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Introduzione Stabilità dei Pendii Appunti scolastici Premium

Appunti di stabilità del territorio e geotecnica ambientale sulla stabilità dei pendii basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Vassallo dell’università degli Studi della Basilicata - Unibas. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Stabilità del territorio e geotecnica ambientale docente Prof. R. Vassallo

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ESTRATTO DOCUMENTO

Rilevati

I rilevati hanno la funzione di portare il terreno ad una quota prestabilita (di imposta per

la costruzione di manufatti, corrispondente ad una assegnata livelletta di progetto, ecc.).

Rilevati

La geometria è fissata dal progettista a cui si demanda l’analisi di stabilità.

Spesso si fa riferimento a pendenze standard, che vanno sempre verificate mediante

calcolo (le inclinazioni variano da circa 27° a 34°). 34°-29°

29°-27°

29°-27°

34°-29°

29°-27°

34°-29°

29°-27°

29°-27°

Pendenze standard di rilevati stradali (da Manual for Slope Protection, edito dalla Japan Road Association)

Rilevati

I terreni utilizzati devono avere specifiche caratteristiche granulometriche e di plasticità

fissate dai Capitolati. Inoltre, vengono messi in opera umidi, ma non saturi in modo da

ottenere la massima densità possibile.

In terreni a grana fine nascono delle pressioni capillari, che pongono problemi di stabilità

quando si annullano (es. a seguito di piogge intense e prolungate).

In terreni granulari (utilizzati con maggiore frequenza) le pressioni capillari sono

trascurabili. Rilevati

La messa in opera deve avvenire secondo precise modalità (es. spessore degli strati,

energia di costipamento, ecc.) anche in relazione alla loro posizione all’interno del

rilevato: ad esempio, nel caso dei rilevati stradali, lo strato a diretto contatto con la

pavimentazione deve essere dotato di caratteristiche di rigidezza molto elevate.

Devono essere adoperate tecniche costruttive adeguate alle situazioni locali:

- “scotico” dello strato superficiale su cui il rilevato deve essere appoggiato;

- realizzazione di gradonature nei terreni di fondazione, se il manufatto deve essere

realizzato su un pendio naturale;

- messa in opera di strati anticapillari e di drenaggi;

- ecc.

Per ottenere pendenze molto elevate, i rilevati possono essere rinforzati attraverso

elementi metallici o plastici (Terre Armate, terre rinforzate).

Rilevati

Come per ogni scarpata di opere in terra, l’analisi di stabilità di un rilevato deve

riguardare la verifica della stabilità interna e della stabilità esterna.

La verifica della stabilità interna riguarda la stabilità della sola scarpata al di sopra dei

terreni di fondazione. In tale verifica intervengono:

- caratteristiche del manufatto;

- eventuali pressioni neutre presenti in esso.

La verifica della stabilità esterna riguarda la stabilità non solo della scarpata al di

sopra dei terreni di fondazione, ma anche la stabilità di questi ultimi. In tale verifica

intervengono:

- caratteristiche del manufatto;

- eventuali pressioni neutre presenti in esso;

- proprietà dei terreni di fondazione;

- regime delle falde sotterranee. Opere idrauliche

Scavi artificiali

Pur trattandosi di pendii artificiali, gli scavi presentano problematiche tipiche dei pendii

naturali:

- struttura e proprietà dei terreni

- stati tensionali iniziali

- regime idrico sotterraneo

dipendono, infatti, dalle caratteristiche del deposito naturale e, quindi, dalla sua storia

geologica. Scavi artificiali

La pendenza delle scarpate viene stabilita in funzione delle proprietà meccaniche dei

terreni interessati e del regime delle acque sotterranee.

Per scavi di modesta importanza, si possono assumere delle pendenze standard (da

dover comunque sempre verificare attraverso il calcolo) in funzione delle caratteristiche

litologiche dei terreni 73°- 51°

63°- 40°

34°

51°- 45°

45°- 40°

45°- 40°

40°- 34°

51°- 45°

45°- 40°

45°- 40°

40°- 34°

51°- 40°

45°- 40°

40°- 34°

Pendenze standard di trincee stradali (da Manual for Slope Protection, edito dalla Japan Road Association)

Pendii naturali

La struttura del sottosuolo è una diretta funzione della storia geologica.

