Esecitazione di Geotecnica svolte

Dipartimento di Ingegneria

Laurea magistrale in Ingegneria Civile per la Protezione dai Rischi Naturali

Esercitazioni di:

GEOTECNICA II

A.A. 21/22

Studentessa: Professore:

De Anseris Elena Alessandro Graziani

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Laurea magistrale in Ingegneria Civile per la Protezione dai Rischi Naturali Corso di

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Geotecnica II A.A.21/22 De Anseris Elena

INDICE

ESERCITAZIONE 1 3

• –

Modello geotecnico di sottosuolo Parte 1 3

ESERCITAZIONE 2 8

• –

Modello geotecnico di sottosuolo Parte 2 8

ESERCITAZIONE 3 13

• –

3a Cedimenti immediati e finali 13

• –

3b Decorso dei cedimenti nel tempo 21

ESERCITAZIONE 4 28

 –

Quesito 1a Flusso in serie 28

 –

Quesito 1b Flusso in parallelo 29

 Quesito 2 31

ESERCITAZIONE 5 36

 –

Quesito 1 Paratia con un livello di puntoni 36

 –

Quesito 2 Paratia a mensola 44

ESERCITAZIONE 6 49

 –

Quesito 1 Plinto 49

 –

Quesito 2 Platea 54

ESERCITAZIONE 7 62

 Pali 62

2

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ESERCITAZIONE 1 –

- Modello geotecnico di sottosuolo Parte 1

Il sito in esame è l’area della ex-Vasca Navale, dove sono stati realizzati e, in parte, sono in corso di

completamento alcune nuove strutture della nostra Università. La descrizione generale dell’area e

le indagini geotecniche eseguite, sia in sito (sondaggi geognostici con prelievo di campioni, prove

penetrometriche) sia in laboratorio sono riportate in vari elaborati grafici e rapporti di prove,

contenuti in vari file già forniti. Sulla base dei dati disponibili, si richiede di analizzare le proprietà

dei terreni e preparare i seguenti elaborati:

- Tabella di tutti i parametri ottenuti dalle prove di laboratorio eseguite sui campioni del sondaggio

S3;

- Tabella di sintesi che comprenda, insieme ai parametri relativi del Sondaggio S3, i parametri già

elaborati per i sondaggi S1 e S2;

Rappresentare i dati raccolti in forma di profili in funzione della profondità e, in base all’esame

- del loro andamento, definire opportuni profili schematici delle proprietà indice e dei parametri

di stato, nonché delle caratteristiche meccaniche (Modello geotecnico di sottosuolo o Modello

geo-meccanico di calcolo).

NOTE: , , , , , , , ’ , ’ , ,

1) In particolare: granulometria, ...

0 0 0

2) In particolare: , , , ,

- dalle prove edometriche:

50, 50, , ′, ′

- dalle prove triassiali:

- ′, ′.

dalle prove di taglio diretto:

Svolgimento:

La caratterizzazione del complesso stratigrafico è stata effettuata attraverso prove in situ e prove in

laboratorio, eseguite su campioni prelevati in tre diversi sondaggi situati rispettivamente nelle zone

perimetrali a Nord, Est ed Ovest del fabbricato, come si può apprezzare dalla Figura 1.1. 3

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Figura 1.1 Planimetria ed ubicazione delle indagini

Sulla base dei dati disponibili relativi ai risultati ottenuti dai carotaggi eseguiti nei tre siti, sono state

generate delle tabelle riassuntive comprendenti i dati dei sondaggi S1, S2 e S3, che includono:

Successione stratigrafica presente nell’area di studio;

-

- Composizione granulometrica dei complessi;

- Principali caratteristiche meccaniche dei terreni;

- Il rilievo della quota piezometrica.

inseriti all’interno delle tabelle, inoltre, sono i risultati ottenuti dalle varie prove eseguite sui

I dati

campioni prelevati ed includono:

- Prove edometriche (EDOM);

- Prove triassiali consolidate drenate (TXCU) e consolidate non drenate (TXUU);

- Prove di taglio diretto (TD, CI).

