Indagini e prove in sito - riassunto dettagliato per il corso

PROVE PENETROMETRICHE

Si dividono in:

Prove penetrometriche dinamiche:

Le prove penetrometriche dinamica consistono nell’infiggere nel terreno una punta conica (per tratti consecutivi δ)

misurando il numero di colpi N necessari per un certo approfondimento.

Prova penetrometrica dinamica DP

Strumentazion Penetrometro fatto da: maglio di peso Q (da 10-100 kg, in base a questo hai prove:

e leggere, medie, pesanti e super pesanti) con H di caduta tra 200-760 mm, testa di

battitura + batteria d’aste (lunghezza 1 m – 2 m. D esterno <45 mm), punta conica (D<63

mm)

Terreni Terreni sciolti con granulometria < ghiaie

Vantaggi Poco costosa, facile da eseguire

Limiti Non sono state sviluppate correlazioni con i parametri geotecnici accettati

internazionalmente (es. densità relativa, compressibilità, resistenza al taglio)

•

Fase Attrezzatura posizionata verticalmente

esecutiva • Inserimento punta conica

• Inserimento aste (guidate per mantenere la verticalità)

• Infissione punta nel terreno attraverso la caduta del maglio con cadenza di 15-30

colpi/min x evitare l’addensamento delle particelle del terreno, aggiungendo di volta

in volta aste

• Intervalli di misurazione del numero di colpi necessari per fare avanzare una tacca

(che può essere di 10/20/30 cm). Annotazione degli Ndp, se resistenza terreno è

bassa annoto la penetrazione x ogni colpo

• Raggiunti i 60 colpi la prova finisce (per rifiuto)

Risultati Più il Ndp è elevato più lo strato ha elevata resistenza (sabbiosi hanno > resistenza di

quelli argillosi). Diagrammi num colpi-profondità. Formula della resistenza a penetrazione

qd, resistenza diretta qr, capacità portante ammissibile Qr e Qa.

Interpretazion È una prova empirica. Delimitare corpi di frana, individuare livelli più o meno resistenti,

e risultati + valutare lo spessore delle coperture, ricostruire la stratigrafia dell’area.

campo di Da Ndp risaliamo a Nspt (prova standard) e poi utilizziamo le correlazioni usate x la SPT

applicazione e otteniamo i parametri geotecnici.

Prova penetrometrica dinamica standard SPT

Ideata negli USA nel 1927 ed è la prova più diffusa e utilizzata in tutto il mondo per via dei numerosi vantaggi e per

la vasta letteratura esistente.

Strumentazion Penetrometro fatto da: maglio di acciaio di 63,5 kg, rilasciato dal dispositivo di rilascio

e con 1 H di caduta di 760 mm, testa di battitura + batteria d’aste, campionatore (tubo

d’acciaio di lunghezza almeno 457 mm, con D esterno di 51 mm e interno di 35 mm),

scarpa (76 mm di lunghezza, dove gli ultimi 19 sono taglienti) sostituita da una punta

conica se ci sono terreni ghiaiosi o molto compatti

Terreni Terreni sciolti, soprattutto sabbiosi (no ghiaiosi)

Vantaggi Vasta letteratura tecnica esistente (parametri geotecnici riconosciuti internazionalmente),

bassi costi, semplicità operativa, attraversare anche strati induriti (es. calcinelli), utile per

studio dei fenomeni di liquefazione dei terreni incoerenti sottoposti a sollecitazioni

sismiche

Limiti I risultati possono essere corretti solo empiricamente

•

Fase Sondaggio in preparazione prova (per garantire che terreno sia indisturbato),

esecutiva esclusi i sondaggi a percussione

• Preparazione foro (pulizia e estrazione lenta strumenti)

• Penetrazione campionatore x tratti successivi (1 tratto=di avviamento, 15 cm). Se N

colpi 1 tratto=50 e avanzamento<15 cm  fine prova (segno Nspt=N1=50/es.13 cm);

Se supero tratto di avvviamento con N1<50, la prova continua e il campionatore

avanza per un 2° tratto di 30 cm, divisi in 15 cm che ti danno un N2 (num colpi per

15 cm) e N3 (num colpi per ultimi 15 cm), fino a un limite N2+N3 di 100 colpi.