Pendii naturali

Pendii naturali

Pendii naturali τ

λ= τ lim

Pendii naturali

STATI LIMITI dei pendii

Tutti i pendii devono assolvere alla funzione strutturale, nel senso che devono sostenere

il peso proprio ed i carichi esterni assorbendo stati tensionali opportunamente minori di

quelli di rottura; in altri termini, devono soddisfare la cosiddetta verifica allo stato limite

ultimo.

Oltre a soddisfare la verifica allo stato limite ultimo, alcuni pendii (in genere alcuni

manufatti di terra ed i pendii naturali su cui vengono realizzate delle opere) devono

essere in grado di assolvere in modo soddisfacente la funzione che è loro richiesta, ad

esempio sostenendo con deformazioni modeste le sollecitazioni a cui sono sottoposti

(verifica allo stato limite di servizio). Fra gli stati limite di servizio ricade la funzione di

sbarramento idraulico, che ha tra l’altro la funzione di impedire un eccessivo flusso idrico

a valle attraverso il corpo stesso del manufatto.

L’approccio da adottare per studiare il comportamento dei pendii è

funzione del tipo di problema che è necessario affrontare.

Problema Approccio

1) Analisi condizioni lontane dalla 1) Previsione campo delle deformazioni e

rottura spostamenti indotti da variazioni delle

condizioni al contorno

2) Valutazione attuale margine di sicurezza

2) Analisi di stabilità rispetto alla condizione di “collasso”

3) Analisi fase post-rottura 3) Valutazione possibili percorsi, distanze e

velocità dei corpi di frana

STATO LIMITE ULTIMO

Il pendio deve essere sufficientemente distante dalla condizione di stato limite ultimo. Questa

condizione è espressa attraverso il coefficiente di sicurezza all’equilibrio limite (FS) che è un

rapporto fra azioni resistenti ed azioni instabilizzanti (per i pendii artificiali è fissato dal D.M.

LL.PP. 11/03/1988). L’approccio è di tipo deterministico, nel senso che tutti i parametri

necessari per il calcolo del coefficiente di sicurezza vengono considerati noti. Recentemente

tendono ad affermarsi approcci di tipo probabilistico.

superficie limite τ

= lim

FS

τ τ

superficie di scorrimento τ lim

STATO LIMITE DI SERVIZIO

Lo stato limite di servizio viene verificato tramite calcoli di sollecitazioni, spostamenti, gradienti

idraulici, portate. superficie limite

τ

superficie di scorrimento τ

lim

L’analisi di stabilità dei pendii consiste nel mettere a confronto la resistenza disponibile e le

azioni instabilizzanti alla base di un volume (di terreno o di roccia) delimitato dalla superficie

limite del pendio e da una superficie continua emergente sul pendio, opportunamente scelta, che

prende il nome di superficie di scorrimento (o di rottura).

FRANA

Processo meccanico caratterizzato dallo scorrimento indefinito lungo la superficie di rottura del

volume racchiuso tra quest’ultima e la superficie limite.

Instabilità (in senso lato) riguarda anche il verificarsi di spostamenti da ritenere non accettabili

(che non prevedono la rottura globale).

Instabilità di un pendio

Pendii artificiali Pendii naturali

sono dovuti all’azione antropica che modifica la topografia traggono origine dall’azione di agenti naturali (tettonismo,

dei luoghi (scavi, costruzioni in terra) erosione, glaciazioni, frane, ecc.) che hanno configurato la

morfologia del territorio, creando incisioni e valli e quindi i

pendii

-INSTABILITA’ INTERNA - modifiche dello stato di sollecitazione

geometria incompatibile con le caratteristiche

del materiale utilizzato (rilevati) o in posto

(scavi) - modifiche delle caratteristiche del mezzo

-INSTABILITA’ ESTERNA

geometria incompatibile con le caratteristiche

del sottosuolo Instabilità di un pendio

Azioni instabilizzanti Azioni resistenti

- Peso proprio - Frazione degli sforzi tangenziali limite

- Sovraccarichi - Sforzi aggiuntivi dovuti ad elementi strutturali

Influenza del processo di formazione sul regime di pressioni

neutre in terreni coesivi saturi Pendii artificiali

Pendii naturali Il processo di formazione è quasi

Il processo di formazione è sempre rapido rispetto alla capacità dei

sufficientemente lontano nel tempo da terreni di smaltire le sovrappressioni

poter ritenere che allo stato attuale sia neutre legate alla variazione dello stato

stata raggiunta una condizione di tensionale totale, dovute alla stessa

equilibrio idraulico in cui le pressioni formazione del pendio.

