Opere geotecniche - Appunti ed esercizi

Sommario

RICHIAMI DI MECCANICA DELLE TERRE ............................................................................................................................ 6

Descrizione e classificazione dei terreni ....................................................................................................................... 6

Tensore degli sforzi di Cauchy ....................................................................................................................................... 7

Tensore delle deformazioni .......................................................................................................................................... 7

Principio degli sforzi efficaci .......................................................................................................................................... 8

Storia tensionale ........................................................................................................................................................... 9

′ℎ0

Effetto della storia tensionale sulla .................................................................................................................... 10

Preconsolidazione dovuta ad aging ............................................................................................................................ 10

Moto transitorio – consolidazione monodimensionale .............................................................................................. 11

Caso infinitamente esteso....................................................................................................................................... 11

Prova edometrica ........................................................................................................................................................ 12

Parametri di compressibilità ................................................................................................................................... 12

Coefficiente di consolidazione primaria ..................................................................................................................... 13

Teoria della consolidazione monodimensionale - Terzaghi ........................................................................................ 14

Resistenza al taglio ...................................................................................................................................................... 15

Prova triassiale ............................................................................................................................................................ 16

TXCD – Prova triassiale consolidata drenata .......................................................................................................... 16

TXCU – Prova triassiale consolidata non drenata ................................................................................................... 17

TXUU – Prova triassiale non consolidata non drenata............................................................................................ 17

COMPORTAMENTO NON DRENATO DELLE SABBIE ........................................................................................................ 19

Resistenza al taglio delle sabbie in condizioni drenate .............................................................................................. 19

Comportamento non drenato delle sabbie ................................................................................................................ 22

Prove TXCU su sabbia Bending Sand ....................................................................................................................... 22

Risposte sperimentali osservabili in laboratorio ..................................................................................................... 23

Stato stazionario di deformazione .......................................................................................................................... 25

Integrazione: ........................................................................................................................................................... 25

COMPORTAMENTO CRITICO DEI TERRENI SOTTO CARICO CICLICO ............................................................................... 27

Sollecitazioni di un elemento di terreno durante un evento sismico ......................................................................... 27

Apparecchio di taglio semplice ciclico ........................................................................................................................ 28

Risposta di un terreno soggetto a sollecitazioni cicliche ............................................................................................ 29

Domini di comportamento in relazione ai livelli deformativi ..................................................................................... 30

SOGLIE DI DEFORMAZIONE e ........................................................................................................................ 31

,

EVOLUZIONE DELLA RIGIDEZZA DEL RAPPORTO DI SMORZAMENTO E DELLA DOVRAPPOSIZIONE

∆

INTERSTIZIALE IN FUNZIONE DELLA DEFORMAZIONE A TAGLIO ................................................................... 32

RIGIDEZZA IN FUNZIONE DEL LIVELLO DI DEFORMAZIONE .................................................................................... 33

0

CAMPI DI VARIAZIONE DELLE CURVE - ........................................................................................................ 33

TERRENI A GRANA GROSSA (SABBIA DI TOYOURA) ................................................................................................ 33

1

TERRENI A GRANA FINE ........................................................................................................................................... 34

VARIARE DELLO SMORZAMENTO CON IL LIVELLO DI CONFINAMENTO ................................................................. 34

Risultati di prove di taglio torsionale ciclico (CTS) su provini di sabbia allo stato denso ........................................... 35

Risultati di prove di taglio torsionale ciclico (CTS) su provini di sabbia allo stato sciolto ........................................... 36

Risultati di prove di taglio semplice ciclico su provini di sabbia allo stato sciolto ...................................................... 36

Risultati di prove di taglio semplice ciclico su provini di sabbia a comportamento dilatante (sabbia densa) ........... 37

Riassunto ..................................................................................................................................................................... 37

Resistenza al taglio ciclica dei terreni granulari .......................................................................................................... 37

Sintesi .......................................................................................................................................................................... 38

STATI DI EQUILIBRIO LIMITE ATTIVO E PASSIVO ............................................................................................................. 39

Richiamo di SPINTA DELLE TERRE ............................................................................................................................... 39

Condizione a riposo ................................................................................................................................................. 39

Equilibrio limite inferiore ........................................................................................................................................ 40

Equilibrio limite superiore ....................................................................................................................................... 41

RIPASSO ................................................................................................................................................................... 41

Equilibrio limite di un mezzo non coesivo delimitato da un piano inclinato – stato limite attivo.......................... 42

Equilibrio limite di un mezzo non coesivo delimitato da un piano inclinato – stato limite passivo ....................... 42

Teoria di Coulomb ................................................................................................................................................... 43

Considerazioni sulle ipotesi del metodo e sulla sua applicabilità ........................................................................... 44

Muri ............................................................................................................................................................................. 46