Ciascuna di queste prove è stata eseguita su diversi strati di terreno per i sondaggi S1, S2 e S3, ad

eccezione delle prove triassiali, eseguite solo per il terzo sondaggio. Per i sondaggi S1 e S2 erano già

presenti tutti i dati riportati nelle tabelle, mentre per il sondaggio S3 alcuni dei parametri geotecnici

, , , , ,

sono stati calcolati dai dati forniti dalle prove ( etc.).

50 50

Infine, sono stati tracciati due tipi di diagrammi:

dell’analisi granulometrica dei vari campioni del sondaggio

- Diagramma a torta rappresentativo

S3;

- Profili in funzione della profondità dei risultati ottenuti delle proprietà indice, dei parametri di

stato e delle caratteristiche meccaniche del sondaggio S3. 4

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Le tabelle ottenute vengono riportate di seguito.

Sondaggio 1 Compressibilità Taglio diretto

Sondaggio Campione Strato Prova Attività OCR

Profondità

Profondità media

Quota ass. G γ W W W I I Ghiaia Sabbia Limo Argilla e C C σ' σ' C σ' τ c' ɸ'

s o L P p c 0 c s p v0 v n f

3 2

kN/m m /s

da m a m m dal p.c. m.s.l.m. % % % % % % % % kPa kPa kPa kPa kPa °

S1 1 23,5 24 23,75 -14,75 T5 2,66 EDOM 17,4 46,3 59 31 28 0,5 0 9 50 41 0,683 1,232 0,62 0,08 320 270 1,1 0

S1 2 34,3 34,9 34,6 -25,6 T5 TD 18,6 28,5 0 29 55 16 300 194 0 33

S1 2 34,3 34,9 34,6 -25,6 T5 TD 18,86 28,9 450 397

S1 2 34,3 34,9 34,6 -25,6 T5 TD 18,3 28,2 600 329

S1 3 40,8 41,5 41,025 -32,025 T5 TD 18,6 31,5 0 85 15 0 200 148 0 33

S1 3 40,8 41,5 41,025 -32,025 T5 TD 18,7 31,2 400 228

S1 3 40,8 41,5 41,025 -32,025 T5 TD 18,9 30,9 600 410

S1 4 45,8 46,3 46,05 -37,05 T5 2,64 EDOM 19,92 24,2 29 0 30 52 18 0,646 0,1 0,02 520

Sondaggio 2 Compressibilità Taglio diretto

Sondaggio Campione Strato Prova Attività OCR

Profondità

Profondità media

Quota ass. G γ W W W I I Ghiaia Sabbia Limo Argilla e C C σ' σ' C σ' τ c' ɸ'

s o L P p c 0 c s p v0 v n f

2

m /s

da m a m m dal p.c. m.s.l.m. γ % % % % % % % % kPa kPa kPa kPa kPa °

S2 1 3,5 4 3,75 7,8 T2 2,69 EDOM γ 21 40 16 24 0,8 0 14 49 37 0,649 0,605 0,23 0,03 530 80 6 0

S2 2 6,5 7 6,75 4,8 T2 TD γ 30,3 46 23 23 0,7 0 1 45 54 0,426 50 35 14 23

S2 2 6,5 7 6,75 4,8 T2 TD γ 30,3 100 57

S2 2 6,5 7 6,75 4,8 T2 TD γ 29,5 150 78

S2 4 29,5 30 29,75 -18,2 T5 2,67 EDOM γ 37,3 70 22 48 0,7 0 3 42 55 0,873 1,072 0,4 0,09 240 240 1 0

S2 6 42 42,6 42,3 -30,75 T5 2,67 EDOM γ 45,3 68 22 46 0,5 0 4 33 63 0,73 1,295 0,52 0,14 400 400 1 0

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Figura 1.2 Risultati dei carotaggi sui sondaggi S1 e S2 5

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Sondaggio 3 Granulometria Compressibilità Taglio diretto

