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An elastic-plastic load transfer based method for cantilever diaphragm wall design

Motta Ernesto
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2016
Numero:
3
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 3/2016

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Un metodo basato su funzioni elastoplastiche di trasferimento del carico per un progetto di paratie a mensola 

Il progetto delle paratie a mensola, viene abitualmente condotto attraverso il metodo dell’equilibrio limite, assumendo un comportamento rigido-plastico del terreno e quindi prescindendo dagli aspetti deformativi del sistema paratia-terreno. Ciò da un lato semplifica notevolmente il problema, dall’altro non fornisce l’effettivo stato tensionale delle pressioni orizzontali agenti lungo la struttura, che notoriamente dipendono dall’entità degli spostamenti laterali della stessa struttura. Il metodo dell’equilibrio limite, in quanto associato ad un comportamento rigido-plastico del terreno non fornisce alcuna indicazione sull’entità dei movimenti laterali della paratia. I metodi numerici, come ad esempio il metodo degli Elementi Finiti, sono sicuramente assai più versatili e completi, fornendo un quadro assai più esaustivo degli aspetti tenso-deformativi del problema ma, considerati i tempi di calcolo, il loro uso è giustificato solo quando si hanno informazioni adeguate sulle caratteristiche meccaniche del terreno e sulle condizioni idrauliche e al contorno. Nel presente lavoro, viene illustrato un metodo alternativo ai metodi dell’equilibrio limite, basato sul concetto di curve di trasferimento del carico, assunte, per semplicità di analisi, a comportamento elastico-perfettamente plastico. Viene proposta una soluzione in forma chiusa che tiene conto dell’entità dello spostamento della paratia e che quindi assegna un livello tensionale sulla struttura maggiormente realistico, particolarmente per quanto riguarda il valore delle tensioni normali in stato passivo che, come è noto, dipendono significativamente dall’entità dello spostamento dell’opera. Viene svolta un’analisi parametrica sviluppata in termini adimensionali al fine di rendere i risultati di maggiore generalità. Infine è stato fatto un confronto tra il metodo proposto ed un’analisi numerica basata su elementi finiti di trave su suolo elastico alla Winkler con legami elastico-perfettamente plastici. I risultati delle due analisi, in termini di carico netto sulla struttura, sono stati trovati in ottimo accordo.

Cantilever wall design is conventionally carried out by considering a rigid plastic behavior of the soil that, on one side, simplifies the analysis however, on the other side, does not give the correct state of horizontal stress acting on the wall that is depending on wall movements. Furthermore no information are achieved about wall movements. Numerical procedures such as Finite Element Method allow to deduce a more realistic state of stress and deformation of the soil-wall system, anyway their use is justified only if a number of data on soil parameters and on groundwater conditions are available. In this paper a method for the analysis of a cantilever diaphragm wall is described. The proposed approach is based on the load transfer function concept. Elastic-perfectly plastic p-y curves are considered in the analysis and this allows to evaluate displacement-dependent horizontal normal stress acting on the wall as well as wall displacements. A closed form solution is presented and some parametric results are given in a non-dimensional form. Finally a comparison between the proposed method and a numerical analysis shows a good agreement.