Domande di esame Opere geotecniche

MECCANISMI DI COLLASSO

I meccanismi di rottura delle fondazioni superficiali sono:

ROTTURA GENERALE: Associata a superfici di scorrimento ben definite che partono dal piano di posa della fondazione, si sviluppano all'interno del substrato di fondazione e risalgono in superficie, fino al piano campagna. Tipicamente la rottura generale è associata anche al verificarsi di rifluimenti laterali e verso l'alto del terreno sottostante la fondazione. Facendo una prova di carico su una fondazione superficiale, la risposta consiste in una curva carico-cedimento di tipo fragile con un picco del carico, pari al valore di q, a cui segue una rapida caduta del carico stesso, perché al piccolo limite arriviamo alla condizione di rottura in cui si forma una superficie di collasso, per cui inizia lo scivolamento e il carico crolla.

PUNZONAMENTO: Assenza di una superficie di scorrimento ben definita e completa. Il terreno sottostante la fondazione si comprime, e la fondazione si abbassa lungo...

Dei piani di rottura che sono verticali o subverticali che si formano intorno all'impronta della fondazione stessa. Facendo una prova di carico su una fondazione superficiale, se si rompe secondo un meccanismo di punzonamento, la curva carico-cedimento è di tipo incrudente cioè un andamento crescente monotono che non permette di individuare un valore inequivocabile di carico limite.

ROTTURA LOCALE: Meccanismo intermedio ai due precedenti perché corrisponde a una situazione in cui si formano delle superfici di scorrimento a partire dal piano di posa della fondazione, ma senza avere un meccanismo di collasso che continua fino al piano campagna. Si osservano modesti rifluimenti laterali e verso l'alto, e contestualmente il piano di posa della fondazione si abbassa comprimendo il terreno sottostante. Facendo una prova di carico, la curva carico-cedimento sarà di tipo incrudente. Se la rottura avviene in condizioni non drenate (substrato a grana fine tipo argilla NC),

si può avere solo larottura generale, mentre in condizioni drenate (substrato sabbioso), si potrà avere la rottura locale, dipunzonamento e generale. Altri fattori da tenere in conto sono la densità relativa (D ) e l’approfondimentoRrelativo della fondazione (D/B).Si specifichi a quale di questi meccanismi fa riferimento la soluzione di Terzaghi per la valutazione dellacapacità portante?La soluzione analitica di Terzaghi per la stima del carico limite fa riferimento al meccanismo di rotturagenerale.

si può avere solo larottura generale, mentre in condizioni drenate (substrato sabbioso), si potrà avere la rottura locale, dipunzonamento e generale. Altri fattori da tenere in conto sono la densità relativa (D ) e l’approfondimentoRrelativo della fondazione (D/B).Si specifichi a quale di questi meccanismi fa riferimento la soluzione di Terzaghi per la valutazione dellacapacità portante?La soluzione analitica di Terzaghi per la stima del carico limite fa riferimento al meccanismo di rotturagenerale.

PALI INFISSI PORTATA LATERALE– METODI DI CALCOLO IN TERRENI COESIVII metodi disponibili per il calcolo della portata laterale sono 2: metodo α e metodo β.Il “Metodo α” è un approccio empirico in termini di tensioni totali e la resistenza unitaria lungo il fusto delpalo può essere espressa come:: coefficiente empirico che ha un enorme dispersione poiché dipendente dal tipo di argilla, dal metodo

di resistenza del terreno. Il Metodo β si basa sull'equazione di resistenza al taglio non drenata, che tiene conto della coesione (c) e dell'angolo di attrito interno (φ) del terreno. Questo metodo è più affidabile rispetto al Metodo α, in quanto tiene conto di una maggiore varietà di condizioni del terreno. Per utilizzare il Metodo β, è necessario conoscere i valori di c e φ del terreno. Questi valori possono essere determinati attraverso prove di laboratorio o attraverso esperienze precedenti. Una volta ottenuti i valori di c e φ, è possibile calcolare la resistenza al taglio non drenata (cu) utilizzando l'equazione: cu = c + σ' tan(φ) dove σ' è la tensione efficace verticale al punto considerato. Una volta calcolato il valore di cu, è possibile calcolare la resistenza portante del palo (Qb) utilizzando l'equazione: Qb = β * Ap * cu dove β è un coefficiente che dipende dal tipo di palo e dal metodo di installazione, e Ap è l'area della sezione trasversale del palo. È importante notare che il Metodo β è valido solo per palificazioni in terreni coesivi. Per terreni non coesivi, è necessario utilizzare altri metodi di calcolo. In conclusione, il Metodo β è un metodo affidabile per calcolare la resistenza portante di un palo in terreni coesivi. È importante ottenere i valori corretti di c e φ del terreno per ottenere risultati accurati.della resistenza al taglio (c' = 0). Il Metodo β è descritto dalla seguente formula, che rappresenta la resistenza unitaria lungo il fusto del palo: • Pali infissi in argille NC: il limite inferiore di K è pari al coefficiente di spinta a riposo K esistente prima dell'installazione del palo. • Pali infissi in argille OC: tipicamente con α = 0,5. La q cambia da profondità a profondità in quanto dipende dal valore di σ', per cui siccome la tensione verticale efficace varia linearmente con la profondità, si calcola un valore di q medio in corrispondenza del piano medio dello strato. I risultati proposti si riferiscono a pali infissi che hanno lunghezza relativamente modesta (inferiore a 20-30 m); in realtà il valore di β decresce al crescere della lunghezza. PALI INFISSI PORTATA LATERALE – METODI DI CALCOLO IN TERRENI INCOERENTI Si applica il "Metodo β", perché nelle sabbie sideve applicare un approccio in termini di tensioni efficaci. σ' è proporzionale alla σ iniziale per un coefficiente K, che dipende dalla densità relativa della sabbia e dal metodo di installazione del palo. È possibile ricorrere ai risultati delle prove penetrometriche, in modo da esprimere la resistenza unitaria lungo il fusto del palo come: - il coefficiente moltiplicativo cs - q resistenza alla punta corrispondente alla profondità di calcolo PALI INFISSI PORTATA DI BASE – METODI DI CALCOLO IN TERRENI COESIVI La capacità portante di base nei terreni coesivi viene valutata in termini di tensioni totali: Dato che si sta parlando di terreni coesivi supponendo che siano saturi, la pressione alla base del palo qB valutata in termini di tensioni totali chiama in causa la resistenza al taglio non drenata cu. - Nc generalmente viene assunto uguale a 9. - Il valore della resistenza al taglio non drenata cu deve essere opportunamentevalutato, determinandolo con delle prove triassiali consolidate e non drenate. Attenzione alle argille OC fessurate, perché con un materiale molto sovraconsolidato potrebbe essere anche fessurato e quindi potrebbe venire meno l'ipotesi di condizione di carico non drenata, perché la permeabilità di un'argilla fessurata diventa prossima a quella di un materiale granulare come la sabbia. PALI INFISSI PORTATA DI BASE – METODI DI CALCOLO IN TERRENI INCOERENTI La portata di base di un palo infisso in una sabbia è calcolata con un approccio in termini di tensioni efficaci: - Nq è un coefficiente di capacità portante che dipende principalmente dall'angolo di resistenza al taglio. φ' La relazione tra Nq e φ' dipende dall'approccio teorico considerato e dall'associato meccanismo di collasso ipotizzato. - σ' è la tensione verticale efficace calcolata alla base del palo. I valori di Nq sono il risultato di

