PROVE DI CARICO SU PIASTRA (Plate Load Test PLT)

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1 Il progetto stradale principi e casi pratici 24 ottobre 2012 PROVE DI CARICO SU PIASTRA (Plate Load Test PLT) Dott. Geol. Diego Italiano Laboratorio ALTAIR s.r.l. 1

2 INDICE Introduzione Normativa Obiettivi della prova Attrezzatura Modalità esecutive Elaborazione dei dati Utilizzo dei risultati Piastra dinamica 2

3 INTRODUZIONE La prova consiste nel sottoporre un terreno, sottostante una piastra rigida circolare, ad una serie di carichi crescenti, misurando i relativi cedimenti. La prova viene eseguita su di una superficie ben livellata di terreno sia a piano campagna sia al fondo di scavi e trincee, su rilevati o anche in fori di sondaggio di grande diametro o in cunicoli esplorativi e gallerie. In questa sede vengono considerate le prove su piastra tradizionali eseguite sui terreni, si trascurano le prove su piastra profonde in foro e quelle su piastra ad elica (screw plate). 3

4 NORMATIVA La prova è standardizzata ASTM (D e D ). E compresa nell Eurocodice ENV E normata dalla EN ISO Per le fondazioni di pavimentazioni è diffusa anche la prova rapida secondo la norma Svizzera SNV a, nonché la norma CNR - UNI (A. I. N ). 4

5 ATTREZZATURA (per prove superficiali o a fondo scavo) 1 2 piastra di carico 3 8 colonna di carico 4 6 contro piastra 5 manometro (o cella di carico) 7 martinetto idraulico 9 contrasto (zavorra) 10 bracci di sospensione micrometri 12 micrometri per la misura dei cedimenti 5

6 ATTREZZATURA Esempio di prova con piastra D=300 mm 6

7 ATTREZZATURA In presenza di livelli cementati o pavimentazioni rigide, sopra la profondità alla quale eseguire la prova, il contrasto può essere fornito dallo strato rigido. 7

8 La piastra impiegata per il controllo dei rilevati strutturali e delle fondazioni di pavimentazioni ha di solito φ=300 mm. In questo caso per il contrasto viene quasi sempre utilizzato un mezzo per movimenti di terra. Il carico viene realizzato inserendo una traversa di adeguata potenza fra la piastra e la trave di contrasto. Esempio di mezzo di contrasto 8

9 Viene utilizzata per il controllo di terreni naturali o rilevati stradali costituiti da materiali granulari grossolani. Esempio di prova con piastra di diametro 600 mm. 9

10 Esempio di prova con piastra di diametro 600 mm 10

11 Per lo studio delle fondazioni vengono utilizzate piastre di diametro fino a 2m. Il contrasto viene realizzato per gravità (a destra) o con ancoraggi (a sinistra). 11

12 Per lo studio delle fondazioni vengono utilizzate piastre di diametro fino a 2m. Nella figura il castello di blocchi di cls per il contrasto. 12

13 Piastra diametro 1,5 m in posizione 13

14 Piastra diametro 1,5 m sotto carico. Si nota l affondamento nel terreno 14

15 Il diametro della piastra deve essere almeno 5, ma preferibilmente 10 volte, la dimensione massima di clasti o inclusi presenti nel terreno in prova (Eurocodice). La piastra deve essere rigida, il fondo liscio e perfettamente piano; il carico deve essere centrato ed il contatto fra il pistone che trasmette il carico ed il centro della piastra devono avere forma semisferica per la centratura del carico. La misura dei cedimenti è realizzata con comparatori centesimali - uno centrale per la piastra da 300 mm, 3 a 120 lungo il bordo per prove con piastra di diametro maggiore. Si sta diffondendo l impiego di trasduttori di spostamento elettrici, in sostituzione dei comparatori centesimali. 15

16 I riferimenti per la misura del cedimento, cioè i punti di appoggio della trave alla quale sono fissati i sensori, devono essere distanti dall area di carico in modo da non esserne influenzati. Per le prove con piastra da 300 mm di diametro, la norma svizzera richiede una distanza di 0,5 m mentre la norma italiana (CNR) la distanza minima è di 1 m. La misura del carico avviene con manometro di precisione inserito nel circuito oleodinamico del martinetto oppure con una cella di carico elettrica inserita fra il martinetto e la trave di contrasto. 16

17 Nel caso delle prove drenate in terreni coesivi, che si eseguono in genere per lo studio delle fondazioni, occorre tracciare, per ciascun gradino di carico, il grafico cedimento-tempo in modo da garantire il pratico esaurimento del cedimento prima di passare al carico successivo. Nel corso della prova possono essere eseguiti uno o più cicli di scaricoricarico, secondo indicazioni del progettista. Attrezzatura per una prova drenata eseguita a varie profondità con una piastra ad elica in foro dia. 300 mm. 17

18 MODALITÀ ESECUTIVE La prova viene eseguita in controllo di carico, cioè con gradini di carico, oppure: in controllo di deformazione cioè, in genere, a velocità di deformazione costante. Le prove del secondo tipo sono richieste raramente dai progettisti e mai in campo stradale e sui rilevati. La prova a gradini di carico può essere: rapida, con passaggio di carico dopo un tempo stabilito (per esempio ogni 2 minuti come nella norma svizzera citata), indipendentemente dall esaurirsi del cedimento. lenta, cioè drenata, con attesa dell esaurimento del cedimento prima di passare al carico successivo. 18