Sondaggio Campione Strato Prova Attività OCR

G S I e C C C C

Profondità Prof. media Quota ass. γ W W W I Ghiaia Sabbia Limo Argilla σ' σ' C σ' τ c' ɸ'

s r c 0 c s αε αe

o L P p p v0 v n f

3 2

kN/m m /s

da m a m m dal p.c. m.s.l.m. % % % % % % % % % kPa kPa kPa kPa kPa °

S3 2 22 22,55 22,75 -11,35 T4 CI 19,63 0,93 23,62 0,705 246,88

S3 2 22 22,35 22,175 -10,775 T4 2,763 TD 19,57 0,9 22,92 0,702 98,1 96,7 26,6 35,3

2,2 93,2 4,4

S3 2 22 22,35 22,175 -10,775 T4 2,763 TD 19,77 0,96 24,69 0,71 196 164 26,6 35,3

S3 2 22 22,35 22,175 -10,775 T4 2,763 TD 19,56 0,91 23,25 0,708 392,4 304,5 26,6 35,3

1,79308

S3 3 30 30,6 30,3 -18,9 T5 EDOM 17,39 1 43,57 58,8 30,29 28,51 0,534 1,173 0,03 0,01 95 314,84 0,3017 3,5E-05 8E-05 3E-08

0 84,1 15,9

S3 3 30 30,6 30,3 -18,9 T5 2,64 TXUU 16,13 0,99 56,65 1,511

S3 3 30 30,6 30,3 -18,9 T5 2,68 TXUU 17,37 0,99 43,37 1,172

0 3,2 42,8 54

S3 3 30 30,6 30,3 -18,9 T5 2,68 TXUU 17,37 1 45,44 1,221

0,8594

S3 4 36 36,5 36,25 -24,85 T5 EDOM 17,39 1 52,2 74,15 33,93 40,22 0,546 1,456 0,045 98 365,23 0,2683 3,5E-05 9E-05 3E-08

S3 4 36 36,5 36,25 -24,85 T5 2,168 TXCU 16,75 0,97 45,51 0,552

0,1 4,5 48,6 46,8

S3 4 36 36,5 36,25 -24,85 T5 2,62 TXCU 16,7 0,98 47 0,557

S3 4 36 36,5 36,25 -24,85 T5 2,62 TXCU 16,8 0,99 47 0,554

0,56024

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 EDOM 18,7 0,96 30,6 46,35 22,54 23,81 0,661 0,86 0,023 0,007 124 416,46 0,2977 3,4E-05 6E-05 4E-09

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,72 TXUU 18,8 0,95 28,79 0,823

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,72 TXUU 18,76 1 32,5 0,88

0 0,3 57,2 42,5

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,715 TXCU 18,83 0,95 28,4 0,815

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,715 TXCU 18,75 0,98 30,83 0,858

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,715 TXCU 18,87 0,95 28,5 0,813

Sondaggio 3 TXCU TXUU

Sondaggio Campione Strato Prova B A

G S I c

Profondità Prof. media Quota ass. γ W W W I p q E G ε p p' u w p' q u ε c' ɸ'

s r c u

o L P p cella u50 50 ass cella consolid o rottura ass

3 kPa

kN/m

da m a m m dal p.c. m.s.l.m. % % % % % kPa kPa % kPa kPa kPa % kPa kPa kPa % kPa °