Nspt=N2+N3;

Se con N2+N3=100 colpi ma non raggiungo un avanzamento di 30 cm  fine prova

con annotazione la penetrazione

• Campionatore estratto, aperto e si estrae il campione, posto in un contenitore e

inviato a un lab

Risultati Il valore Nspt viene corretto da: Formula dell’indice di resistenza alla penetrazione

corretto, correzione x il rendimento del sistema. Grafici coefficiente Cn-sforzo verticale

efficacie, grafico Nspt-P verticale efficace (correzione di Gibbs & Holtz), formule

Interpretazion I risultati si elaborano per ottenere la stratigrafia del sottosuolo e calcolare lo stato di

e risultati addensamento/consistenza dei terreni attraversati (parametri geotecnici)

Prove penetrometriche statiche:

CPT – Cone Penetration Test

Strumentazion Penetrometro fatto da: dispositvo di ancoraggio, dispositivo di spinta (martinetto

e idraulico) che esercita una spinta continua necessaria all’avanzamento nel terreno,

batteria d’aste, 1 m sopra punta c’è un anello allargatore (per diminuire l’attrito lungo aste

e aumentare capacità di approfondimento), punta penetrometrica di lungh 1 m con

terminazione conica (D di base di 35,7 mm e angolo di apertura di 60°) che può essere:

meccanica/telescopica (fatta da parti che si muovono separatamente, quali manicotto e

punta), o elettrica/fissa (si muove solidalmente con batteria d’aste, non ha parti mobili,

inclinometro nella punta, segnali analogici vengono digitalizzati da convertitori presenti

nella punta e inviati ad una centralina in superficie)

Terreni Terre di granulometria compresa tra argille e sabbie a grana grossa (D=2 cm)

Vantaggi

Limiti •

Fase Ancoraggio telescopico del penetrometro

esecutiva • Inserimento punta

• Inserimento aste

• Attivazione martinetto idraulico inizio prova a vel costante 2 cm/sec (±0,5)

• Avanzamento della punta, ricavo le letture: alla punta, lettura tot, lettura laterale

(misuro resistenza terreno alla sola punta) e poi di punta+manicotto (leggo la

resistenza del terreno a punta+manicotto), chiusura aste. Leggendo le misure di

resistenza ogni 20 cm

Risultati Resistenza alla punta qc, resistenza attrito laterale fs, resistenza d’attrito laterale tot,

diagramma attrito lat locale-resistenza a punta (sabbia, argilla, loam, limo)

•

Interpretazion Successione stratigrafica

e risultati + • Tipo di terrreno attraversato grazie a correlazioni empiriche con il rapporto tra attrito

campo di laterale e resistenza alla punta

applicazione

Versioni più avanzate di questa prova sono:

la CPTU (CPT con misura della P neutrale/sovrappressioni indotte) – si usa un piezocono e si misurano le

sovrappressioni indotte in fase di avanzamento (2cm/sec) e si riconosce il tipo di materiale attraversato, si hanno

info sul livello idrostatico della falda nel terreno, si valutano le caratteristiche di consolidazione del materiale coesivo;

la SCPTU (seismic), come la CPTU ma applicata alla sismica. Si usa un piezocono sismico (elettrico standard con

dentro geofoni, accelermotri che registrano segnali sismici generati artificialmente).

