iT-Geo-Muri

iT-geo-muri è un programma WEB gratuito di Interstudio Tools per il progetto di muri di sostegno in CA e a gravità, pluritirantati, con stratigrafie anche complesse, fondazioni superficiali e su pali e interfaccia completamente grafica.

iT-geo-muri è un’applicazione WEB per il progetto di muri di sostegno in cemento armato o a gravità, con un’analisi geotecnica e strutturale avanzata sia della situazione al valle del muro che a monte. Tutto questo con una grafica interattiva dove tutti gli elementi sono inservibili e modificabili graficamente con il mouse.

Interstudio distribuisce a produce da molti anni Geo-Tec D, un programma desktop per il progetto di opere di sostegno, muri e paratie. Con iT-geo-muri abbiamo portato l’esperienza e le tecnologie di Geo-Tec D all’interno di un’applicazione WEB che ha tutti i vantaggi delle altre applicazioni WEB di Interstudio Tools, quali l’indipendenza dal tipo di dispositivo (computer, tablet dcc), dal luogo, da sistema operativo, la possibilità di condividere il lavoro con collaboratori e clienti ed altro ancora.

VerPres Dati sezione
iT-geo-muri ha un interfaccia grafica completamente grafica e interattiva. Il pendio, la falda, gli strati, i tiranti, la roccia ed altro sono inseriti e modificato con il mouse, oltre che numericamente.

Ecco come si presenta la finestra principale del programma:

 

 

Gli strumenti sulla sinistra hanno il seguente significato:

 Inserimento della superficie del terreno. E’ indispensabile inserirla per poter fare qualsiasi calcolo.

 Inserimento degli strati. Serve ad inserire i profili inferiori di ulteriori strati dietro il muro.

Inserimento della falda. Serve ad inserire la superficie superiore della linea di falda tramite un poligono.

 Inserimento limite della roccia. Serve ad inserire un poligono che rappresenta il limite della roccia dietro il muro.

 Inserimento strati in fondazione. Serve ad inserire linee orizzontali che rappresentano gli strati in fondazione.

 Inserimento di tiranti. Serve ad aggiungere dei tiranti o dei vincoli lungo il muro.

I bottoni in alto hanno il seguente significato:

 Zoom ingrandimento. Ingrandisce il contenuto della finestra.

 Zoom naturale. Imposta la scala video in modo da visualizzare il contenuto della finestra nella scala impostata in Parametri grafico.

 Zoom diminuzione. Rimpicciolisce in locntenuto della finestra.

 Imposta i vari parametri e coefficienti per il calcolo.

 Imposta le caratteristiche di base del terreno. Ogni strato poi potrà avere caratteristiche proprie.

 Imposta le caratteristiche dei materiali del muro quali calcestruzzo e armature.

 Imposta i parametri per il calcolo di muro su pali.

 Imposta le azioni esterne applicate al muro.

 Visualizza una relazione con tutti i dati.

 Visualizza una relazione con il dettaglio dei risultati.

 Visualizza un grafico con i diagrammi di taglio, momento, spostamenti e rotazioni.

 Visualizza il disegno esecutivo con le armature.

 Esporta la relazione completa in formato PDF.

 Esporta la relazione completa in formato ODF di OpenOffice

Esporta la relazione completa in formato DOC di Microsoft Word.

 Apre una finestra l’immagine del contenuto in formato PNG.

 

Ecco un esempio di muro di sostegno con taglione alla base, profilo del terreno con una strada, due strati dietro il muro e due strati in fondazione, curva dell’andamento della falda, limite della roccia a monte ed un tirante. Il diagramma a sinistra è il diagramma delle pressioni del terreno sul muro.

iT-geo-muri1-1

 

 

Disegno armature

Il programma genera anche i disegni esecutivi completi di quote ed armature. Ecco un esempio:

Esecutivi iT-geo-muri

Diagrammi

Tramite il bottone Diagrammi è possibile aprire la finestra con i diagrammi del taglio, momento, spostamento orizzontale e dell’eventuale pressione sulla parte anteriore del terreno:

La pressione è diversa da zero solo se la parte anteriore del muro è più alta della base.

