Fondazioni dirette: carico limite e superfici di rottura

La valutazione del carico limite di un complesso terreno-fondazione superficiale può essere studiata analizzando la curva carico-cedimenti, che diagramma i cedimenti che avvengono al di sotto della fondazione, man mano che si aumenta il carico agente.
I meccanismi di rottura, a cui corrispondono diverse tipologie di comportamento del sistema, sono tre: rottura generale, rottura locale e rottura per punzonamento.

La rottura generale, tipica dei terreni poco deformabili, è caratterizzata dalla formazione di un cuneo di rottura che spinge verso il basso e due superfici di scorrimento che, simmetricamente, si estendono fino al piano campagna. La curva carico-cedimenti può crescere fino a raggiungere un valore massimo in corrispondenza della completa plasticizzazione del terreno e successivamente decrescere, oppure tendere a un valore asintotico.  Nel primo caso il terreno esibisce un comportamento di tipo fragile, nel secondo un comportamento perfettamente plastico; il carico limite è chiaramente individuato come punto di massimo o asintoto della curva.
È da osservare che la rottura generale avviene senza variazioni di volume: pertanto è l’unico meccanismo possibile in condizioni non drenate.

Per quanto riguarda le restanti tipologie di rotture, tipiche dei terreni deformabili, esse sono caratterizzate dall’assenza di superfici di scorrimento ben definite. In caso di rottura locale, le superfici di scorrimento non si estendono fino al piano campagna ma interessano solo la zona in prossimità del cuneo sottostante la fondazione, mentre in caso di rottura per punzonamento si verifica una compressione del terreno sotto la fondazione e le superfici di scorrimento coincidono praticamente con le facce laterali del cuneo.
La curva carico-cedimento è sempre crescente e non è possibile individuare univocamente il calore del carico limite. A queste tipologie di rottura corrisponde un comportamento del terreno plastico con incrudimento.

La valutazione numerica del carico limite unitario si effettua per mezzo della formula trinomia di Terzaghi, che nel caso più generale è:

q_lim = N_q ∙ σ_vp.p. + N_c ∙ c + 1/2 N_γ ∙ γ ∙ B

in cui σ_vp.p. è la tensione verticale geostatica, valutata in corrispondenza del piano di posa della fondazione, B la larghezza della fondazione, c e γ sono rispettivamente la coesione e il peso dell’unità di volume del terreno al di sotto della fondazione.

I termini N_q, N_c, N_γ sono i coefficienti di carico limite.

Nel video è mostrato è proposto un semplice esperimento effettuato su un modello in scala che permette di osservare la formazione delle superfici di rottura. Inoltre, sono spiegati anche i metodi di analisi limite che permettono la determinazione esatta del carico limite e dei relativi coefficienti N_q, N_c, N_γ.

Per maggiori informazioni o per ulteriori risorse visita la nostra sezione video oppure il blog dell’Ing. Marco De Pisapia.