Modalità di rottura di opere di sostegno flessibili ...................................................................................................... 46

Paratie ......................................................................................................................................................................... 46

Paratia senza ancoraggio in terreno incoerente ......................................................................................................... 48

Paratia senza ancoraggio in terreno coesivo saturo ................................................................................................... 50

Paratia con ancoraggio (metodi per la progettazione) ............................................................................................... 51

METODO AD APPOGGIO FISSO ............................................................................................................................... 51

METODO AD APPOGGIO LIBERO ............................................................................................................................. 52

METODO DELLO STRESS PATH ........................................................................................................................................ 53

Percorsi di carico eseguibili in una cella triassiale avanzata ....................................................................................... 53

Rilevato costruito su un substrato argilloso normalconsolidato ................................................................................ 56

Rilevato costruito su un substrato argilloso molto sovraconsolidato ........................................................................ 57

Stabilità di un’opera di sostegno ................................................................................................................................ 58

Stabilità di un’opera di sostegno flessibile ................................................................................................................. 59

Costruzione graduale di un rilevato ............................................................................................................................ 61

Scelta dei parametri nell’analisi di stabilità ................................................................................................................ 62

INDAGINI GEOTECNICHE ................................................................................................................................................. 63

Campionatori .......................................................................................................................................................... 64

Prova penetrometrica statica (CPT) ............................................................................................................................ 64

2

Prova penetrometrica statica “meccanica” ................................................................................................................ 65

Prova penetrometrica statica “elettrica” .................................................................................................................... 65

Prova penetrometrica con piezocono (CPTU) ............................................................................................................. 65

Prova penetrometrica con piezocono sismico (SCPTU) .............................................................................................. 66

Definizione della stratigrafia ....................................................................................................................................... 67

Esempi di profili stratigrafici ....................................................................................................................................... 68

Guida per la stima del tipo di terreno da risultati di prove CPT con la punta meccanica tipo Begermann................ 68

Carte di classificazione di Robertson .......................................................................................................................... 69

Indice di materiale I ............................................................................................................................................... 71

c

Interpretazione nei terreni a grana fine ..................................................................................................................... 71

Prova di dissipazione ................................................................................................................................................... 73

Interpretazione nei terreni a grana grossa ................................................................................................................. 75

Esempio di interpretazione di una prova penetrometrica ......................................................................................... 76

Prova penetrometrica dinamica (SPT = standard penetration test) ........................................................................... 81

Prova dilatometrica ..................................................................................................................................................... 82

Vane test o prove con scissometro ............................................................................................................................. 84

METODO DELL’ANALISI LIMITE ....................................................................................................................................... 86

EQUILIBRIO .............................................................................................................................................................. 87

CONGRUENZA ......................................................................................................................................................... 87

LEGAME COSTITUTIVO ............................................................................................................................................ 87

EQUAZIONE DI CONTINUITA’ .................................................................................................................................. 87

Metodi di analisi per la soluzione dei problemi di stabilità ........................................................................................ 88

Metodi dell’analisi limite ............................................................................................................................................ 88

Cinematismi di collasso compatibili ............................................................................................................................ 90

Applicazione dei teoremi dell'analisi limite per la valutazione della capacità portante di fondazioni superficiali .... 91

Esempi di soluzione di limite inferiore ........................................................................................................................ 91

Analisi in termini di tensioni efficaci (condizioni drenate) ...................................................................................... 91

Analisi in termini di tensioni totali (condizioni non drenate) ................................................................................. 92

Applicazioni del teorema del limite inferiore ............................................................................................................. 96

Condizioni drenate – analisi nel lungo termine ...................................................................................................... 96

Condizioni non drenate – analisi nel breve termine ............................................................................................... 97

Esempi di soluzione di limite superiore ...................................................................................................................... 98

Condizioni drenate – analisi nel lungo termine ...................................................................................................... 98

Condizioni non drenate – analisi nel breve termine ............................................................................................. 101

Fondazioni superficiali .................................................................................................................................................. 104

Capacità portante ..................................................................................................................................................... 104

Meccanismi di rottura ............................................................................................................................................... 104

Formula di Terzaghi ................................................................................................................................................... 106

3

Formula di Brinch-Hansen

......................................................................................................................................... 108

FONDAZIONI SUPERFICIALI – Cedimenti ....................................................................................................................... 110

Evoluzione dei cedimenti nel tempo ........................................................................................................................ 110

Fasi che caratterizzano il calcolo dei cedimenti delle fondazioni ............................................................................. 111

Distribuzione delle tensioni nel sottosuolo .............................................................................................................. 111

Caso “0”: Soluzione di Boussinesq (1885) ................................................................................................................. 111

Carico uniformemente distribuito su un’area circolare (Abaco di Forest Ahlvin) .................................................... 113

Carico uniformemente distribuito su un’area retta