S3 2 22 22,55 22,75 -11,35 T4 CI 19,63 0,93 23,62

S3 2 22 22,35 22,175 -10,775 T4 2,763 TD 19,57 0,9 22,92

S3 2 22 22,35 22,175 -10,775 T4 2,763 TD 19,77 0,96 24,69

S3 2 22 22,35 22,175 -10,775 T4 2,763 TD 19,56 0,91 23,25

S3 3 30 30,6 30,3 -18,9 T5 EDOM 17,39 1 43,57 58,8 30,29 28,51 0,534

S3 3 30 30,6 30,3 -18,9 T5 2,64 TXUU 16,13 0,99 56,65 294,2 84,7 42350 21175 42,35 18,37

S3 3 30 30,6 30,3 -18,9 T5 2,68 TXUU 17,37 0,99 43,37 294,2 84,3 42150 481,164 42,15 22,31

S3 3 30 30,6 30,3 -18,9 T5 2,68 TXUU 17,37 1 45,44 294,2 67,3 33650 16825 33,65 16,4

S3 4 36 36,5 36,25 -24,85 T5 EDOM 17,39 1 52,2 74,15 33,93 40,22 0,546

S3 4 36 36,5 36,25 -24,85 T5 2,168 TXCU 16,75 0,97 45,51 214,3 107150 53575 107,15 0,52 490,3 196,1 294,2 37,66 156,7 214,3 405 0,98 13,02 28 24

S3 4 36 36,5 36,25 -24,85 T5 2,62 TXCU 16,7 0,98 47 325,8 162900 81450 162,9 0,62 686,4 392,2 294,2 35,42 300,1 325,8 494,9 1 8,75 28 24

S3 4 36 36,5 36,25 -24,85 T5 2,62 TXCU 16,8 0,99 47 481,3 240650 120325 240,65 0,64 882,5 588,4 294,2 31,72 440,3 481 602,6 1 15,8 28 24

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 EDOM 18,7 0,96 30,6 46,35 22,54 23,81 0,661

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,72 TXUU 18,8 0,95 28,79 392,2 107,5 53750 26875 53,75 16,4

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,72 TXUU 18,76 1 32,5 392,2 11,15 5575 2787,5 5,575 11,15

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,715 TXCU 18,83 0,95 28,4 234,5 117250 58625 117,25 0,35 490,3 196,1 294,2 24,17 192,8 234,5 375,7 0,94 8,23 25 15

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,715 TXCU 18,75 0,98 30,83 324,5 162250 81125 162,25 0,56 686,4 392,2 294,2 24,09 319,1 234,5 475,5 0,94 6,73 25 15

S3 5 42 42,6 42,3 -30,9 T5 2,715 TXCU 18,87 0,95 28,5 503,1 251550 125775 251,55 0,58 882,5 588,4 294,2 20,51 464,8 503,1 585,5 0,94 11,82 25 15

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Figura 1.3 Risultati dei carotaggi sui sondaggi S3 6

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La granulometria dei vari campioni è riportata sui grafici a torta sottostanti.

Campione 3 (parte alta) Campione 3

Campione 2 3,2

0 0

4,4

2,2 15,9 42,8

54

84,1

93,2 Ghiaia Sabbia Limo Argilla

Ghiaia Sabbia Limo

Ghiaia Sabbia Limo Campione 4 Campione 5

0,1 4,5

46,8 48,6 57,2

Ghiaia Sabbia Limo Argilla Ghiaia Sabbia Limo Argilla

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Figura 1.4 Grafici riassuntivi della granulometria del sondaggio S3 7

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I grafici di seguito riportano gli andamenti delle caratteristiche del terreno. Tensione principale

Contenuto d'acqua W

Peso di volume Indice dei vuoti e

0 0 σ'

verticale p

σ' (kPa)

γ 3

(kN/m ) W (%) e p

0 0 0 50 100 150

0 50 100

0 10 20 30 0 1 2 0

0

0 0 5

5

5 5 10

10

10 10 15

15

15 15 (m)

(m)

(m) (m) 20

20

20 20 Profondità

Profondità

Profondità Profondità 25

25

25 25 30

30

30 30 35

35

35 35 40

40

40

40 45

45

45 45

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Figura 1.5 Profili in funzione della profondità dei risultati ottenuti dal sondaggio S3 8

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ESERCITAZIONE 2 –

- Modello geotecnico di sottosuolo Parte 2

Completare la caratterizzazione geotecnica del sito della ex-Vasca Navale, dove sono stati realizzati e,

in parte, sono in corso di completamento alcune nuove strutture della nostra Università. In particolare,

si richiede di analizzare le due prove penetrometriche statiche (CPTE4 e CPTE5) eseguite in

corrispondenza del settore centrale della ex-Vasca Nava (le prove penetrometriche) sia in laboratorio

sono riportate in vari elaborati grafici e rapporti di prove, contenuti in vari file già forniti. Definire i

criteri interpretativi più appropriati per i diversi intervalli di profondità, tenendo conto della natura dei

terreni attraversati (a grana grossa, fina o mista) e valutando di conseguenza le seguenti proprietà:

- Densità relativa, tensione di preconsolidazione;

Parametri di resistenza (drenati c′, φ′ o non drenati, cu);

-

- Parametri di rigidezza (moduli elastici di vario tipo).