 

Relazione

 

Ecco un esempio di relazione:

DATI CALCOLO MURO DI SOSTEGNO

DATI DEL TERRENO

Angolo di attrito terra/muro G.sd 0,00
Angolo orizz/scarpata G.sd 90,00
Coeff. sicurezza carico limite 1,40

COORDINATE DEI PROFILI

Profilo X Y
1 terrenoSuperficiale 0,000 3,500
1 terrenoSuperficiale 2,000 4,000
1 terrenoSuperficiale 5,640 4,000
1 terrenoSuperficiale 9,280 4,000

CARATTERISTICHE DEGLI STRATI SOTTO LA FONDAZIONE

Numero Descrizione Gamma CU FI Quota K
0 1.800,00 0,00 30,00 -3,07
1 1.800,00 0,00 30,00 -5,61

ULTIMO STRATO IN FONDAZIONE

Descrizione
Peso specifico del terreno DaN/m3 1.800,00
Angolo di attrito interno G.sd 30,00
Coesione DaN/cm2 0,00
Porosità 0,40
Coeff. di reazione orizzontale DaN/cm3 1,00

CARICHI SUL PENDIO

Tratto Lunghezza Strutturale sin Non strutturale sin Esercizio sin Strutturale des Non strutturale des Esercizio des
1 – 2 2,06 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
2 – 3 3,64 0,00 100,00 500,00 0,00 100,00 500,00
3 – 4 3,64 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

CARICHI E MATERIALI

Carico sul muro DaN/m 0,00
Coppia in testa DaNm/m 0,00
Forza orizzontale 1 DaN/m 0,00
Posizione forza orizzontale 1 m 0,00
Forza orizzontale 2 DaN/m 0,00
Posizione forza orizzontale 2 m 0,00
Forza Verticale sul piede DaN/m 0,00
Posizione forza verticale sul piede m 0,00
Coefficiente sismico orizzontale 0,07
Coefficiente sismico verticale 0,04
Approccio e combinazione utilizzati Approccio 2 Combinazione 1
Peso specifico materiale base DaN/m3 2.500,00
Modulo di elasticità DaN/cm2 300.000,00
Res. caratteristica calcestruzzo DaN/cm2 250,00
Tens. di calcolo acciaio DaN/cm2 2.200,00
Diam. Armat. Principale mm 12,00
Diam. Armat. di ripart. mm 8,00
Copriferro cm 3,00

DATI GEOMETRICI

Altezza del muro m 3,50
Spessore in testa m 0,30
Spessore al piede m 0,40
Spessore zoccolo m 0,40
Quota zoccolo m 0,00
Base anteriore m 0,10
Base Posteriore m 0,30
Distanza palo anteriore m 0,40
Distanza palo posteriore m 0,40
Diametro pali cm 20,00
Spessore Taglione a monte m 0,00
Profondità Taglione m 0,00
Zoccolo Variabile posteriore

RISULTATI CALCOLO MURO DI SOSTEGNO

DATI DEL TERRENO

Spinta totale DaN/m 5.932,62
Spinta orizzontale DaN/m 5.920,02
Spinta verticale DaN/m 386,36
Y Spinta base muro cm 95,92
X Spinta interno muro cm -4,80
Angolo Theta sisma DaN/m 3,87
Forza di inerzia sismica struttura DaN/m 438,38
Y forza di inerzia sismica struttura cm 71,28
Forza di inerzia sismica terreno DaN/m 1.203,38
Y forza di inerzia sismica terreno cm 191,46
Base fondazione cm 320,00
Pressione max.terreno DaN/cm2 1,31
Pressione min.terreno DaN/cm2 0,23
Sicurezza al ribaltamento 3,79
Sicurezza allo scivolamento 2,23
Risultante azioni verticali DaN/m 24.578,21
Risultante azioni orizzontali DaN/m 6.358,40
Eccentricità (pos. verso sinistra) m 0,37
Inclinaz. risult./vert. pos oraria G.sd 14,50
Carico limite terreno (Terzaghi) DaN/cm2 1,88
Coefficiente di sicurezza 1,40
Carico ammissibile del terreno DaN/cm2 1,34

METODO DI CALCOLO AGLI ELEMENTI FINITI – NODI ED ELEMENTI FINITI DEL MURO

Nodo Quota (cm) Lunghezza (cm)
1 350,00
2 324,32 25,68
3 274,43 49,89
4 224,54 49,89
5 174,66 49,89
6 124,77 49,89
7 74,89 49,89
8 25,00 49,89
9 0,00 25,00

SPINTE DEL TERRENO SUI NODI DEL MURO

Nodo Spinta normale (DaN/m) Spinta parallela (DaN/m)
2 123,01 6,55
3 322,32 19,64
4 516,71 32,74
5 708,26 45,83
6 896,96 58,82
7 1.059,16 70,03
8 1.212,39 80,62