neutre nel sottosuolo sono dipendenti

dalle sole condizioni idrauliche al Esiste pertanto una fase della vita del

contorno. pendio, immediatamente successiva alla

sua formazione, in cui le pressioni

Le trasformazioni naturali che sono neutre variano sensibilmente e tendono

intervenute dalla formazione geologica ad egualizzarsi con le condizioni

del pendio ad oggi sono in genere molto idrauliche al contorno.

lente; quindi anche queste, in genere,

non inducono sovrappressioni neutre nel Altre trasformazioni, se di natura

pendio, conseguenti a variazioni dello antropica, sono quasi sempre rapide e

stato tensionale totale. quindi capaci di indurre sovrappressioni

neutre nel pendio.

Condizioni di drenaggio libero o impedito in un pendio

Pendio artificiale

∆u perturbazione esterna

Pendio naturale t

formazione

del pendio

Un pendio naturale, costituito da terreni a grana fina saturi, si trova normalmente in

condizioni drenate. Durante la vita del pendio può esservi un incremento o decremento

di carichi al contorno (perturbazione) che può determinare una condizione totalmente o

∆u.

parzialmente non drenata, in cui insorgono sovrappressioni neutre

Un pendio artificiale, costituito da terreni a grana fina saturi, si trova nella sua fase

iniziale in condizioni non drenate, a causa del suo stesso processo di formazione, che

∆u.

induce sovrappressioni neutre Queste si dissipano nel tempo fino al

raggiungimento della condizione drenata.

Anche in questo caso durante la vita del pendio può esservi un incremento o

∆u.

decremento di carichi al contorno che può determinare sovrappressioni neutre

Rilevati su argille sature

Se i terreni di fondazione sono saturi e presentano una modesta permeabilità, la

realizzazione del manufatto genera un campo di sovrapressioni neutre che si dissipano

in tempi elevati, dipendenti da:

- coefficiente di consolidazione;

- spessore del banco.

Pertanto, le condizioni di lavoro del terreno di fondazione sono:

- sostanzialmente non drenate al termine della costruzione;

- drenate a lungo termine.

Tale aspetto impone che l’analisi di stabilità vada eseguita

- a breve termine;

- a lungo termine. Rilevati su argille sature

La diminuzione nel tempo delle pressioni

neutre provoca un aumento nel tempo del

coefficiente di sicurezza FS.

Discarica in argille sature

Scavi artificiali in argille sature

Se i terreni di fondazione sono saturi e presentano una modesta permeabilità, anche la

realizzazione di uno scavo genera un campo di sovrapressioni neutre che si dissipano in

tempi elevati, dipendenti da

- coefficiente di consolidazione;

- spessore del banco.

Pertanto, le condizioni di lavoro del terreno sono:

- sostanzialmente non drenate al termine della costruzione;

- drenate a lungo termine.

Tale aspetto impone che l’analisi di stabilità vada eseguita

- a breve termine;

- a lungo termine. Scavi artificiali in argille sature

L’aumento nel tempo delle pressioni

neutre provoca una riduzione nel

tempo del coefficiente di sicurezza

FS.

Pendii naturali: regime di pressioni neutre

Il regime di pressioni neutre nel pendio può trovarsi in equilibrio con le condizioni

idrauliche al contorno (condizione stazionaria) o in condizioni di squilibrio (condizione

transitoria).

In prossimità del piano campagna (per alcuni metri o per qualche decina di metri) la

condizione è sempre transitoria per la continua variazione delle condizioni idrauliche al

p.c.: alternanza di pioggia ed insolazione.

Ad una certa profondità dal p.c. nei pendii naturali il flusso d’acqua è quasi sempre

stazionario, perché si estingue l’effetto delle variazioni idrauliche al p.c. e

flusso transitorio

a a fiume

Formazione flusso stazionario

argillosa


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60

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria civile
SSD:
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Francesko92 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Stabilità del territorio e geotecnica ambientale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Basilicata - Unibas o del prof Vassallo Roberto.

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