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Studio numerico dell’interazione meccanica tra fondazioni adiacenti: verso un approccio semplificato di progettazione
La crescente domanda di sostenibilità nella costruzione di nuove strutture e la necessità di verificare/adeguare quelle esistenti richiedono strumenti di progettazione affidabili. A tale scopo è fondamentale approfondire e/o colmare le lacune nello studio della risposta meccanica delle fondazioni. Per quanto riguarda le fondazioni superficiali, un aspetto spesso trascurato nella pratica ingegneristica è l’influenza dell’interasse tra fondazioni adiacenti. Gli autori affrontano questo problema eseguendo analisi numeriche non lineari agli elementi finiti su una fondazione quadrata, soggetta a un carico verticale centrato in condizioni drenate. I risultati numerici mettono in evidenza come l’interazione tra fondazioni adiacenti, per qualsiasi valore di interasse, provochi, da un lato, una riduzione della rigidezza iniziale della curva carico-spostamento, mentre, dall’altro, a seconda dei casi, un aumento o una riduzione della capacità portante. Per particolari geometrie e proprietà meccaniche del terreno, la riduzione della capacità portante può raggiungere circa il 30%. Queste dipendenze vengono anche giustificate alla luce dei risultati ottenuti alla scala locale, ovvero discutendo le distribuzioni spaziali dei campi di deformazione, spostamento e sforzi verticali o orizzontali, all’aumentare del carico applicato. Infine, gli autori propongono un approccio progettuale semplificato che, tendendo conto della reciproca interazione tra fondazioni adiacenti, permetta di derivare non solo la capacità portante, ma anche una previsione preliminare in termini di spostamenti.
The increasing demand of sustainability of the construction of new structures and the necessity of verifying/retrofitting the existing ones require reliable design tools. To this aim, fundamental is gathering new insights in the mechanical response of foundations. As far as shallow foundations are concerned, one aspect commonly disregarded in the current engineering practice is the influence of the mechanical interaction among adjacent foundations. The authors approach this problem by performing a parametric finite element non-linear numerical study on a squared shallow foundation, loaded by a vertical centred load under fully drained conditions. The numerical results put in evidence that the interaction, for any spacing value, causes an initial increase in settlements, whereas the dependence of bearing capacity on spacing seems to be, according to the case, either beneficial or detrimental. For particular geometries and mechanical properties, the reduction in bearing capacity may reach about the 30%. These dependences are justified in the light of the findings at the local scale, i.e. discussing the spatial distributions of irreversible strain, displacement and stress fields as the applied load increases. Finally, the authors have proposed a simplified design approach to derive not only the bearing capacity, but also a preliminary prediction in terms of displacements accounting for the reciprocal foundation interaction.
Keywords: shallow foundations, mechanical behaviour, finite element analyses, foundation interaction, spacing influence.
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