Guida alle impostazioni del modulo di calcolo portanza pali

Il modulo calcola la portanza assiale a compressione con i metodi statici, in due condizioni in parallelo: governa la minore.

Condizioni drenate (parametri efficaci): fusto τ = k σ′_v tanδ + c_a, con k e δ proposti per tipologia di palo; punta q_b = N_q σ′_v + N_c c′, con N_q da Berezantzev (opzioni alternative nelle Opzioni di confronto). Condizioni non drenate (terreni coesivi): fusto τ = α c_u; punta netta q_b = 9 c_u.

Dalle resistenze caratteristiche si passa a quelle di progetto con i fattori di correlazione ξ (Tab. 6.4.IV, dalle verticali indagate) e i coefficienti γ_R dell'approccio 2 (R3, Tab. 6.4.II, per tipologia): R_cd è il minimo fra le due condizioni, e la verifica è Q ≤ R_cd. Per il gruppo: somma delle resistenze dei singoli con l'efficienza di Converse–Labarre e, nei coesivi, il blocco equivalente (governa il minimo, par. 6.4.3.1.1.1). Le molle per il modello FEM derivano dalle caratteristiche e non dal carico. Il confronto fra le teorie disponibili è nelle note di calcolo.

Diametro D e lunghezza L: la punta cresce con D², il laterale con D·L. In terreni stratificati l'effetto di L non è lineare: allungare il palo fino a intestarlo in uno strato migliore cambia lo strato di punta e può cambiare la condizione dimensionante.

Tipologia (trivellato / infisso / elica): è l'impostazione con più effetti indiretti, perché governa contemporaneamente:

A parità di tutto il resto, passare da trivellato a infisso aumenta sensibilmente la portanza calcolata (k più alto, γ_b più basso, correlazioni più favorevoli): è corretto solo se il palo è davvero infisso.

Sotto falda il modulo usa il peso immerso (γ_sat - γ_w) nel calcolo di σ'_v. Effetto: ↓ riduce sia il laterale drenato (τ_s ∝ σ'_v) sia la punta drenata (q_b ∝ σ'_v(L)); su un palo interamente immerso la riduzione è tipicamente del 40–50% delle componenti drenate. Le componenti non drenate (α·c_u, 9c_u) non dipendono da σ'_v e non cambiano. Falda alta può quindi spostare la condizione dimensionante da non drenata a drenata. Dimenticare la falda è uno degli errori più comuni nei confronti tra calcoli.

Il fattore di correlazione ξ (Tab. 6.4.IV NTC 2018) divide direttamente tutta la portanza: passare da 1 a 4 verticali (ξ3: 1.70 → 1.55) aumenta R_c,d di circa il 10%, arrivare a 10 verticali (1.40) di oltre il 20%. ↑ Più verticali dichiarate = portanza più alta: il numero deve corrispondere alle verticali di indagine effettivamente utilizzate per caratterizzare il volume significativo. La scelta ξ4 (valori minimi) al posto di ξ3 (valori medi) è legittima solo se ai profili si assegnano i parametri minimi, non i medi.

Con la spunta attiva, W = A_b·L·γ_palo (immerso sotto falda) viene sottratto da R_c,d. ↓ Effetto modesto sui pali corti, non trascurabile su pali lunghi e piccoli carichi. Equivale a sommare W al carico agente (approccio di molti software): scegliere una sola delle due strade nel confronto. Non sottrarre il peso è l'approssimazione consueta per i trivellati (compensata dal terreno asportato); per gli infissi la sottrazione è più corretta.

Parametri base

Parametri opzionali (sfondo giallo nel form)

Metodo di calcolo per strato

Param. (default): formule α/β sui parametri geotecnici, con distinzione drenate/non drenate. CPT: τ_s = q_c/α e q_b = k_c·q_c (Bustamante-Gianeselli semplificato; default α = 60 coesivi / 150 granulari, k_c come da tabella al punto 1, modificabili nel file dati con cpt_alpha e cpt_kc). SPT: Meyerhof 1976, solo terreni granulari. Con CPT/SPT lo strato dà lo stesso valore in entrambe le condizioni (la prova misura la resistenza complessiva): il confronto drenate/non drenate resta significativo solo per gli strati a parametri. I metodi si possono mescolare nella stessa stratigrafia.