COMPONENTI DI SPOSTAMENTO E DI SOLLECITAZIONE ALLE ESTREMITA” DEGLI ELEMENTI

Nodo Prof (m) Spostamento (cm) Rotazione (Rad*1000) Momento (DaNm) Taglio sup (DaN) Taglio inf (DaN)
1 350,00 -1,204183 -0,004720 0,00
2 324,32 -1,082955 -0,004720 -0,00 -0,00 -38,70
3 274,43 -0,848522 -0,004658 -1.930,51 -38,70 -80,52
4 224,54 -0,620730 -0,004437 -5.947,17 -80,52 -126,49
5 174,66 -0,409327 -0,003987 -12.257,08 -126,49 -176,58
6 124,77 -0,227041 -0,003257 -21.065,92 -176,58 -230,77
7 74,89 -0,088728 -0,002213 -32.577,93 -230,77 -288,78
8 25,00 -0,010738 -0,000830 -46.984,17 -288,78 -350,54
9 0,00 -0,000000 -0,000006 -55.747,65 -350,54 -350,54

ARMATURA SEZIONI

Quota (cm) Momento (DaNcm) SF.Norm (DaN) Momento U (DaN/cm2) Area sin (cm2) Area des (cm2) Campo
350,00 0,00 0,00 212.558,03 3,39 3,39 2,00
324,32 -0,00 194,98 221.722,55 3,39 3,39 2,00
274,43 -193.051,05 587,17 239.989,15 3,39 3,39 2,00
224,54 -594.717,28 997,13 605.076,00 3,39 9,05 2,00
174,66 -1.225.708,09 1.424,87 1.233.345,04 3,39 18,09 2,00
124,77 -2.106.591,60 1.870,38 2.109.133,19 3,39 30,54 2,00
74,89 -3.257.793,16 2.333,67 2.444.980,52 3,39 33,93 2,00
25,00 -4.698.416,59 2.814,73 2.541.908,14 3,39 33,93 2,00
0,00 -5.574.764,82 3.062,50 2.617.926,66 3,39 33,93 2,00
Ant 52.844,90 0,00 297.547,18 3,39 3,39 2,00
Pos 930.743,72 0,00 988.043,05 12,44 3,39 2,00

COMPUTO MATERIALI

Diametro armature principali mm 12,00
Lunghezza m/m 315,05
Peso DaN/m 279,71
Diametro armature di ripartizione mm 8,00
Lunghezza m/m 80,00
Peso DaN/m 71,03
Volume calcestruzzo DaN/m 2,50
Peso complessivo di acciaio DaN/m 350,73
Rapporto acciaio/calcestr DaN/m3 140,01
    • Geometria. Muri in C.A. a sezione variabile comunque inclinati, con suola inclinata ed eventuale taglione . Muri pluritirantati con terreno a valle variabile. Muri su pali.
    • Diagramma di spinta. Calcolo del diagramma di spinta per terreni a stratigrafia qualsiasi , con o senza presenza di linea di falda di forma qualsiasi e con la possibilità di impostare superfici di scorrimento vincolanti quali quelle su roccia. Pendio caricato in modo generico con valutazione dell’influenza del carico secondo Bussinesque.
    • Calcolo della struttura. Calcolo agli elementi finiti. L’eventuale terreno sulla parte anteriore del muro viene trattato come trave su suolo elastico.
    • Base del muro. Determinazione automatica della base del muro di retta in funzione della stabilità e della resistenza del terreno.
    • Progetto armature. Progetto delle armature, verifica con il metodo degli stati limite o delle tensioni ammissibili e disegno esecutivo in scala delle armature e del calcestruzzo. Computo delle quantità.
    • Azioni esterne. Forza e coppia in sommità, forze orizzontali lungo il muro o la paratia, forza verticale sul piede, carichi trapezoidali e azione sismica orizzontale e verticale.
    • Introduzione grafica. La geometria del pendio, la falda, il limite dell’eventuale roccia non spingente, la posizione degli strati ed altro ancora possono essere inseriti e modificati in forma grafica con il mouse.
    • Esportazione. Esportazione in vari formati quali Word, Excel, OpenOffice, Jpeg di relazione, grafici, disegni esecutivi
    • Supporto NTC 2008. Il programma supporta sia le norme NTC 2008 e la successiva circolare del 02/2009 che le normative precedenti.

IL CALCOLO DELLA SPINTA

 

Il calcolo della spinta attiva di un  terreno multistrato su una superficie comunque inclinata, caricato in modo qualunque ed in falda viene effettuato secondo una metodologia che deriva dalla teoria di Coulomb generalizzata a terreni multistrato.

