Buondì,
provo a rispondere alla tua domanda (anche se un po' vecchiotta), riprendendo anche i miei appunti dell'università visto che è già un po' che non dimensiono micropali. Faccio anche una breve premessa, utile a chi non conosce il problema. In fondo al mio post troverai infine la risposta con alcuni ragionamenti sulla percentuale di spinta passiva mobilitabile unitamente ad una breve bibliografia.
I termini in corsivo sono in lingua francese.
PREMESSAI micropali (pali di piccolo diametro da 80 a 250 mm circa) possono essere realizzati con due diverse tecniche ([2]), ovvero IGU (
Injection Globale Unique, Iniezione Globale Unica - Palo Radice) e IRS (
Injection Repétée Selective, Iniezione Ripetuta Selettiva - Pali Tubfix).
La tecnica IGU - Pali radice ([1], [5]) consiste nelle seguenti operazioni:
1) perforazione con attrezzatura a rotazione e contestuale inserimento di un tubo forma che all'estremità è munito di una corona tagliente (adeguato alla natura del terreno);
2) circolazione di fluido adeguato (ad esempio fluido bentonitico, ma anche acqua o aria compressa) per far risalire i detriti di scavo verso la bocca foro e oltre, in un bacino di decantazione (realizzato per far depositare i detriti e recuperare i fanghi bentonitici);
3) inserimento dell'armatura metallica e getto con microcalcestruzzo ad alto dosaggio di cemento;
4) introduzione di aria compressa nella parte di tubo soprastante la superficie della malta gettata e contestuale estrazione del tubo di trivellazione.
La tecnica IRS - Pali Tubfix ([1], [4], [7]) consiste nelle seguenti operazioni:
1) perforazione con attrezzatura a rotazione;
2) circolazione di fluido adeguato (ad esempio fluido bentonitico, ma anche acqua o aria compressa) per far risalire i detriti di scavo verso la bocca foro e oltre, in un bacino di decantazione (realizzato per far depositare i detriti e recuperare i fanghi bentonitici);
3) inserimento dell'armatura metallica costituita da un'armatura metallica valvolata (valvole di non ritorno disposte ad intervalli regolari);
4) formazione di guaina intorno al tubo valvolato, ovvero iniezione dalla valvola più profonda del tubo, di una miscela cementizia che va ad occupare lo spazio anulare compreso fra le pareti del foro e la superficie esterna del tubo.
5) dopo la formazione della guaina si procede ad iniettare in pressione, valvola per valvola e in più riprese successive, la parte di tubo corrispondente al tratto di micropalo scelta per diffondere nel terreno i carichi affidatigli. L'iniezione in pressione deve essere fatta in modo da evitare il fenomeno del
claquage (ovvero l'idrofratturazione) a meno che non sia richiesto per specifici motivi.
In entrambi i casi, se la realizzazione è stata eseguita secondo la regola dell'arte, si deve ottenere una più o meno marcata sbulbatura che produce sul terreno una spinta passiva radiale (il terreno intorno al palo è marcatamente schiacciato in corrispondenza delle sbulbature).
METODO DI CALCOLOIl metodo di calcolo usato dipende dal tipo di azione prevalente sul micropalo: si possono avere prevalenti azioni assiali (come nel caso di plinti fondazione soggetti unicamente a sforzo normale), piuttosto che prevalenti azioni laterali (come nel caso di banchine portuali o berlinesi di micropali). Per i plinti di fondazione con sforzo normale e momento flettente (ma senza sforzi orizzontali) si possono inclinare i micropali rispetto alla verticale in modo da avere sollecitazioni di compressione o trazione.
Il metodo di calcolo usato generalmente nel caso delle azioni assiali (ovvero agenti lungo l'asse del palo) è quello di Doix e Bustamante ([6]) che consiste nelle seguenti operazioni:
1) suddivisione della portanza totale del palo in due aliquote, la prima laterale e la seconda alla punta;
2) la portanza laterale viene calcolata, come principio, con il prodotto di una tensione tangenziale ultima di attrito tra micropalo e terreno, e il diametro medio equivalente (ovvero diametro del palo moltiplicato per un coefficiente che tiene conto della sbulbatura). La tensione tangenziale ultima viene fornita da grafici e tabelle in funzione della tecnologia impiegata (IGU o IRS);
3) la portanza alla punta viene presa pari ad aliquota pari al 15-20% di quella laterale (oppure viene trascurata).
I micropali Tubfix sono generalmente più performanti (perlomeno in base alle evidenza sperimentali di Doix e Bustamante).
Esistono altre teorie per micropali soggetti a forza orizzontali (ad esempio nel caso di fondazioni su plinti soggette). Nel caso di micropali soggetti a forza orizzontali per berlinesi di micropali si procede ad effettuare verifiche di equilibrio (alla traslazione e alla rotazione) bilanciando le spinte attive e quelle passive mobilitabili.
LA RIPOSTA AL QUESITOLa mia risposta al tuo quesito non è né affermativa, né negativa. Il motivo dipende dal metodo di calcolo che impieghi (Tensioni Ammissibili o Stati Limite): provo a spiegarmi.
Se fai riferimento al metodo delle tensioni ammissibili (impiegato ancora oggi per dimensionare velocemente una berlinese di micropali) devi per forza di cose considerare un coefficiente di sicurezza globale che copra le incertezze. In ([3]) è indicato quanto segue facendo riferimento ad una paratia di micropali:
"[...] Supponendo di condurre le analisi nell'ipotesi di estremo libero inferioe (free earth support), un primo modo di coprire le incertezze consiste nell'applicare il coefficiente di sicurezza alla resistenza passiva [...] Si tratta della procedura più diffusamente utilizzata e il coefficiente di sicurezza così applicato sottolinea implicitamente il fatto che le incertezze [...] riguardano principalmente la valutazione della resistenza passiva [...]"
