Presentazione dell edizione italiana

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1 Indice Presentazione dell edizione italiana Prefazione Nota sulle unita di misura Glossario dei simboli L alfabeto greco XIII XVII XIX XX XXIV 1 Introduzione all ingegneria geotecnica Che cos e l ingegneria geotecnica? Ruolo dell ingegneria Settori della meccanica Relazioni costitutive Peculiarita del comportamento dei terreni Opere geotecniche Coefficienti di sicurezza Sommario 12 2 Richiami di meccanica Introduzione Tensioni e deformazioni Deformazione piana e simmetria assiale Meccanica del corpo rigido Analisi degli stati di tensione Analisi degli stati di deformazione Angolo d attrito mobilitato e dilatanza Superfici di scorrimento Sommario 26 3 Richiami sul comportamento meccanico dei materiali Legame tensioni-deformazioni, rigidezza e resistenza 29

2 VI Indice 3.2 Scelta dei parametri di tensione e deformazione Relazioni costitutive Resistenza Elasticita Plasticita perfetta Comportamento combinato elasto-plastico Effetti del tempo e della velocita di deformazione Sommario 47 4 La struttura della Terra Introduzione La crosta terrestre Processi geologici Stratigrafia ed eta dei terreni e delle rocce Ambiente di deposizione Eventi geologici recenti Importanza della geologia nell ingegneria geotecnica 60 5 Classificazione dei terreni Identificazione e classificazione Identificazione dei terreni Forma e dimensioni delle particelle, curva granulometrica Proprieta dei terreni a grana fina Volume specifico, contenuto d acqua e peso dell unita di volume Limiti di consistenza Stato di addensamento e consistenza Origine dei terreni Semplici esercizi pratici Sommario 76 6 Pressioni interstiziali, tensioni efficaci e condizioni di drenaggio Introduzione Tensioni nel terreno Regime di falda e pressioni interstiziali Tensioni efficaci Importanza delle tensioni efficaci Influenza delle tensioni efficaci Variazioni di volume e condizioni di drenaggio Condizioni drenate, condizioni non drenate e consolidazione Velocita di applicazione dei carichi e condizioni di drenaggio Sommario 98

3 Indice VII 7 Prove di laboratorio Scopo della sperimentazione in laboratorio Prove standard specifiche Prove di classificazione Determinazione della curva granulometrica Misura del contenuto d acqua e del peso specifico Determinazione dei limiti di Atterberg Misura del coefficiente di permeabilita Prova di permeabilita a carico costante Prova di permeabilita a carico variabile Principali caratteristiche delle prove meccaniche Prova di compressione monodimensionale e consolidazione (prova edometrica) Prove di taglio Prova di compressione triassiale convenzionale Cella triassale idraulica prove a percorso di sollecitazione controllato Alcuni commenti sulle prove di laboratorio Sommario Compressione e rigonfiamento Introduzione Compressione e rigonfiamento isotropi Sovraconsolidazione Stati a sinistra e a destra della linea di stato critico Compressione e rigonfimento monodimensionali Esperienze di laboratorio sulla compressione e il rigonfiamento Sommario Resistenza dei terreni allo stato critico Comportamento dei terreni in prove di taglio Resistenza di picco, ultima e residua Stato critico Resistenza non drenata Normalizzazioni Resistenza dei terreni in condizioni di stato critico - prove triassiali Relazioni tra la resistenza misurata in prove di taglio e in prove triassiali Semplici esperimenti per la determinazione della resistenza dei terreni in condizioni di stato critico La coesione nei terreni Stima dei parametri di stato critico da prove di identificazione 166

4 VIII Indice Limiti di consistenza, resistenza non drenata e contenuto d acqua Compressibilita (C c o ) Posizione della linea di stato critico ( o e ) Angolo d attrito in condizioni di stato critico Rigonfiamento e ricompressione Sommario Condizioni di picco Introduzione Criterio di resistenza di Mohr-Coulomb prove di taglio Criterio di resistenza di Mohr-Coulomb prove triassiali Criterio di resistenza curvilineo Condizioni di picco e dilatanza Variazione delle condizioni di picco al variare delle condizioni iniziali Sommario Comportamento dei terreni prima della rottura Introduzione Stati a destra e a sinistra della retta di stato critico La superficie limite di stato Comportamento elastico e stati all interno della superficie di stato Carico non drenato sulla superficie di stato Rapporto delle tensioni e dilatanza Comportamento rammollente e bande di taglio Sommario Modelli di comportamento meccanico Cam clay Introduzione Caratteristiche essenziali dei modelli della famiglia di Cam clay La superficie di stato nel modello Cam clay iniziale Calcolo delle deformazioni plastiche Snervamento e incrudimento Equazioni costitutive del modello Cam clay Applicazioni del modello Cam clay ai problemi di ingegneria geotecnica Sommario Rigidezza Introduzione Rigidezza dei terreni e modello Cam clay Rigidezza dei terreni e livello di deformazione Deformazioni del terreno in sito 232