 

Secondo tale teoria il valore globale della spinta attiva si determina tramite una condizione di equilibrio “al limite” tenente conto del prisma di terreno che, coinvolto nell’ipotetico movimento franoso, scivola lungo una superficie piana, di inclinazione q. Al variare di q si ottengono tutti i possibili valori della spinta S(q) caratteristica di quelle condizioni geometriche e di quel tipo di terreno [G]. Il valore massimo della spinta,    corrispondente alla spinta attiva, si realizza con la inclinazione
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La spinta attiva risulta inclinata rispetto all’orizzontale dell’angolo   (90°+d-b)  mediante il quale è poi possibile risalire alle componenti lungo gli assi coordinati.

Il peso del prisma di terreno, P(q) dipende ovviamente, oltre che dal peso specifico del terreno, anche dall’inclinazione della superficie di scivolamento.

Questo modo di impostare il problema ci permette di risolvere i casi in cui il prisma di terreno scivola lungo una superficie di scivolamento nota a priori, quale ad esempio il caso di massa di terreno scivolante su un ammasso roccioso. In tal caso sarà l’utente stesso a definire, in modo grafico o analitico, la superficie di scivolamento.

 

Nel caso generale di terreno multistrato, con caratteristiche geotecniche qualunque, Geo-Tec D calcola in modo automatico il peso effettivo del concio considerando il reale livello della linea di filtrazione all’interno del pendio. Il peso viene determinato tramite una integrazione.

In tal caso la superficie di scivolamento ha come l’inclinazione l’angolo q, dipendente dallo strato interessato. Quindi al variare dell’angolo di attrito interno j, varia q e la pendenza della superficie di scivolamento.

Il calcolo della spinta si effettua generando delle superfici di scivolamento, in numero dipendente dall’altezza del concio che l’utente ha scelto per effettuare il calcolo.

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Con la suddivisione del volume racchiuso tra superficie i-esima ed il profilo del terreno, in conci verticali di larghezza prefissata e comunque impostata dall’utente,  si procede al calcolo della spinta Si lungo la direzione (90°+d-b).

Per la superficie i-esima  è possibile determinare la spinta relativa al concio i-esimo ∆Si, come differenza tra la spinta Si e la spinta Si-1 calcolata per la superficie i-1.

E’ previsto l’ingresso del parametro “Porosità” il quale appunto permette di tenere conto dell’aumento di peso dovuto all’acqua presente negli interstizi e quindi al calcolo del peso specifico saturo a partire da quello secco.

La relazione impiegata [3] per il calcolo del peso del terreno in falda é :

 

g’t = gt0 + ga*n

 

dove :

g’t        = peso specifico del terreno immerso

gt0       = peso specifico del terreno secco

ga         = peso specifico dell’ acqua

n          = porosità ( = Vvuoti / Vtot ) espressa come coefficiente (0 < n < 1).

 

In realtà nel caso dei pendii si potrà far riferimento anche al peso specifico naturale in luogo del peso specifico secco; in questo caso però si dovrà dimi­nuire la porosità dell’umidità naturale espressa come rapporto fra volume di acqua presente nel terreno e volume totale.

Dalla componente normale dovuta al peso del concio viene detratta, se il ter­reno è immerso, la componente dovute alla pressione neutra.

 

SPINTA DEL SOVRACCARICO

 

Mentre per il metodo semplificato il sovraccarico viene considerato tramite un’altezza di terreno equivalente, nel metodo completo, in relazione alla completa flessibilità descrittiva del terrapieno che iT-geo-muri permette, l’ effetto del sovraccarico sul terrapieno viene risolto per mezzo della teoria della elasticità sul carico lineare secondo le correzioni proposte dal Terzaghi.

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Il valore della pressione in un punto generico assume il valore:

image056

per m>0,40

image059

per m<0,40

 

dove i valori di m ed n dipendono dalla posizione della forza P e dalla profondità come si può notare nel schema precedente.

Geo-Tec D scompone, in relazione alla precisione di calcolo impostata, i carichi sul terrapieno e calcola quindi la sommatoria degli effetti sulla parete di sostegno.

Il metodo del tutto generale permette di simulare qualunque tipo di carico (binario ferroviario, via di corsa per strutture di sollevamento,  fondazioni preesistenti, ecc.) oltre che agli usuali carichi ripartiti; carichi che comunque erano nella gran parte imposti dalla difficoltà delle classiche risoluzioni manuali e che trovano raramente perfetta corrispondenza nella realtà.