In pratica si determina la spinta passiva in funzione dell'attrito (con superficie di rottura curva e non lineare, altrimenti rischio sovrastima) dopodiché si applica un coefficiente di sicurezza pari a 2 (ad esempio) che, girato, consiste nel prendere un'aliquota pari al 50% della spinta passiva.
Se fai riferimento metodo degli stati limite devi per forza di cose considerare coefficienti che amplificano le azioni e riducono le resistenze. In pratica:
1) si calcola l'angolo di resistenza al taglio di progetto (arcotangente del rapporto fra tangente dell'angolo di resistenza al taglio e il coefficiente di sicurezza parziale);
2) si determina la spinta passiva (tenendo conto della superficie di rottura curva per non sovrastimarne il valore);
3) si effettuano le verifiche amplificando le azioni.
In pratica si considera il 100% del contributo della spinta passiva, e le verifiche di sicurezza sono svolte abbattendo l'angolo di resistenza al taglio e amplificando le azioni agenti.
Non sapendo a cosa fa riferimento questo quesito posso riportare questo diagramma rubacchiato da un post di ingegneri.info
http://www.ingegneri.info/forum/viewtopic.php?f=18&t=71451&start=10
Questo grafico è diviso in due parti: a sinistra hai la spinta attiva mobilitata in funzione dello spostamento dell'opera rispetto al terreno; la stessa cosa vale per la spinta passiva sul lato destro.
Una struttura del genere ([9])
può avere i seguenti diagrammi qualitativi delle sollecitazioni ([8])
Sopra il livello del terreno di valle la paratia tenderà a staccarsi dal terreno e il diagramma precedente mostra come un modestissimo allontanamento provoca l'immediata mobilitazione della spinta attiva.
Sotto il livello del terreno di valle la paratia tenderà a spingere contro il terreno di monte per equilibrare la spinta di cui sopra: dal diagramma precedente puoi osservare che serve una deformazione più importante perché si mobiliti tutta la spinta passiva.
Va sottolineato che le paratie funzionano grazie alla spinta passiva che, per quanto ne so, si mobilita al 100% viste le deformazioni dell'opera di sostegno. Inoltre la sbulbatura ha già contribuito a realizzare un po' di spinta passiva.
In definitiva io sono convinto del fatto che la spinta passiva possa essere impiegata al 100% nel caso del dimensionamento agli Stati Limite, quando l'opera effettivamente ha la possibilità di deformarsi: i micropali fanno parte della famiglie delle opere passive, ovvero funzionano solo quando si deformano (e, soprattutto, quanto). Credo che non ci sia differenza fra pali radice o tubfix perché, tecnologia costruttiva a parte, tendono entrambi a realizzare una sbulbatura (più o meno importante, come evidenziato nei grafici del metodo di Doix e Bustamante).
In ([10]) trovi una risorsa interessante che parla anche dei micropali con la distribuzione delle forze per il caso delle berlinesi (non so se era quello legato al problema del tuo quesito) e in ([11]) trovi un documento del 1996 che confronta l'EC7 e il DM 1988 (il vecchio metodo alle tensioni ammissibili). Faccio notare che non ho però avuto modo di leggere in modo approfondito entrambi i documenti.
Prendi quanto ti ho scritto con le dovute cautele: se hai un caso specifico puoi contattare la software house che ti segue. Io, all'epoca in cui ho dimensionato alcune paratie, avevo chiarito questo dubbio con la software house della Concrete (Bulkcad) e il ragionamento che ne era uscito è, a grandi linee, quello sopra riportato.
Però visto che di software house ce ne sono parecchie e ognuna implementa un diverso metodo di calcolo ti direi di prendere per buono quanto ti ho detto, ma con le dovute cautele. Devi considerare che per il caso specifico dei micropali i calcoli si effettuano a mezzo di software agli elementi finiti perché la soluzione analitica non è sempre approcciabile. E' anche probabile che esistano codici di calcolo che valutano la deformazione del palo nel terreno in funzione dello stato si sforzo e ne calcolano la relativa spinta risultante mobilitata in funzione del grafico sopra riportato. A quel punto la percentuale di spinta passiva da considerare potrebbe anche essere minore del 100%: ma lì si entra nel campo dei codici di calcolo e ognuno può fare quello che pensa sia meglio...
Spero di non aver scritto troppe stupidate!
Saluti e buona domenica
BIBLIOGRAFIA[1] Ghionna,
Appunti personali del corso di Fondazioni II, Torino.
[2] Zanetto,
Aspetti Tecnologici della costruzione dei micropali, Atti dell'Istituto di Scienza delle Costruzioni, Torino, 1975.
[3] Lancellotta,
Geotecnica - Terza Edizione, Torino.
[4] Trigeo,
Micropali,
Pagina web.
[5] AA.VV.,
Lavori in casa,
Pagina web.
[6] Squeglia,
Corso di pali di fondazione e palificate,
Documento in formato pdf.
[7] Rodio,
Micropali,
Pagina web.
[8] Geostru,
Micropali,
Pagina web.
[9] Aztec,
Micropali,
Pagina web.
[10] Nocilla,
Geotecnica - Lezione 11 - Problemi di stabilità, Analisi limite e spinta delle terre,
Documento in formato pdf.
[11] Aversa,
Eurocodice 7: strutture di sostegno,
Documento in formato pdf.
