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Fondazioni

05BAIMX

A.A. 2020/21

2020/21

Fondazioni

Il corso fornisce all’allievo gli strumenti necessari per affrontare l’analisi e il dimensionamento delle strutture di fondazione più ricorrenti, quali sono le fondazioni dirette (plinti, travi rovesce, platee di fondazione) e le fondazioni profonde su pali, nonché il dimensionamento delle opere di sostegno rigide (muri di sostegno) e delle opere di sostegno flessibili (paratie, berlinesi, palancolate...). Obiettivo del corso è mettere lo studente in grado di: • valutare la capacità portante di una fondazione diretta, prevederne i cedimenti in esercizio ed eseguirne il dimensionamento strutturale; • valutare gli effetti, sulle fondazioni continue, dell’interazione struttura-fondazione-terreno; • conoscere le tecniche e le problematiche connesse alla realizzazione dei pali di fondazioni; • calcolare il carico limite assiale di un palo e stimare gli spostamenti e le sollecitazioni indotte da sforzi assiali e trasversali all’asse; • valutare gli effetti di interazione tra i pali e analizzare il comportamento di una palificata; • valutare le azioni e le resistenze agenti sulle diverse opere di sostegno, in funzione della tipologia, delle condizioni di vincolo, della natura del terreno e delle condizioni al contorno, ed effettuarne il dimensionamento geotecnico e strutturale.

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The course provides the tools necessary for the analysis and design of the most common foundation structures, such as shallow (footings, beams, mats) and deep foundations (piles). The design of retaining walls (gravity and cantilever walls), diaphragms and sheet-piles is also introduced . During the course, the students will learn: - to evaluate the bearing capacity and settlements of shallow foundations and to make the structural design of pad foundations; - to evaluate the effects of soil-structure interaction on structural response (with special reference to mats and beams foundations), - the main techniques that can be adopted in the construction of foundation piles and the related problems; - to determine the axial capacity of single piles; - to evaluate the displacements and stresses induced on a single pile by axial and lateral loads; - to analyze the behavior of pile-foundations, taking into account the interaction effects; - to evaluate active and passive earth thrust against retaining walls and design the different earth retaining structures.

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L’obiettivo delle lezioni teoriche è di fornire i concetti teorici e gli strumenti tecnico-scientifici necessari alla progettazione delle opere geotecniche più importanti. Al termine del corso, i risultati di apprendimento attesi sono: • la capacità di individuare la tipologia di fondazione più idonea alle caratteristiche del deposito e della struttura in elevazione e ai requisiti di progetto; • l’acquisizione delle nozioni e delle competenze necessarie al dimensionamento geotecnico e strutturale delle fondazioni dirette e profonde; • la conoscenza delle tecniche e delle problematiche costruttive dei pali di fondazioni e delle relative tecniche di controllo; • l’acquisizione delle nozioni e delle competenze necessarie al dimensionamento geotecnico e strutturale delle opere di sostegno più ricorrenti. L’obiettivo delle esercitazioni è l’applicazione pratica dei concetti e delle nozioni apprese nel corso delle lezioni, approfondendo alcuni aspetti specifici relativi agli argomenti trattati nelle lezioni teoriche, e lo stimolo, per lo studente, a sviluppare le capacità progettuali necessarie per il dimensionamento geotecnico delle strutture geotecniche più ricorrenti, quali le fondazioni superficiali e profonde e le principali opere di sostegno.

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The expertise to be gained during the course includes: - the capacity of identifying the most appropriate type of foundation to carry the load of a given structure resting on a deposit with given geotechnical characteristics; - the skills needed for the geotechnical and structural design of shallow and deep foundations and of retaining walls; - knowledge of the main construction and monitoring techniques that can be used for the construction of piles;

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Lo studente deve conoscere la Meccanica delle Terre e possedere le competenze fornite dai corsi di Scienza delle Costruzioni e Tecnica delle Costruzioni, riguardanti il calcolo delle sollecitazioni interne di un corpo deformabile e il dimensionamento strutturale delle strutture in conglomerato cementizio armato.

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Students attending the course must have profitably followed courses on Soil Mechanics, Strength of Materials and Structural Engineering.

