Analisi di pali di trazione per strutture di grandi dimensioni con modello di terreno parabolico e materiale elastico-perfettamente plastico

Pali in trazione su grandi opere: il ruolo del modello parabolico e del materiale elastoplastico nella verifica numerica

Le fondazioni su pali rappresentano una soluzione ricorrente per infrastrutture civili di grande scala, dagli edifici alti ai ponti, dalle piattaforme offshore alle torri di trasmissione, fino ai basamenti posti sotto falda. Oltre ai carichi verticali ordinari, queste strutture sono spesso sollecitate da forze di trazione significative, indotte da momenti ribaltanti o da spinte idrostatiche. Vento, onde, traffico e galleggiamento generano azioni di sollevamento che i pali devono contrastare.

Meccanismo resistente dei pali in trazione

Il terreno non è in grado di assorbire tensioni di trazione. La capacità dei pali di resistere a carichi di sollevamento è quindi affidata principalmente all’attrito laterale negativo che si sviluppa lungo l’interfaccia palo-terreno. A questo contributo si aggiunge il peso proprio del palo. I pali progettati per sopportare tali sollecitazioni sono definiti pali in trazione.

Modello numerico sviluppato: approccio agli elementi di contorno

Nello studio in esame è stato messo a punto un modello numerico basato sull’analisi agli elementi di contorno. Per simulare il comportamento del palo è stato adottato un legame costitutivo elastico-perfettamente plastico, mentre il suolo è stato rappresentato mediante un modello parabolico. La scelta del modello parabolico per il terreno risponde alla necessità di cogliere in modo più realistico la non linearità della risposta del suolo sotto carichi di trazione.

Validazione e analisi parametrica

Il modello è stato validato confrontando i risultati numerici con dati sperimentali disponibili in letteratura. L’accordo è risultato accettabile. L’analisi parametrica condotta ha confermato l’adeguatezza del modello parabolico nel riprodurre il comportamento del sistema palo-terreno in condizioni di trazione. Sono state inoltre eseguite simulazioni su scala reale per valutare l’influenza di diversi fattori, quali le proprietà del suolo, la geometria del palo e le caratteristiche del carico applicato.

Risultati e implicazioni progettuali

Dall’intero lavoro emerge un quadro di indicazioni utili per i progettisti di fondazioni in trazione. L’impiego di un modello parabolico per il suolo, integrato con un comportamento elastoplastico per il palo, consente di ottenere previsioni affidabili del carico ultimo e del cedimento. I risultati delle analisi parametriche forniscono criteri per ottimizzare il dimensionamento, tenendo conto delle variabili che più incidono sulle prestazioni del palo.

La possibilità di disporre di uno strumento numerico validato apre prospettive per verifiche più accurate in fase di progettazione esecutiva, riducendo il ricorso a coefficienti di sicurezza eccessivamente cautelativi e migliorando l’affidabilità complessiva dell’opera.