Appunti di Geotecnica

CLASSIFICAZIONE MATERIALI GEOTECNICI

• I geo materiali vengono suddivisi in due categorie:

• ROCCE
• ROCCE LAPIDEE: aggregato di minerali fortemente cementati tra loro
• ROCCE SCIOLTE O TERRE
• • COERENTI O FINI (ARGILLE)
  • da asciutte presentano una resistenza non trascurabile
  • forma meno regolare
  • INCOERENTI E GRANULARI (SABBIE)
  • non hanno resistenza a taglio
  • forma più regolare

STRUTTURA dei TERRENI

TERRA = MEZZO POLIFASE

Microstruttura: forma e dimensioni dei grani e legami esistenti tra le particelle

Un volume di Terreno è composto dai grani che contato fra loro e negli interterzi, sono presenti aria acqua che acqua.

Nel volume di Terreno sono presenti tre fasi:

1. fase liquida (acqua)
2. fase gassosa (aria)
3. fase solida (granelli)

Ho due tipi di interazione

• Tipo meccanico dovuta alle forze di natura di volume Grana grossa
• Tipo chimico dovuta alle forze di superficie Grana fine

Sulla superficie esterna di ogni granulo esistono delle cariche elettriche che lo portano ad interagire con gli altri granuli e con l'acqua circostante.

La dimensione delle particelle condiziona la natura delle interazioni solido-solido e solido-fluido.

Riassumendo

Terre fini–coerenti (argille)

• da asciutte presentano una resistenza non trascurabile
• forza molto irregolare
• con superficie esterna grande in relazione alla massa, le azioni superficiali sono importanti e vincolanti. Le interazioni di tipo chimico possono diventare addirittura più importanti di quelle di volume (forze elettrrostatiche)

Terre incoerenti–granulari (sabbie)

• non hanno resistenza a taglio
• forza più regolare
• con superficie esterna piccola in relazione alla massa, le azioni superficiali sono irrilevanti e prevalgono le interazioni di tipo meccanico (forze di contatto)

Microstruttura: osservabile su una porzione di terreno limitata

Megastruttura: evidenziabile a grande scala

RELAZIONI TRA LE FASI

VOLUME DEI VUOTI

V_v = V_w + V_g

VOLUME TOTALE

V_t = V_s + V_v

VOLUME SPECIFICO

v = ^V/_Vs

INDICE DEI VUOTI

e = ^V_v/_Vs

v = 1+e

n = ^e/_1+e

e = ⁿ/_1-n

GRANULI INCOMPRIMIBILI

GRADO DI SATURAZIONE

S = ^V_w/_Vv

S = 1 Terreno saturo

S = 0 Terreno secco

PESO TOTALE

P_t = P_w + P_s

CONTENUTO D'ACQUA

W = ^P_w/_Ps x 100

S = ^WGs/_e

Wp LIMITE PLASTICO

È il contenuto d'acqua tale da determinare la formazione di un bastoncino di 3,2 mm di diametro. Si dovrebbero fare tre prove e poi fare una media.

1. Preparazione manuale (pastetta umida ~20g)
2. Operazione di rotolamento (3 mm in ~10 movimenti)
3. Bastoncini fessurati → misuro il volume

Wl LIMITE LIQUIDO

È il contenuto d'acqua tale da determinare la chiusura del solco per una lunghezza di 1 cm ed un numero di colpi pari a 25.

Prova su provino di terreno rimaneggiato con le cucchiaia di Casagrande.

Si eseguono 3 prove: si misura il numero di colpi necessario affinché il solco si richiuda per una lunghezza di 1 cm, si diagramma il numero di colpi in funzione del contenuto d'acqua.

Si definisce Indice di Plasticità: il campo di variazione del contenuto d'acqua all'interno del quale il terreno ha un comportamento plastico.

Ip = Wl - Wp

Rimanda alla mineralogia dei terreni

carico plastico duplice ➔ terreno molto coesivo

Ip alto = il terreno non cambia facilmente lo stato fisico (struttura costituita da legami forti)

Ip basso = il terreno cambia facilmente lo stato fisico (struttura costituita da legami deboli)

MAGGIORE È Ip, MAGGIORE È LA COMPRESSIBILITÀ E MINORE È LA RESISTENZA AL TAGLIO

σ_vm = ΣF_si / A

σ_vm = σ'_vm + μ

sforzo efficace(parte di forza che gravasullo scheletro solido)

Questo PRINCIPIO DELLE TENSIONI EFFICACI mi diceche il comportamento dei terreni saturi ècontrollato dalle pressioni efficaci

σ'_vm = σ_vm - μ

Le TENSIONI EFFICACI si determinano come differenzatra tensioni totali e pressure interstiziali, dalmomento che le tensioni efficaci non sonodirettamente misurabili.

Una sollecitazione applicata ad un terreno èin parte sopportata dallo scheletro solido(tensione efficace) e in parte dal fluidointerstiziale (pressione neutra).

τ = T / A = Στ_i / A + O = τ'

σ'_i = σ_i - μ

τ = τ'

l'acqua non partecipaalla ripartizione dellesollecitazioni tangenzialiperché non trasmettesforzi di taglio.

Il principio espresso in forma matriciale sarà

( σ τ_xy τ_xz ) = ( σ_x τ_xy τ_xz ) - ( μ 0 0 )

• τ_xy τ τ_yz τ_yx σ_y τ_yz 0 μ 0
• τ_zx τ_zy σ τ_zx τ_zy σ_z 0 0 μ

queste nove componentisaranno determinate il tensoredelle tensioni

Rossi

Durante lo scarico e dopo un certo periodo di tempo

sull'elemento di terreno si accomoda, tendono

e di conseguenza aumenta se esso (le

tensioni verticali)

Il terreno subisce una compormale amale lungo e senza

deformazioni laterali, per ragluna di numerazioe (meno se

dopo: gli unicamenti verso una direzione orizzontale,

cumpliari illustrativi)

Il vincolo lateralmente una può sopportare,

le deformazioni orizzontal allo

stesso:

il momento delle tensioni affican orziontali è proporzionale

al corrispondente incremento delle tensioni affican verticali,

secondo un coefficiente detto COEFFICIENTE DI SPINTA A

RIPOSO (RIPOSO = assenza di de deformazioni laterali)

_K0 = _σh0 / _σv0 Coefficiente di spinta a riposo

Durante la fase di deformazione tale coefficiente rimane

cosciente e valore della tensione effican verticale

raggiunta, e dipende dalla naturale dei terreno.

In condizioni normali il rapporto tra la tensione

orizzontale effican e quella verticale effican è

K₀ = _σh0 / _σv0

Non esiste una relazione

analog or tension totali