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Dopo un inquadramento generale delle problematiche e dei mezzi di indagine disponibili per la caratterizzazione geotecnica di un sito e per la definizione dei parametri di progetto (circa 8 ore di lezione), il corso affronta le problematiche relative al progetto delle fondazioni dirette (plinti, travi, graticci e platee di fondazione), che si possono riassumere nei seguenti punti: • calcolo della capacità portante delle fondazioni dirette su terreni incoerenti e su terreni coesivi; • calcolo dei cedimenti delle fondazioni dirette su terreni incoerenti e su terreni coesivi; • calcolo delle sollecitazioni interne e il dimensionamento strutturale delle fondazioni a plinto; • risoluzione del problema di trave su suolo elastico, con i modelli di Winkler e di Boussinesq; • analisi del fenomeno d’interazione struttura-fondazione-terreno; • calcolo delle sollecitazioni e dimensionamento delle travi e dei graticci di fondazione; • approcci semplificati per il dimensionamento strutturale delle fondazioni a platea. Agli aspetti su citati verranno dedicate, complessivamente, circa 33 ore. Le tematiche relative alle fondazioni profonde richiedono circa 24 ore di lezione e riguardano i seguenti aspetti: • analisi delle tipologie e delle tecniche costruttive più diffuse; • valutazione del carico limite assiale di pali infissi e di pali trivellati, in terreni incoerenti e in terreni coesivi; • previsione dei cedimenti di un palo singolo soggetto a carichi assiali; • analisi dei fenomeni di interazione tra i pali di una palificata; • dimensionamento strutturale dei pali e dei plinti di collegamento; • calcolo degli spostamenti e delle sollecitazioni indotti in un palo da carichi trasversali al suo asse; • analisi, in condizioni di esercizio, del comportamento globale di una palificata e delle sollecitazioni in testa ai pali; • progetto e interpretazione delle prove di carico. Al dimensionamento geotecnico e strutturale delle opere di sostegno sono dedicate circa 20 ore di lezione. Vengono affrontati i seguenti aspetti: • calcolo della spinta attiva e della resistenza passiva nei terreni incoerenti e nei terreni coesivi; • influenza dell’attrito muro-terreno e dei sovraccarichi; • effetti dovuti alla presenza di falda e all’innesco di eventuali moti di filtrazione; • verifiche di stabilità e dimensionamento strutturale delle opere di sostegno rigide; • verifiche di stabilità e dimensionamento strutturale delle opere di sostegno flessibili. Alcune ore (3) di lezione saranno infine dedicate alla normativa tecnica di riferimento per la progettazione delle opere geotecniche.

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Introduction (approx. 8 hours) The course begins with a general review of the problems encountered during the geotechnical characterization of a site and the description of the procedures used in site investigation and in-situ testing. Shallow foundations (approx. 36 hours) The geotechnical and structural design of shallow foundations (footings, beams, and mats) is introduced through the following steps: - evaluation of the bearing capacity of shallow foundations resting on coarse and on fine graded soils; - evaluation of the settlements of shallow foundations resting on coarse and on fine graded soils; - evaluation of internal actions and structural design of footings; - analysis of beam resting on elastic springs (Winkler) and on elastic half space (Boussinesq); - soil- structure – foundation interaction problems; Deep foundations (approx. 24 hours) The geotechnical and structural design of deep foundations considers the following aspects: - the main types of deep foundations and the associated construction techniques; - the methods used to evaluate the capacity of driven and bored piles, both in coarse and fine graded deposits; - the methods for the evaluation of pile settlements; - the analysis of interaction phenomena among piles in a group; - the structural design of piles and pile caps; - the analysis of transversally load piles and the evaluation of the induced displacements and actions; - the analysis of the behavior of a pile foundation; - the design and interpretation of load tests on piles. Retaining walls (approx. 20 hours) The following aspects are covered: - evaluation of active and passive thrust in coarse and fine graded soils (drained and undrained conditions); - effects of soil-structure friction and of external loads; - effects of water and filtration forces; - stability analysis and structural desing of earth retaining structures.

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Le esercitazioni in aula sono volte a chiarire, mediante la risoluzione di esempi applicativi, gli argomenti sviluppati a lezione. In aggiunta agli esempi visti in aula, lo studente deve svolgere alcuni esercizi in modo autonomo.

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Guided exercises and practical examples will be solved in the classroom by the lecturers. Students are requested to solve extra exercises alone.