5 Indice IX 13.5 Misura della rigidezza dei terreni in prove di laboratorio Rigidezza dei terreni a deformazioni piccole e molto piccole Rigidezza dei terreni a deformazioni molto piccole Rigidezza dei terreni a piccole deformazioni Modellazione numerica Sommario Consolidazione Processi di consolidazione Teoria della consolidazione unidimensionale Isocrone Proprieta delle isocrone Soluzione della consolidazione unidimensionale con isocrone paraboliche Caso t ¼ t n <t c Caso t ¼ t m >t c Altre soluzioni per la consolidazione unidimensionale Determinazione di c v da prove edometriche Metodo della radice quadrata del tempo Metodo del logaritmo decimale del tempo Applicazione dei carichi con continuita e consolidazione Sommario Invecchiamento e struttura dei terreni naturali Caratteristiche dei terreni naturali Formazione dei terreni naturali: consolidazione e rigonfiamento unidimensionali Invecchiamento Vibrazione e compattazione Deformazioni viscose Cementazione Alterazione Variazioni di salinita Sommario Indagini Introduzione Obiettivi delle indagini geotecniche Pianificazione e conduzione delle indagini Studio a tavolino Indagine preliminare 274

6 X Indice Indagine di dettaglio Scavi di saggio, perforazioni e campionamento Trincee di saggio Perforazioni e sondaggio Campionamento Prove in sito Prove penetrometriche Prove di carico Stati del terreno nel sottosuolo Rilievo della falda e misure di permeabilita Presentazione dei risultati dell indagine Rendiconto delle operazioni Relazione interpretativa Sommario Moti di filtrazione stazionaria Regime di falda Condizioni idrostatiche Condizioni di flusso stazionario Processi di consolidazione Problemi pratici di filtrazione Moti di filtrazione in regime stazionario Flusso piano attraverso una rete idrodinamica elementare Reti idrodinamiche per moti di filtrazione piana Sifonamento ed erosione Filtrazione in un mezzo poroso anisotropo Sommario Metodi dell analisi limite Introduzione I teoremi dell analisi limite Cinematismi di collasso compatibili Lavoro degli sforzi interni e delle forze esterne Applicazioni del teorema dell estremo superiore al calcolo del carico limite di una fondazione superficiale Discontinuita statiche Applicazione del teorema dell estremo inferiore al calcolo del carico limite di una fondazione superficiale Ventagli di discontinuita cinematiche e statiche Applicazione dei teoremi dell analisi limite al calcolo del carico limite di una fondazione superficiale utilizzando ventagli di discontinuita statiche e cinematiche Estremo superiore ottenuto utilizzando un ventaglio di discontinuita cinematiche 326

7 Indice XI Estremo inferiore ottenuto utilizzando un ventaglio di discontinuita statiche Sommario Equilibrio limite Metodo dell equilibrio limite Semplici soluzioni ottenute con il metodo dell equilibrio limite Analisi del cuneo di Coulomb Superficie di scorrimento circolare in condizioni non drenate Superficie di scorrimento circolare in condizioni drenate - metodo dei conci Metodo svedese Il metodo di Bishop Altre applicazioni del metodo dell equilibrio limite Considerazioni conclusive Sommario Stabilita dei pendii Introduzione Tipi di frane Modifiche dello stato tensionale nei pendii Influenza della falda sulla stabilita dei pendii Scelta dei parametri di resistenza e del coefficiente di sicurezza Stabilita di un pendio indefinito Condizioni non drenate Condizioni drenate in assenza di filtrazione (pendio asciutto) Condizioni drenate Flusso stazionario Stabilita di un fronte di scavo verticale Abachi di stabilita Numero di stabilita in condizioni non drenate Numero di stabilita in condizioni drenate Comportamento di scavi di piccole dimensioni Sommario Spinta delle terre e stabilita delle strutture di sostegno Introduzione Tipi di strutture di sostegno Meccanismi di collasso delle strutture di sostegno Variazioni di stato tensionale nel terreno adiacente a una struttura di sostegno Influenza dell acqua sulla stabilita delle opere di sostegno Calcolo della spinta del terreno condizioni drenate 393

8 XII Indice 21.7 Calcolo della spinta del terreno condizioni non drenate Stabilita globale Paratie ancorate Paratie a sbalzo Muri di sostegno a gravita Scelta dei parametri di resistenza e del coefficiente di sicurezza Sommario Carico limite e cedimenti delle fondazioni superficiali Tipi di fondazioni Comportamento delle fondazioni Variazione dello stato tensionale in prossimita di una fondazione Carico limite delle fondazioni superficiali Carico limite in condizioni non drenate Carico limite in condizioni drenate Scelta dei parametri di resistenza e del coefficiente di sicurezza per le fondazioni Fondazioni superficiali su sabbia Fondazioni su suolo elastico Cedimenti delle fondazioni - caso unidimensionale Sommario Fondazioni su pali Tipi di fondazioni su pali Resistenza alla punta del palo singolo Resistenza laterale del palo singolo Prove di carico su pali e formule dinamiche Carico limite di pali in gruppo Sommario Modelli geotecnici in centrifuga I modelli fisici in ingegneria Criteri di similitudine e analisi dimensionale Scala dei modelli in geotecnica Scopi della modellazione fisica Studio di meccanismi di collasso Validazione di analisi numeriche Studi parametrici Studio di casi particolari Centrifughe geotecniche Sistemi di controllo e strumentazione Sommario Considerazioni conclusive 451