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A closed form solution for a three dimensional passive earth pressure coefficient

Motta Ernesto Raciti Erminia
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2014
Numero:
3
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 3/2014

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Una soluzione in forma chiusa per il coefficiente di spinta passiva tridimensionale 

La valutazione della spinta passiva, sia in condizioni statiche sia in condizioni sismiche, è molto importante per la progettazione di paratie, ancoraggi, fondazioni, ecc. Nella letteratura tecnica è stato dimostrato che, nel caso in cui la piastra sulla quale è applicata la spinta abbia larghezza limitata, l’influenza della terza dimensione può risultare significativa, a causa degli effetti di bordo, così che il coefficiente di spinta passiva tridimensionale risulta maggiore di quello bidimensionale. Purtroppo, allo stato attuale, non è disponibile in letteratura alcuna soluzione in forma chiusa per il calcolo di questo coefficiente, ma solo tabelle o grafici che ne riportano i valori in funzione del rapporto B/H, essendo B ed H , rispettivamente, la larghezza e l’altezza della piastra. In questo lavoro si presenta un’estensione del classico metodo di MONONOBE-OKABE-KAPILA e si ottiene una soluzione in forma chiusa per il calcolo del coefficiente di spinta passiva tridimensionale, che viene poi applicato. Analogamente agli approcci numerici presenti in letteratura, la soluzione proposta prende in considerazione l’angolo di attrito del terreno e l’angolo di attrito all’interfaccia fra la piastra e il terreno, mentre, come valore aggiunto, consente di considerare l’effetto della pendenza del terrapieno e quello delle azioni sismiche, secondo un approccio pseudo-statico. Il modello viene validato in condizioni statiche, mediante il confronto con soluzioni ottenute da altri autori con approcci differenti.

Estimation of passive pressure under both static and seismic conditions is very important for the design of diaphragm walls, anchors, foundations etc. It has been shown in technical literature that in case of limited width of the “plate” on which earth pressure acts, the influence of the third dimension can be significant, due to side effects so that the three-dimensional passive earth pressure coefficient is greater than the two-dimensional one. Unfortunately, no closed form solution for the evaluation of this coefficient is available till now, but only results listed in tables or shown in plots versus B/H ratios, being B and H the plate width and height, respectively. In this work, an extension of the classical Mononobe-Okabe-Kapila method is presented and a closed form solution for the evaluation of three-dimensional passive earth pressure coefficient is obtained and applied. Similarly to numerical approaches in literature, the proposed solution takes into account the friction angle of the soil and that of the soil-plate interface while, as a novelty, it allows to take into account the slope angle of the backfill, and seismic actions through a pseudo-static approach. The model is validated in static conditions, by comparisons with solutions obtained by other authors through different approaches.