approcci analitici ricavati da schemi semplificati, però questo tipo di approccio oltre una certa profondità non è più accettabile, poiché q non aumenta più. Quindi oltre una certa profondità critica z, è opportuno ricorrere ad approcci empirici, correlando q ai risultati di prove in sito. La portata di base può essere espressa sulla base dei risultati di una prova penetrometrica:

• c è un coefficiente empirico che dipende dal tipo di terreno e dal tipo di palo;
• q è la resistenza alla punta q rappresentativa dello strato.

c, media cPALI TRIVELLATI PORTATA DI BASE – METODI DI CALCOLO IN TERRENI COERENTI

CULOOOO!!!!!!!!!!!!

PALI TRIVELLATI PORTATA DI BASE – METODI DI CALCOLO IN TERRENI INCOERENTI

Quando si considerano dei pali trivellati di grande diametro per mobilitare la portata di base si devono avere dei cedimenti molto elevati perché la portata di base è funzione del diametro.

del palo. Allora nei pali trivellati si determina una portata di base, che in realtà è una portata critica, e assume un valore q corrispondente ad un cedimento relativo s/D (rapporto tra il cedimento s e il diametro D del palo) pari a 0.05.

Di fatto si fa il progetto del palo con una q che è inferiore alla portata di base che effettivamente competerebbe a quel palo, poiché tale portata di base è legata ad un cedimento troppo elevato.

A parità di cedimento relativo i pali infissi hanno una portata di base che è più elevata di quelli trivellati, ma spesso si preferiscono i pali trivellati perché comportano minori problemi in termini di ingombro delle attrezzature e delle vibrazioni indotte al costruito circostante.

La portata di base critica viene spesso espressa in funzione della q ricavata da una prova penetrometrica:

c- c è un coefficiente empirico che dipende dal tipo di terreno e dal tipo di palo;

PORTATA PER ATTRITO

LATERALE

Per la portata per attrito laterale si applica un metodo in termini di tensioni efficaci, con il valore di K che deve essere opportunamente valutato rispetto alla tipologia di terreno e alla specifica tecnologia adottata:

METODO DELL'ANALISI LIMITE

Nei calcoli di stabilità si ricerca il carico di collasso reale applicando due teoremi dell'analisi limite, tramite cui si trova un limite inferiore e un limite superiore.

Teorema dell'estremo superiore: Se è possibile trovare un cinematismo di collasso compatibile, tale che il lavoro delle forze esterne sia uguale all'energia dissipata dagli sforzi interni, si verifica la rottura (cioè le forze esterne costituiscono un limite superiore del carico di collasso reale). Per applicare il teorema dell'estremo superiore è necessario rispettare le condizioni di congruenza e le equazioni costitutive, ma non è necessario che gli sforzi interni siano in equilibrio con i carichi esterni.

dono. Inoltre, si assume che il terreno sia omogeneo e isotropo, cioè le sue proprietà non variano con la direzione. Il teorema dell'estremo inferiore afferma che se è possibile trovare una distribuzione di sforzi all'interno del terreno che sia in equilibrio con i carichi esterni e che non violi il criterio di rottura del materiale, allora il collasso non può verificarsi. In altre parole, se esiste una configurazione di carichi che soddisfa le condizioni di equilibrio e di resistenza, allora questa rappresenta un limite inferiore del collasso reale. È importante notare che per applicare il teorema dell'estremo inferiore è necessario che siano soddisfatte le condizioni di equilibrio e il criterio di resistenza, ma le condizioni di congruenza possono essere ignorate. Questo significa che non è necessario che la superficie di rottura coincida con la superficie di plasticizzazione del terreno. In conclusione, una soluzione di estremo inferiore è una soluzione cautelativa, in quanto rappresenta un limite inferiore del collasso reale del terreno.