PROVA DI CARICO SU PIASTRA

Strumentazion 2 Piastre circolari con D di 300 mm e 160 mm (sopra la prima), spessore>20 mm,

e appoggiata al terreno, comparatore che misura di quanto si abbassa la piastra, il

comparatore è collegato ad una barra di sotegno (di circa 1 m che mantiene

l’orizzontalità durante lo svolgimento della prova), prolunga che collega il comparatore

con l’anello dinamometrico (con un comparatore), un martinetto meccanico o idraulico

che fornisce lo sforzo che simula il carico della fondazione, un contrasto (che impedisce

al martinetto di sollevarsi durante la prova, contrasta la spinta del martinetto)

Terreni

Vantaggi

Limiti •

Fase Piastra appoggiata sul terreno, reso piano da uno strato di sabbia per distribuire

esecutiva omogeneamente il carico

• Si posiziona la seconda piastra e il resto dell’attrezzatura

• Si carica, per gradini successivi e regolari, la piastra e si misurano sul comparatore

i cedimenti che corrispondono ad ogni gradino di carico, dopo 2 min

dall’applicazione forza

La prova si può eseguire:

Tradizionale (seguendo la normativa svizzera) – si applica un carico preliminare di 20

kN/m^2, registro il valore iniziale dei cedimenti; applico il primo gradino di carico di 50

kN/m^2; applico ulteriori gradini di carico (cicli di carico-scarico-ricarico) a seconda della

tipologia di opera da realizzare.

In profondità, in terreni ad elevata consistenza, granulari o di difficile raggiungimento.

Tipi:

• In pozzo – con piastre di grandi dimensioni poste alla base del pozzo, che ha D

almeno 2,5 volte quello della piastra

• In foro – per terreni coerenti, prova a deformazione costante (vel=2,5 mm/min) e si

raggiunge 1 rottura finale

Con piastra ad elica – autoaffondanti per disturbare – il terreno, su terreni coesivi e

incoerenti; avviene a carico controllato (per gradini di carico), a deformazione costante

Risultati Formula della capacità portante ammissibile (per elica), formula modulo di Young,

diagramma P-cedimenti, cedimento-carico, diagramma cedimento-P

Interpretazion Questa prova simula il comportamento del terreno sotto il carico di 1 fondazione

e risultati + superficiale o alla base di 1 fondazione profonda (solo se usiame delle piastre di

campo di larghezze>800 mm). Si usa per controllare i terreni di sottofondo dello strato di base

applicazione pavimentazioni stradali (rilevato stradale), per controllare la compattazione dei terreni

granulari, sopprattutto quando la prova di densità * in sito è problematica x via delle

grandi dimensioni dei clasti

*Nelle terre fini (argille) si usano fustelle con cui prelevare il materiale e portarlo in lab (prova con picnometro).

In terreni granulari uso il volumometro a sabbia (misuro il volume di sabbia che occorre per riempire il vuoto lasciato

dal campione prelevato, poi calcolo la densità della sabbia in sito. Poi Volume della quantità del campione

estratto=peso della sabbia usata per riempire il vuoto nel terreno, poi calcolo il peso di volume della terra).

Esiste anche un volumometro a membrana.

PROVA SCISSOMETRICA/ FIELD VANE TEST FVT

Strumentazion Scissometro: Strumento di torsione (in superficie), fatto da un disco di carta su cui 1

e pennino segna l’andamento della prova, ovvero le resistenze del terreno; batteria d’aste;

anello allargatore, batteria di tubi di rivestimento, paletta (costituita da 2 lame rettangolari

in acciaio sottile, uniti a croce, con H doppia rispetta al D (H da 90-200mm) e D del

cilindro dato da rotazione palette da 45-100 mm)

Terreni Si effettua solo su terreni addensati

Vantaggi Prova rapida, economica, molto usata

Limiti Max profondità=30 m dal p.c.

Fase Possibili configurazioni:

esecutiva • In campo (da p.c.), necessita un apparecchio autoperforante. Esecuzione:

Infissione a P dello strumento fino a 0,5 m più in alto rispetto il punto di

 esecuzione della prova

Bloccaggio