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 Optionals
/ Paratie
Paratie-Teikos é un programma agli elementi
finiti per il calcolo delle paratie a sbalzo, mono o pluri intirantate.
L’analisi della struttura viene affrontata attraverso una modellazione
piana del problema che tiene conto, attraverso la suddivisione in conci
della struttura stessa, delle differenti caratteristiche geometriche, meccaniche
ed inerziali delle sezioni utilizzate.
Il terreno viene considerato, riproducendo la stratigrafia in esame, tramite
un modello discretizzato a comportamento elastico perfettamente plastico
(senza incrudimento). I parametri di resistenza e deformabilità
dei vari strati di terreno sono computati a partire delle caratteristiche
fisico-meccaniche deducibili dalle risultanze delle più consuete
prove meccaniche eseguibili in sito o in laboratorio.
La facilità d'uso del programma permette di confrontare in brevissimo
tempo differenti condizioni di esercizio della struttura, valutando rapidamente
l'influenza sui risultati di variazioni anche significative dei parametri
in gioco, fornendo al progettista uno scenario completo delle possibili
condizioni di esercizio dell’opera e consentendogli di operare scelte
ponderate in un settore fortemente aleatorio quale la geotecnica.
Lo stato deformativo e tensionale della struttura viene seguito passo
passo attraverso lo studio delle principali fasi realizzative e di carico
dell'opera a partire dal momento della sua realizzazione. Le fasi possono
essere descritte e definite secondo le scelte del progettista e consentono di
verificare le molteplici condizioni di lavoro che si possono realizzare
del corso della vita dell'opera. Tra esse le principali e più significative
sono:
- Variazione della quota di scavo a valle del diaframma
- Variazione della quota di falda a monte e/o a valle del paramento.
- Inserimento o soppressione (es. rescissione di un tirante, eliminazione
di una sbadacchiatura, ecc..) di ancoraggi attivi e/o passivi.
- Applicazione di sovraccarichi verticali di lunghezza definita o indefinita
a monte e valle del paramento.
- Applicazione di azioni concentrate (forze o coppie) a qualsiasi quota
del paramento.
- Variazioni delle caratteristiche inerziali della sezione del paramento
(es. intervento di rinforzo e consolidamento in corso d'opera, ecc..).
- Calcolo delle forze di filtrazione.
- Calcolo sismico secondo il DM 16.01.1996 e secondo il DM 14.09.2005
(Mononobe-Okabe).
Il controllo dei risultati delle varie fasi di calcolo
é possibile per via grafica interattiva visualizzando dinamicamente
i diagrammi degli stati deformativi e tensionali (spostamenti, momenti,
tagli, pressioni di contatto). È inoltre possibile condurre la
verifica del dimensionamento delle fondazioni dei tiranti mediante un
modello di trasferimento del carico assiale fondazione-tirante di tipo
elasto-plastico.
La progressiva visione ed analisi dei risultati permette al progettista
di definire in modo ottimale la successione delle fasi realizzative. Tali
risultati sono disponibili anche in forma alfanumerica fornendo lo strumento
necessario alla compilazione di una completa relazione di calcolo.
Modellazione e Calcolo
Ai fini del calcolo la struttura viene schematizzata con
elementi finiti tipo beam a quattro gradi di libertà,
mentre il terreno viene schematizzato con un modello alla Winkler,
costituito cioè da elementi mono-dimensionali elastici (molle)
con comportamento elastico - perfettamente plastico. La scelta di modellare
il terreno con un "letto di molle" anziché adottare anche
per questo una schematizzazione ad elementi finiti è stata dettata
essenzialmente dalla ricerca della massima semplicità operativa,
sia per quanto riguarda la formulazione dell'input, sia per quanto riguarda
i parametri geomeccanici che il progettista deve conoscere per definire
il problema.
L'innovativo metodo seguito per la determinazione delle rigidezze da attribuire
alle molle, fanno di Paratie-Teikos uno strumento di
indagine razionale di semplice utilizzo, pur mantenendo la possibilità
di inserire direttamente tali valori o determinarli con un metodo più
tradizionale come quello proposto da Jambu.
La determinazione della costante di Winkler (kt) costituisce
da sempre un problema assai delicato e di non facile soluzione, in quanto,
rappresentando questa una caratteristica fittizia di un suolo reale, risulta
legata, oltre che alle reali caratteristiche deformative del terreno (E,
v), alle caratteristiche geometriche del problema specifico, ossia all'estensione
del volume di terreno interessato dall'azione della struttura.
L'adozione del modello di Winkler si presenta come un passaggio obbligato
quando si vogliano automatizzare e semplificare i calcoli inerenti ai
problemi di interazione terreno-struttura, ma ciò comporta un inevitabile
scostamento dal comportamento reale del terreno, meglio rappresentato
dal modello di Boussinesq, che considera il terreno come
un semispazio omogeneo ed elastico.
Il modello di Winkler, infatti, essendo costituito da
un insieme di molle fra loro indipendenti, non consente di riprodurre
in modo completo il comportamento di un mezzo continuo, non essendo in
grado di riprodurre la reale diffusione delle tensioni nel suolo.
Nella realizzazione di Paratie-Teikos l'ottica seguita
è stata quella di unire la maggiore praticità del modello
di Winkler alla migliore rispondenza alla realtà
del modello di Boussinesq.
A questo fine si è fatto riferimento a relazioni di più
facile impiego e di sicura validità, che legano il valore del kt
di Winkler ai parametri E e v
di Boussinesq, e che possono essere ottenute imponendo
l'equivalenza su uno o più risultati ottenuti nei due diversi metodi.
In questo caso si trascura l'influenza del contributo dato dal coefficiente
di Poisson v, il quale per i terreni, risulta di difficile
determinazione.
Si è così inteso semplificare il compito del progettista
sollevandolo dall'onere della determinazione di un parametro.
La rigidezza delle molle è considerata con intensità variabile
in funzione della profondità.
Nel programma Paratie-Teikos, per completezza, si è
comunque preferito lasciare la possibilità di affrontare il problema
attraverso l'uso di metodologie tradizionali che possono così essere
utilmente messe a confronto: la prima è quella dovuta a Jambu,
mentre la seconda fa riferimento al criterio di Vesic.
Paratie-Teikos è stato elaborato all'insegna della
massima semplicità operativa, sia per quanto riguarda il suo utilizzo,
sia per quanto riguarda i parametri geomeccanici da fornire.
Per il terreno vengono infatti richiesti i seguenti valori:
- I parametri di resistenza al taglio (ø, c)
- Il modulo elastico del terreno Et
- Il coefficiente di spinta a riposo Ko
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