuata secondo la Combinazione 2 (A2+M2+R2) dell’Approccio 1.

Estratto dal paragrafo 6.4.2.1 delle NTC2018

La Circolare esplicativa consiglia di utilizzare l’Approccio 2 sia per la verifica strutturale della fondazione (STR) che per la verifica geotecnica (GEO). Ti riporto di seguito l’estratto della Circolare (lo troverai evidenziato nel Focus Normativo PDF):

Nelle verifiche di sicurezza rispetto agli stati limite ultimi strutturale e geotecnico, la Norma individua per ogni opera e per ogni stato limite l’approccio progettuale a cui fare riferimento, privilegiando per quanto possibile l’Approccio 2, anche per la semplificazione conseguente all’impiego di una sola combinazione di coefficienti di sicurezza parziali, così come riportato nelle NTC.

par. C6.2.4.1 della Circolare 2019 

La verifica geotecnica in sintesi

Se la fondazione superficiale che stai progettando e verificando non si trova su un pendio o in sua prossimità, allora potrai utilizzare solo l’Approccio 2 che prevede i coefficienti A1+M1+R3. Utilizzando tali coefficienti, le azioni verranno amplificate con i coefficienti della colonna A1. I parametri geotecnici del terreno non subiranno alcuna riduzione in quanto i coefficienti della colonna M1 sono tutti unitari. Per la verifica a carico limite e scorrimento dovrai utilizzare i coefficienti della colonna R3 per ridurre il valore del carico limite del complesso fondazione-terreno e la resistenza a scorrimento.  

Se la fondazione superficiale si trova in prossimità di un pendio o su di esso, dovrai eseguire anche la verifica di stabilità globale. Per questa verifica la Normativa prescrive di utilizzare l’Approccio 1, combinazione 2 che prevede di utilizzare i coefficienti A2+M2+R2. In tal caso dovrai eseguire nuovamente il calcolo della sovrastruttura per determinare le sollecitazioni in fondazione. Le azioni andranno amplificate con i coefficienti della colonna A2, che sono diversi da quelli della colonna A1. I parametri geotecnici del terreno andranno ridotti con i coefficienti della colonna M2 che non sono più tutti unitari come accadeva per la colonna M1. La resistenza per stabilità va ridotta utilizzando il coefficiente γR = 1.1 della colonna M2.

Verifica geotecnica: sollecitazioni in fondazione

Per la verifica strutturale e geotecnica della fondazione  la normativa prevede di utilizzare come azioni sollecitanti i valori minori fra le seguenti quantità:

  • i momenti resistenti e i tagli resistenti dei pilastri che scaricano sulla struttura di fondazione;
  • le sollecitazioni provenienti dagli elementi soprastanti amplificate di un γRd pari 1.1 per Classe di duttilità Bassa e 1.3 per Classe di duttilità Alta;
  • le sollecitazioni provenienti dall’analisi sismica della struttura in campo elastico, ovvero eseguita con un fattore di comportamento (ex fattore di struttura nelle NTC2008) pari a 1.

Le fondazioni dovranno essere progettate per rimanere in campo elastico. Un’ultima nota non meno importante per la modellazione e il calcolo delle strutture di fondazione riguarda la massa sismica della struttura di fondazione. Se esegui l’Analisi Dinamica Modale non dovrai portare in conto la massa sismica della fondazione. La massa della fondazione infatti non viene eccitata dai modi di vibrare della struttura. Pertanto se consideri nel tuo calcolo la massa sismica della fondazione rischi di non raggiungere il valore minimo dell’85% della massa partecipante richiesto dalle NTC2018 ed in tal caso il tuo calcolo non sarà valido.

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E’ giunto il momento di scaricare il Focus Normativo in formato PDF. Ho raccolto per te tutte le prescrizioni della Normativa Tecnica e della Circolare sull’argomento di questo post in unico documento PDF scaricabile gratuitamente. Potrai consultarlo quando avrai bisogno di eseguire la verifica strutturale e geotecnica di fondazioni superficiali, ripassando velocemente le prescrizioni normative sull’argomento. Compila i campi qui sotto, riceverai all’istante un’email contenente il link per eseguire il download.

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Conclusioni

Spero che quest’articolo ti abbia aiutato a fare chiarezza sui due Approcci proposti dalla Normativa Tecnica. In sintesi l’Approccio 2 è meno cautelativo nei confronti dei parametri geotecnici del terreno (i coefficienti parziali γM sono tutti unitari), mentre risulta essere più cautelativo per la resistenza del complesso fondazione-terreno (capacità portante ridotta per γR=2.3, resistenza a scorrimento ridotta per γR=1.1). L’Approccio 1 combinazione 2 risulta essere invece più cautelativo nei riguardi dei parametri geotecnici del terreno e meno cautelativo per l’amplificazione delle azioni. Dovrai utilizzare quest’Approccio se c’è bisogno della verifica di stabilità globale della fondazione.

Eri a conoscenza dei due diversi Approcci proposti dalla Normativa per la verifica geotecnica delle fondazioni? Puoi farmelo sapere in un commento qui sotto. Spero che quest’articolo e il Focus Normativo in allegato ti siano stati utili. Se questo post ti è piaciuto puoi consigliarlo ai tuoi amici su Facebook o ai tuoi colleghi su Linkedin cliccando sui tasti di condivisione che trovi in fondo alla pagina.

Noi ci leggiamo al prossimo post.

Marco.


Articolo pubblicato il 7/8/2017, aggiornato in data 8/7/2019

Verifica geotecnica fondazioni: approccio 1 o 2? Quale scegliere
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