19 MODALITÀ ESECUTIVE prova a gradini rapida (SNV ) 19

20 MODALITÀ ESECUTIVE prova a gradini rapida (SNV ) Sequenza di carico 1 gradino (di carico) 50 kn/m 2 2 gradino (di carico)100 kn/m 2 3 gradino (di carico)150 kn/m 2 4 gradino (di carico)200 kn/m 2 5 gradino (di carico)250 kn/m 2 6 gradino (di carico)350 kn/m 2 7 gradino (di scarico)50 kn/m 2 20

21 MINUTA DI PROVA 21

22 L ELABORAZIONE DEI DATI Grafico di prova su piastra (Norma Svizzera SNV ) 22

23 Dai dati, per ciascun intervallo di carico ed eventualmente per i cicli di scaricoricarico, si calcola: MODULO DI DEFORMAZIONE (M E ) nell ipotesi di piastra circolare infinitamente rigida (*) D=diametrodellapiastra(m) Dp=intervallodicarico(kN/m2) Ds = cedimento corrispondente( m) M E = D (Dp/Ds) kn/m 2 (*)IlmoduloM E vienespessoindicatoancheconilsimbolom d 23

24 Esempio: gradinodicarico Dp = 1 kg/cm2 (100 kn/m2) cedimento Ds = 3 mm (0.003 m), diametro piastra D=300 mm (0.3 m), M E =D(Dp/Ds)=0.3(100/0.003)=10000kN/m 2 =10MN/m 2 =10MPa Un valore minimo di M E viene richiesto nei capitolati per strade, ferrovie e rilevati. Il dato ottenuto dalla prova viene in questi casi utilizzato direttamente per verificare se la consistenza di uno strato di fondazione è adeguata. 24

25 Prova con piastra di diametro 600 mm e due cicli di carico/scarico 25

26 La curva granulometrica del materiale con la piastra dia. 600 mm 26

27 I valori dei moduli M d (M E ) calcolati nei vari intervalli di carico della prova precedente e di una seconda prova nel medesimo sito. 27

28 UTILIZZO DEI RISULTATI Relazione tra pressione di contatto e cedimento di una prova su piastra in argille tenere e sabbie dense (Eurocodice) 28

29 CARATTERISTICHE DI RESISTENZA AL TAGLIO Resistenza al taglio non drenata(cu) Quando il carico applicato porta il terreno a rottura si può calcolare la pressione limite di rottura e da questa la resistenza al taglio non drenata: Cu = (Pu z. γ ) / Nc (1) Pu = pressione limite a rottura z = profondità dal piano di campagna γ = peso di volume del materiale sovrastante Nc = fattore di capacità portante: Nc = 6 per prove sul terreno di superficie Nc = 9 per prove in foro a profondità maggiore di 4 diametri della piastra 29

30 Resistenza al taglio non drenata (Cu) (Eurocodice) Il valore della pressione Pu è ricavabile dalla Figura precedente. In alternativa può essere calcolato dalla curva di creep di cui un esempio è riportato nella figura che segue. Per convenzione si assume inoltre come valore di Pu la pressione alla quale il cedimento è pari al 15 % del diametro (o del lato) della piastra. Esempio di curva di creep con possibilità di valutare il valore di Pu. 30

31 Modulo EPLT(modulo secante)(en Anx K) Per prove in superficie o in scavi ove il fondo scavo è maggiore di 5 volte il diametro (o il lato) della piastra, il modulo EPLT può essere calcolato dall equazione: dove: EPLT = p πb s 4 Δ p = intervallo di pressione considerato ( 2 1 ν ) Δ s = cedimento corrispondente all intervallo Δ p b = diametro della piastra ν = coefficiente di Poisson relativo alle condizioni della prova Se non determinato, il valore di ν può essere assunto pari a: 0,5 per i terreni coesivi in condizioni non drenate 0,3 per i terreni granulari 31

32 Campo di Applicazione: PIASTRA DINAMICA Costruzione di strade, terrapieni, ferrovie e aeroporti Lavori interrati Controllo di stabilità di sponde e banchine Controllo di compattazione di piazzali e pavimentazioni industriali Normativa: La piastra dinamica è conforme alle norme CEI vigenti, ZTVE-st B94/04, ZTVE-stB95, ZTVE-stB97, NGT39. ASTME

33 Vantaggi: Valutazione immediata dei risultati (2/3min) Peso contenuto Facilità di manipolazione e utilizzo Risparmio di tempo Non richiede contrasti Esecuzione della Prova: La prova viene effettuata su terreni aventi granulometria grossa o mixata, con dimensione massima dell inerte di 63mm. La massa battente (10kg) viene lasciata cadere a gravità da una determinata altezza generando una forza d urto. Dopo 3 colpi sulla piastra di carico, la piastra subisce un assestamento dovuto alla forza d urto. L accelerazione e la velocità vengono valutate elettronicamente, determinando il modulo dinamico di deformazione (Evd) espresso in MN/m 2. 33

34 34

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