Confrontare le stime dei parametri ottenute dall’interpretazione delle prove penetrometriche con i

risultati delle prove di laboratorio. È possibile migliorare la stima di alcuni parametri ottenuti dalle

prove CPT mediante calibrazione/confronto con i parametri ottenuti dalle prove di laboratorio? In base

a tutte le valutazioni e le osservazioni fatte (nella Parte 1 e nella Parte 2), decidere i profili definitivi di

calcolo delle caratteristiche meccaniche, in vista delle successive analisi dei cedimenti e della capacità

portante delle strutture di fondazione.

Svolgimento:

Le prove eseguite nel sito di interesse analizzato nella prima esercitazione consistono, oltre alle prove già

viste, anche di prove dinamiche e statiche. A tal proposito sono stati analizzati i dati relativi alle prove

penetrometriche statiche con punta elettrica effettuate nei siti CPT4 e CPT5, rispettivamente a Nord e Sud

della vasca, relative al sondaggio S3 e rappresentate in Figura 1.1.

I dati iniziali forniti dalle indagini riguardano i profili della resistenza alla punta e laterale esibita dal

terreno durante la penetrazione, dai quali delineano la successione stratigrafica e ci consentono di valutare

alcune caratteristiche del terreno. I dati ricavati sono:

′

- Tensione di preconsolidazione ;

;

- Grado di consolidazione

- Densità relativa ;

9

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′;

- Angolo di attrito

- Coesione non drenata ;

- Modulo non drenato .

Infine, sono stati tracciato il profilo della resistenza alla punta in funzione della profondità z, espressa

in metri e delle altre caratteristiche meccaniche del terreno calcolate.

′

Per calcolare la tensione di preconsolidazione è necessario valutare, sulla base della stratigrafia, la

tensione totale agente e la resistenza alla punta , grazie alle quali è possibile calcolare il dato di

0

interesse mediante la seguente formula empirica:

′ = 0,33( − )

0

′ ′

Dopo aver calcolato il valore di e della tensione efficace agente è possibile calcolare il grado di

0

consolidazione e la densità relativa come segue:

′

( )

= = 68 [ − 1]

′ ×100

√′

0 0

Per quanto riguarda, invece, l’angolo di attrito, non conoscendo la composizione mineralogica della

sabbia, si è fatto riferimento alla seguente relazione:

′ )

= 17,6° + 11 (

1

⁄

100

=

Con: 1 ⁄

100

√′

0

Da cui è possibile notare che l’angolo di attrito tende ad aumentare al diminuire della tensione efficace

agente.

La coesione non drenata viene valutata mediante la seguente formula:

−

0

=

un fattore di capacità portante , il quale viene stimato sulla base delle prove in laboratorio effettuate, il

suo valore deve far sì che la coesione non drenata tenda ad approssimare i valori ottenuti dalle prove viste

23,5.

nella prima esercitazione. Per questa ragione il valore di questo fattore è stato assunto pari a

Per quanto riguarda il modulo non drenato secante al 50% , questo è stato calcolato in funzione del

50

modulo di taglio mediante la formula:

50 = 3

50 50 10

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II A.A.21/22 De Anseris Elena =

Dove il modulo di taglio secante al 50% è espresso come: 50 50

0,0435(137−)

l’indice di rigidezza

=

In cui è ed è calcolato come segue:

50 50 0,8

(1+ln (1+0,385(−1))

Indicando con PI l’indice di plasticità, ottenuto dai risultat