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Gli argomenti trattati nel corso sono coperti da testi in lingua italiana e in lingua inglese, tra i quali si segnalano: • Lancellotta R., Costanzo D., Foti S. – Progettazione geotecnica - Hoepli, 2011 • Lancellotta R., Calavera J. - Fondazioni - McGraw Hill, 1999 • Lancellotta R. – Geotecnica – Zanichelli, 2012 • Lancellotta R. – Geotechnical Engineering – Taylor & Francis, 2009 • Fleming K., Weltman A., Randolph M., Elson K. - Piling Engineering - Taylor & Francis, 2009 • Viggiani C. - Fondazioni - Hevelius, 1999 • Viggiani C., Mandolini A., Russo G. - Piles and Pile Foundations - Spon Press, 2012 • Dispense proiettate in aula e disponibili sul portale della didattica

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• Lancellotta R., Costanzo D., Foti S. – Progettazione geotecnica - Hoepli, 2011 • Lancellotta R., Calavera J. - Fondazioni - McGraw Hill, 1999 • Lancellotta R. – Geotecnica – Zanichelli, 2012 • Lancellotta R. – Geotechnical Engineering – Taylor & Francis, 2009 • Fleming K., Weltman A., Randolph M., Elson K. - Piling Engineering - Taylor & Francis, 2009 • Viggiani C. - Fondazioni - Hevelius, 1999 • Viggiani C., Mandolini A., Russo G. - Piles and Pile Foundations - Spon Press, 2012

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Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;

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L’esame intende accertare le capacità progettuali sviluppate dallo studente al termine del corso in merito alla progettazione geotecnica delle opere geotecniche più ricorrenti, ossia delle fondazioni superficiali, delle fondazioni profonde e delle più ricorrenti opere di sostegno. Lo studente deve quindi dimostrare di essere in grado di eseguire il predimensionamento geotecnico di tali opere e di conoscere le principali problematiche tecniche e costruttive ad esse connesse. Prova scritta preliminare. Consiste in due (con durata di 60 minuti), costituiti da esempi progettuali simili a quelli trattati durante le esercitazioni svolte in aula e/o assegnate allo studente per lo studio individuale. Durante la prova scritta è consentita la consultazione di qualsiasi testo didattico e di un formulario personale costituito al massimo da due pagine fronte/retro; non è invece consentito l’uso di computer, tablet e cellulari, né degli appunti e dei quaderni personali. La votazione massima ottenibile nella prova scritta è pari a 30/30. Prova orale (durata 20 minuti). Alla prova orale si accede solo se si consegue una votazione sufficiente (≥ 18/30) nella prova scritta. La prova orale consiste in un colloquio con lo studente durante il quale vengono approfonditi i concetti e le conoscenze necessari per lo svolgimento della prova scritta, dopodiché vengono poste un paio di domande sugli argomenti trattati nel corso e che non sono stati oggetto della prova scritta. La votazione finale è frutto di una valutazione complessiva basata sull’esito della prova scritta e sulla preparazione complessiva dello studente che emerge dal colloquio orale.

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Exam: Compulsory oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;

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The exam consists of two stages: a written and an oral one. The students need to pass the written examination to access to the oral stage.

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Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;

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L’esame intende accertare le capacità progettuali sviluppate dallo studente al termine del corso in merito alla progettazione geotecnica delle opere geotecniche più ricorrenti, ossia delle fondazioni superficiali, delle fondazioni profonde e delle più ricorrenti opere di sostegno. Lo studente deve quindi dimostrare di essere in grado di eseguire il predimensionamento geotecnico di tali opere e di conoscere le principali problematiche tecniche e costruttive ad esse connesse. Prova scritta preliminare. Consiste in due (con durata di 60 minuti), costituiti da esempi progettuali simili a quelli trattati durante le esercitazioni svolte in aula e/o assegnate allo studente per lo studio individuale. Durante la prova scritta è consentita la consultazione di qualsiasi testo didattico e di un formulario personale costituito al massimo da due pagine fronte/retro; non è invece consentito l’uso di computer, tablet e cellulari, né degli appunti e dei quaderni personali. La votazione massima ottenibile nella prova scritta è pari a 30/30. Prova orale (durata 20 minuti). Alla prova orale si accede solo se si consegue una votazione sufficiente (≥ 18/30) nella prova scritta. La prova orale consiste in un colloquio con lo studente durante il quale vengono approfonditi i concetti e le conoscenze necessari per lo svolgimento della prova scritta, dopodiché vengono poste un paio di domande sugli argomenti trattati nel corso e che non sono stati oggetto della prova scritta. La votazione finale è frutto di una valutazione complessiva basata sull’esito della prova scritta e sulla preparazione complessiva dello studente che emerge dal colloquio orale.

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Exam: Compulsory oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;

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The exam consists of two stages: a written and an oral one. The students need to pass the written examination to access to the oral stage.



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