CAMPO PROVE SU PALI FDP (Full Displacement Pile) PRESSO LA SOCIETÀ CERAMICA SANT’AGOSTINO

COMMITTENTE: Ceramica Sant’Agostino
UBICAZIONE INTERVENTO: Ceramica Sant’Agostino S.p.a., Sant’Agostino (FE)
PRESTAZIONI SVOLTE: progettazione campo prove, definizione delle prove di carico,
analisi dei risultati delle prove statiche e dinamiche sui pali
INIZIO/FINE LAVORI: 2013

DESCRIZIONE PROGETTO

È stato realizzato, presso lo stabilimento della società Ceramica Sant’Agostino, un campo prove su pali pilota per affinare le conoscenze riguardo alle prestazioni dei pali FDP (Full Displacement Pile) al fine di razionalizzare ed ottimizzare la progettazione di nuove fondazioni, nell’ambito degli interventi di miglioramento sismico e di ricostruzione che interesseranno diversi edifici ad uso industriale del citato complesso industriale. Infatti, a seguito agli eventi sismici che hanno colpito la Regione Emilia-Romagna del Maggio – Giugno 2012, diversi capannoni presso lo stabilimento della Ceramica Sant’Agostino sono stati irrimediabilmente danneggiati, e quindi demoliti, o necessitano di essere adeguati per fornire loro un’idonea resistenza alle azioni sismiche orizzontali.

1. I pali FDP
Si è scelto di impiegare pali FDP in quanto:

• Hanno le prestazioni di un palo a spostamento di terreno (palo infisso) in quanto non c’è asportazione di terreno durante la realizzazione ma non necessitano di essere battuti, generando vibrazioni potenzialmente dannose per edifici limitrofi esistenti.
• Offrono prestazioni elevate, migliori di quelle di pali trivellati tradizionali.
• Al contrario di questi non necessitano di complicati e costosi sistemi di sostegno del foro.
• Producono una ridottissima quantità di materiale da portare in discarica.
• Per le due precedenti ragioni si migliora enormemente la gestione pratica del cantiere.
• Si adattano molto bene alle litologie riscontrate in sito, limo-argillose con presenza modesta di sabbie non eccessivamente addensate.
• Hanno una elevata velocità di realizzazione.

I pali tipo FDP del campo prova sono pali rotoinfissi senza asportazione di terreno, realizzati mediante un macchinario, simile a quello che realizza pali trivellati, che però impiega un particolare utensile di scavo che, durante l’avanzamento per rotazione nel terreno, sposta quest’ultimo lateralmente, compattandolo ed evitandone l’asportazione.

Si realizza un palo che ha quindi prestazioni molto migliori di quelle di un palo trivellato, nel quale l’asportazione del terreno dal foro causa un detensionamento nello stesso con conseguenti minori prestazioni in termini di resistenza e rigidezza, che si avvicinano, anche concettualmente, alle prestazioni di un palo infisso, detto infatti “palo a spostamento di terreno”.

Quando l’utensile è giunto alla profondità prevista, inizia il getto di calcestruzzo da fondo foro, ritirando parallelamente l’utensile. Quando questo è stato completamente estratto, e quindi il foro e pieno di cls, si inserisce tramite una gru la gabbia di armatura prevista.

2. Layout CAMPO PROVE
Il layout del campo prove è stato studiato per ottimizzare la distribuzione dei pali e per massimizzare il numero di prove di carico eseguibili.
Se ne riporta uno schema planimetrico.

Si è scelto di sottoporre a prova pali di tre differenti diametri:
1) Palo FDP diametro Ø = 320 mm lunghezza L = 20.0 m
2) Palo FDP diametro Ø = 420 mm lunghezza L = 24.0 m
3) Palo FDP diametro Ø = 510 mm lunghezza L = 16.0 m

Sono stati realizzati tre pali di contrasto FDP Ø = 510 mm, con disposizione a triangolo.
Nella mezzeria di ogni lato del triangolo sono stati realizzati tre pali dei tre differenti diametri.
Tale disposizione consentirà di realizzare una prova di carico statica su ognuno dei tre diametri di palo FDP, sfruttando per il contrasto di volta in volta una coppia dei pali di vertice.
Al termine delle prove di carico statiche, sui pali di contrasto, che lavorando in coppia non sono spinti a rottura, sarà possibile eseguire le prove dinamiche CASE, così da poter incrociare e confrontare i risultati.

Prove di carico eseguite
In totale, quindi sono state realizzate le seguenti prove di carico, per tipo e numerosità:

Tra le prove dinamiche ad alto livello di deformazione, la più diffusa è la cosiddetta prova CASE, la cui finalità è la determinazione del carico limite dell’insieme palo – terreno.

La prova, oggi definita dalla norma ASTM D4945-08 “Standard Test Method for High Strain Dynamic Testing of Deep Foundations”, avviene mediante l’acquisizione dei valori di forza e velocità di un’onda meccanica che si propaga nel palo a seguito dell’impatto generato dalla caduta di un maglio sulla testa dello stesso.

3. Interpretazione prove di carico
L’interpretazione di una prova di carico statica può essere effettuata con molti metodi analitici, tra i quali quello di Chin (1970) e quello di Davisson sono quelli più tarati e conosciuti nella letteratura scientifica internazionale.
Nel metodo di Chin con i valori ritenuti più significativi in ogni step di carico si costruisce un grafico cedimento – flessibilità, dove per flessibilità si intende il rapporto cedimento/carico.
Il metodo di Davisson (1972), partendo dalla curva carico-cedimento misurata in una prova di carico statica su di un palo, permette di calcolarne il carico limite, che è definito come il carico cui corrisponde un cedimento che supera l’accorciamento elastico del palo di un certo valore.
A titolo di esempio si riporta un’interpretazione di prova di carico statica e una della prova dinamica.

CHIN – Scelta delle rette

Equazione delle rette e calcolo carico limite

Simulazione curva carico-cedimento e confronto con curva sperimentale

DAVISSON

CONFRONTO
Si ottiene in definitiva:

• Chin: Qu = 1000 kN
• Davisson: Qu = 1005 kN

Prova di carico CASE
Simulazione curva carico – cedimento

Distribuzione della resistenza laterale lungo il fusto del palo