Geotecnica - Relazione Prova Edometrica

Università di Pisa

Scuola di ingegneria di Pisa

Ingegneria civile ambientale, corso di geotecnica

Relazione tecnica e calcoli

Prova edometrica ad incrementi di carico (IL) n° 2008_ED032

Docente: ing. Lo Presti Diego Carlo

Studente: Martini Marco

Matricola: 518201

Anno accademico: 2016/2017

Sommario

• Premessa .............................................................................................................................................................. 2
• Prova Edometrica ad incrementi di carico (IL) ............................................................................................... 2
• Le normative ...................................................................................................................................................... 2
• Prima Parte (Determinazione di ^p) ....................................................................................................................... 4
• Parametri di compressibilità ................................................................................................................................ 4
• Rapporto di ricompressione, compressione e scarico ....................................................................................... 4
• Indice di ricompressione, compressione e scarico ............................................................................................. 4
• Seconda Parte (Determinazione di Cv) .............................................................................................................. 6
• Metodo di Casagrande per Cv (1936) ................................................................................................................ 6
• Metodo di Taylor per Cv .................................................................................................................................... 7
• C e K ................................................................................................................................................................ 7
• Formule utilizzate .................................................................................................................................................. 7
• Calcolo coefficienti di consolidazione ................................................................................................................ 14
• Gradino 50-100 .................................................................................................................................................... 14
• Gradino 100-200 .................................................................................................................................................. 14
• Gradino 200-400 .................................................................................................................................................. 14
• Gradino 400-800 .................................................................................................................................................. 15
• Gradino 800-1600 ................................................................................................................................................ 15
• Gradino 1600-3200 .............................................................................................................................................. 15
• Validità e limiti della teoria della consolidazione edometrica ......................................................................... 16

Premessa

La relazione consiste nell’elaborazione di dati provenienti da una prova edometrica ad incrementi di carico (IL) al fine di ricavare, oltre alle indicazioni sulla storia tensionale (OCR), i valori caratteristici Cv (coefficiente di consolidazione primario), C (coefficiente di consolidazione secondario) e K (coefficiente di permeabilità) tramite il metodo di Casagrande e di Taylor.

Prova edometrica ad incrementi di carico (IL)

La prova di compressione edometrica, a fronte di una notevole semplicità esecutiva, permette il conseguimento di molteplici obiettivi; essa consente infatti di:

• Determinare la relazione tensione-deformazione che caratterizza le proprietà di compressibilità e rigonfiamento per effetto di variazioni di stato tensionale effettivo in condizioni monodimensionali (edometriche, o di deformazione trasversale impedita);
• Determinare le caratteristiche che governano la variabilità di tali deformazioni nel tempo, per effetto dei fenomeni di consolidazione primaria e secondaria;
• Ricostruire la storia tensionale del deposito naturale da cui è stato prelevato il campione.

Le normative

Le normative che regolano la prova edometrica sono in particolare quelle statunitensi (ASTM), inglesi (BS), tedesche (DIN). In Italia non è mai stata editata una normativa specifica, ma generalmente la prova viene eseguita secondo le “Raccomandazioni sulle Prove Geotecniche di Laboratorio” (AGI, 1994); ultimamente è cogente la normativa europea (UNI CEN ISO/TS 17892-5). In generale, le norme differiscono tra loro di poco quando si riferiscono strettamente al percorso di prova, ma si distinguono soprattutto in merito alla taratura dei singoli sistemi di misura e alla calibrazione del “sistema edometro” (cella edometrica, sistema levatorico di trasmissione dei carichi, set di pesi).

La prova edometrica è tra le procedure più diffuse. In genere riguarda provini di terreno a grana fine ottenuti da campioni indisturbati. Lo scopo primario è quello di determinare la compressibilità dello scheletro solido e la permeabilità del materiale. Le condizioni sono di carico verticale infinitamente esteso, strati orizzontali, filtrazione e deformazioni solo verticali (quali quelle presenti ad esempio durante il processo di formazione di un deposito per sedimentazione).

La prova si esegue imponendo dei carichi verticali crescenti ad un provino cilindrico (D=50mm, H=20mm), confinato all’interno di un anello metallico. Il provino subisce solo una compressione verticale, mentre la deformazione laterale è impedita dall'anello metallico e non giunge mai a rottura. In questo caso i carichi verticali sono incrementati a gradini (IL).

L’apparecchio edometrico è composto da varie parti:

• Sistema di leve che garantisce l’applicazione del carico desiderato tramite un capitello metallico che poggia sulla sommità del provino.
• Pesi calibrati di piombo per applicare la pressione verticale desiderata alla testa del provino.
• Anello metallico.
• Due pietre porose a contatto superiormente e inferiormente con il provino per la fuoriuscita di liquido durante il processo.
• Cella che contiene l’anello rigido e lo mantiene immerso nell’acqua per evitare l’essiccamento.
• Sistema automatico di misura degli spostamenti verticali.

I gradini di carico sono applicati in progressione geometrica quindi raddoppiandone il valore ad ogni incremento (12.5, 25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400 kPa). Ogni gradino viene mantenuto 24 ore per permettere lo sviluppo di uno spostamento di natura puramente viscosa. Durante la permanenza di ciascun gradino di carico, viene misurata la variazione di altezza del provino, ΔH, nel tempo. Noto il valore di ΔH è possibile calcolare:

• Deformazioni assiali (e volumetriche)
• Variazioni di indice dei vuoti

I valori della deformazione assiale e/o dell’indice dei vuoti vengono riportati in un diagramma in funzione della corrispondente pressione verticale media efficace. Otteniamo così le curve di compressibilità edometrica. Nel grafico si individuano tre tratti per la fase di carico:

• Un tratto iniziale a debole pendenza (punti 1-2)
• Un tratto intermedio a pendenza crescente (punti 2-5)
• Un tratto finale a pendenza maggiore e quasi costante (punti 5-8).

La curva di scarico (punti 9-11) con pendenza minore e quasi costante. Spesso la curva di compressibilità edometrica viene approssimata, per le applicazioni pratiche, con tratti rettilinei come schematizzato in figura. Il punto A corrisponde al ginocchio, cioè un punto angolare corrispondente alla pressione di consolidazione (σ'c). Adesso è possibile distinguere nella figura vari tratti e alcuni indici:

• La pendenza del tratto iniziale è detta indice di ricompressione, Cr, e non è molto significativo per i motivi sopradetti.
• La pendenza del tratto successivo al ginocchio, ovvero alla pressione di consolidazione, è detta indice di compressione, Cc.
• La pendenza nel tratto di scarico tensionale è detta indice di rigonfiamento, Cs.

Tali indici saranno anche analizzati in dettaglio.