CALCOLO PARATIE

CALCOLO PARATIE

Metodo LEM:

Il metodo dell’equilibrio limite consiste nel ricercare soluzioni, al problema di verifica o di progetto, che siano compatibili con il solo aspetto statico del problema. In sostanza si ragiona in termini di equilibrio di un corpo rigido,senza preoccuparsi della congruenza cinematica degli spostamenti. I principali schemi di calcolo cui si farà riferimento sono i seguenti: 

Paratia a sbalzo;

Paratia tirantata ad estremo libero;

Paratia tirantata ad estremo fisso;

Metodo FEM

Il metodo degli elementi finiti è il metodo che più di tutti si fonda su basi teoriche solide e razionali. Di fatto tutto il metodo presuppone che il problema sia affrontato tenendo in conto sia l’aspetto statico (e quindi l’equilibrio del problema), sia l’aspetto cinematico (e quindi la congruenza degli spostamenti o meglio delle deformazioni). Nel metodo FEM la paratia è modellata come un insieme di travi (elementi beam), con vincolo di continuità al terreno mediante molle elastiche, la cui rigidezza è valutata in funzione delle proprietà elastiche del terreno.

Il metodo degli elementi finiti richiede comunque la conoscenza delle proprietà del terreno e della struttura (a differenza del metodo LEM in cui si impone una condizione di equilibrio di corpo rigido). In particolare è necessario conoscere il modulo di reazione del terreno. Le principali parti in cui si articola l'applicazione del metodo sono le seguenti:

Caratterizzazione dei materiali e della struttura mediante:

la valutazione di coefficienti di spinta attiva e passiva, oltre che del modulo di reazione per il terreno;

la valutazione della rigidezza flessionale, tagliante e normale della paratia;

Carico limite tiranti

I tiranti di ancoraggio hanno la funzione di contribuire all' aumento di risorse di resistenza della paratia. Il calcolo del carico limite di un tirante di ancoraggio deve essere effettuato considerando tre diversi meccanismi di collasso. Infatti è possibile che il collasso avvenga per sfilamento del bulbo di ancoraggio, per sfilamento della parte in acciaio dal calcestruzzo che lo contiene, o eventualmente per rottura dell'ancoraggio (raggiungimento della soglia di resistenza dell' acciaio). 

Filtrazione

Con il termine filtrazione si indica quel fenomeno fisico per il quale si verifica il passaggio dell' acqua da una zona con una data energia a un' altra zona con energia minore, attraverso un mezzo poroso. L' energia può essere espressa come somma dell' energia cinetica legata alla velocità del fluido, di quella potenziale dipendente dalla posizione del punto e di quella dipressione del liquido nello stesso punto. Dato che la velocità di filtrazione è sempre molto piccola il termine cinetico è trascurabile. Nello studiare la filtrazione dell' acqua si possono presentare problemi, sia di moto permanente che di moto vario. Con riferimento alla pressione dell' acqua,che gioca un ruolo importante nella maggior parte dei problemi di stabilità, si ricorda che in moto permanente essa rimane costante nel tempo, mentre in moto vario è funzione del tempo e quindi può crescere o diminuire con esso.

Con riferimento alla quantità d' acqua che nel fenomeno di filtrazione attraversa una certa zona, si ricorda che in regime permanente la quantità d' acqua che entra è eguale a quella che esce, mentre in regime vario non vi è uguaglianza e la differenza rappresenta il volume d' acqua che viene accumulato o espulso dal terreno nell' intervallo di tempo considerato. Nel fenomeno della consolidazione, che è una particolare condizione di regime vario, entra in gioco anche la compressibilità del terreno. In regime permanente la zona di terreno nella quale si sviluppa la filtrazione, nello schema di rappresentazione che si adotta, ha due tipi di confini: uno è il luogo dove si conosce il carico d' acqua e si definisce confine o condizione limite del potenziale; l' altro è un contorno di materiali impermeabili, come roccia impermeabile, argilla, ecc. che delimita lo strato in cui avviene lafiltrazione e si definisce quindi confine o condizione limite del flusso d'acqua. Per precisare quanto detto basta ricordare ad esempio le condizioni di flusso dell'acqua nella prova di permeabilità a carico costante. In questa prova evidentemente i confini del potenziale sono le superfici di entrata e di uscita dell'acqua dal campione di terra. 

Verifica a sifonamento

In presenza di falda e in condizioni di innesco di un moto di filtrazione, si genera nel terreno una forza di filtrazione diretta verso l'alto che può annullare il peso del terreno e, se questo è privo di coesione, può trascinare le particelle e produrre il collasso del terreno. Questo meccanismo di collasso è noto come sifonamento; esso si manifesta nel punto di sbocco della prima linea di flusso, ossia quella in aderenza alla paratia. Ulteriore fenomeno da verificare in condizioni di flusso è quello di  sollevamento del fondo scavo.

Verifica a sollevamento

Nel caso di un diaframma infisso nel terreno, la presenza della falda in posizioni tali da innescare un moto di filtrazione comporta l’instaurarsi di una forza di filtrazione che, se diretta verso l’alto, può annullare il peso del terreno il quale, in assenza di coesione, può essere trascinato dal flusso dell’acqua e compromettere la stabilità dell’opera. Il fenomeno della stabilità del fondo scavo, analogo a quello del sifonamento, è stato affrontato per la prima volta da Terzaghi (1943).  A differenza del sifonamento, che è un fenomeno localizzato nel punto di sbocco della prima linea di flusso, quello del sollevamento del fondo scavo si estende per una profondità pari a quella d’infissione della paratia per una larghezza pari a metà di tale infissione.

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