Domande di esame Opere geotecniche

Cedimenti

Le componenti di un cedimento sono: il cedimento immediato, il cedimento di consolidazione e il cedimento secondario. I meccanismi non sono i metodi di calcolo, ma i processi fisici che governano queste deformazioni che generano i cedimenti.

Cedimento immediato

Il cedimento immediato in un sub-strato coesivo avviene contestualmente all’applicazione del carico, ed è legato ad una deformazione che avviene in condizioni non drenate, quindi è un cedimento associato a variazioni di volume nulle, allora sarà una deformazione puramente distorsionale. Il metodo di calcolo è un approccio elastico lineare. Il cedimento immediato medio sotto l’area caricata è dato dal prodotto di due coefficienti moltiplicativi μ₀ e μ₁, in cui μ₀ tiene conto dell’approfondimento relativo della fondazione, mentre μ₁ tiene conto dello strato che cede.

Cedimento di consolidazione

Il cedimento di consolidazione è associato a un processo di consolidazione che è un processo di filtrazione in regime transitorio associato alla dissipazione delle sovrapressioni interstiziali generate dall’applicazione del carico, con conseguente riduzione dell’indice dei vuoti. Il calcolo del cedimento di consolidazione è basato sul calcolo del cedimento edometrico. Quando ci si trova molto distanti dalle condizioni di deformazione tipiche delle prove edometriche si richiede l’intervento di un coefficiente correttivo sul cedimento calcolato attraverso approccio edometrico.

Cedimento secondario

Il cedimento secondario è associato a una deformazione viscosa del terreno che avviene a tensioni e pressioni efficaci costanti. - c_αε è il coefficiente di consolidazione secondaria - H₀ è l’altezza dello strato impermeabile - t₁₀₀ è il tempo necessario all’esaurimento del processo di consolidazione primaria. L’approccio si basa sull’ipotesi che la consolidazione secondaria inizia al termine della consolidazione primaria e sull’assunzione che il coefficiente c_αε possa ritenersi costante durante l’evolversi del cedimento secondario.

Capacità portante - Terzaghi

La formula di Terzaghi è la soluzione completa ovvero che tiene in considerazione tutti i contributi che concorrono alla capacità portante della fondazione superficiale (peso proprio, terreno coesione c, sovraccarico laterale q’), ottenuta analizzando la stabilità della fondazione in condizioni drenate con il metodo dell’equilibrio limite globale.

Ipotesi

• Fondazione nastriforme;
• Attrito al contatto fondazione–terreno; il cuneo sotto la fondazione è in regime di equilibrio elastico;
• Risultante del carico sulla fondazione è verticale e centrata;
• Piano di posa della fondazione e piano campagna orizzontali;
• Il tratto curvilineo della superficie di scorrimento è una spirale logaritmica con polo in corrispondenza dell’estremità della fondazione nel caso di terreno privo di peso, mentre la sua posizione esatta non è nota a priori nel caso di terreno dotato di peso proprio. L’ultima porzione della superficie di scorrimento è inclinata di 45°–ϕ’/2 che corrisponde alle condizioni di equilibrio limite superiore quindi si trova in regime di spinta passiva.

È una soluzione non esatta ma è quella che viene impiegata normalmente. Le tre componenti N_c, N_q, N_γ, sono state calcolate separatamente, con riferimento a superfici di scorrimento diverse fra loro. Si è applicata la sovrapposizione degli effetti, benché il problema sia non lineare.

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_limite, a cui segue una rapida caduta del carico stesso, perché al picco 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 la rottura generale, mentre in condizioni drenate (substrato sabbioso), si potrà avere la rottura locale, di punzonamento e generale. Altri fattori da tenere in conto sono la densità relativa (D_R) e l’approfondimento relativo della fondazione (D/B).

Si specifichi a quale di questi meccanismi fa riferimento la soluzione di Terzaghi per la valutazione della capacità portante? La soluzione analitica di Terzaghi per la stima del carico limite fa riferimento al meccanismo di rottura generale.

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