Limiti τ_s,max e q_b,max

Tetti applicati dopo qualunque metodo, in entrambe le condizioni. ↓ Servono soprattutto per pali trivellati lunghi in sabbia: il metodo β con σ'_v che cresce linearmente sovrastima a grande profondità (fenomeno del valore critico). Ordini di grandezza ricorrenti in letteratura: τ_s,max = 80÷120 kPa in sabbia, q_b,max = 10÷15 MPa per trivellati. La relazione segnala esplicitamente quando un limite ha governato.

Tutte disattivate per default (comportamento "storico" del modulo, generalmente il più cautelativo o il più fisico). Servono a replicare le convenzioni di altri software e a quantificare il peso di ogni scelta, attivandole una alla volta.

Regola pratica per un confronto: prima allineare i dati (falda, quota testa, verticali/ξ, unità), poi confrontare R_b e R_s caratteristici separatamente per condizione, infine attivare le opzioni una alla volta fino a isolare la scelta teorica che spiega il residuo. Se il residuo resta sulla punta drenata di un infisso è quasi sempre Berezantzev: si replica con Nq_override.

La sezione "Predimensionamento N" stima il carico assiale di progetto quando non è ancora disponibile un modello strutturale: numero di piani, area di influenza, permanenti G e variabile Q (con la categoria d'uso della Tab. 3.1.II che propone q,k e γQ), neve su un piano, carichi extra. Il valore N così composto si trasferisce al campo del carico agente con un clic; per un palo di un gruppo va diviso per il numero di pali. È uno strumento di prima stima: il carico definitivo deve venire dal calcolo strutturale.

Con più pali (disposizione n_x × n_y e interassi) il modulo applica il par. 6.4.3.1.1.1 delle NTC 2018: somma delle resistenze caratteristiche dei singoli e valutazione delle possibili riduzioni per effetto di gruppo. Il metodo di valutazione è l'efficienza di Converse–Labarre sull'interasse minimo, e il suo campo di applicazione è una scelta del progettista (di regola le condizioni non drenate; nei granulari a interasse ≥ 3D l'efficienza si assume unitaria). Se lo strato alla punta è coesivo si verifica anche il blocco equivalente (laterale sul perimetro del blocco con c,u piena, base netta 9 c,u): fra efficienza e blocco governa il minimo. L'interasse minimo di regola è 3 volte il diametro (Circ. C6.4.3); sotto questa soglia servono specifiche valutazioni. I fattori ξ e γR del gruppo restano quelli del palo singolo: il testo di norma non prevede riduzioni. Assegnando il carico del gruppo Q,G compare la verifica dedicata, che concorre al coefficiente di sicurezza minimo.

Il palo può essere rappresentato nel modello di calcolo come vincolo esterno elasticamente cedevole. Il modulo fornisce le costanti necessarie, indipendenti dal carico perché derivate dalle resistenze caratteristiche e dalla geometria: la costante di Winkler assiale (K_w,ass = q,lat/D × 1000/2) e di punta (K_w,punta = q,punta/D × 100/3) secondo Castelli, Maugeri e Motta; la rigidezza distribuita per metro; e le sei costanti del vincolo alla testa (traslazionali e rotazionali), ricavate da un modello di trave su suolo alla Winkler con la costante laterale k(z) di Bowles e fattori di portanza di Vesic. Il tratto svettante è il tratto di palo libero sopra il piano campagna: entra nelle molle (che diventano più deformabili) ma non nella portanza. Flusso d'uso: si dimensiona il palo qui, si inseriscono le sole molle nel modello 3D, si riprendono le reazioni vincolari invertite e si riverifica il palo, senza rigenerarlo nel software FEM.

Da tenere presente nel giudizio finale: attrito negativo (da valutare a parte e sommare al carico agente), portanza a trazione, cedimenti, verifica strutturale del palo a carichi orizzontali (le molle forniscono le rigidezze per il modello, non la verifica), effetti sismici cinematici. Il modulo calcola il palo singolo e il gruppo a compressione con metodi statici da parametri o da correlazioni CPT/SPT.