ORIGINE E STRUTTURA DEI TERRENI

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CATANIA Dipartimento di Ingegneria gg Civile e Architettura Sezione di ingegneria geotecnica ( ORIGINE E STRUTTURA DEI TERRENI Corso di Geotecnica Ingegneria Edile Architettura, Salvatore Grasso sgrasso@dica.unict.it p// / / / g /

2 Programma dl del corso (6 CFU) Introduzione al corso ORIGINE E STRUTTURA DEI TERRENI: proprietà indici, relazioni peso volume, granulometria e limiti di Atterberg, sistemi di classificazione USCS e HRB. COSTIPAMENTO: O il terreno come materiale da costruzione, teoria del costipamento, prove Proctor, costipamento in sito. STATI DI TENSIONE NEL TERRENO: principio p delle pressioni efficaci, tensioni geostatiche, storia dello stato tensionale. IDRAULICA DEI TERRENI: l acqua nel terreno, equazione di Bernoulli, legge di Darcy, misura della permeabilità. Pressione di filtrazione e gradiente idraulico critico. Verifiche di stabilità al sifonamento e per il sollevamento del fondo scavo (D.M ). MODELLI REOLOGICI E DIFFUSIONE DELLE TENSIONI: Tensioni e deformazioni nei terreni: elasticità, plasticità, viscosità. Diffusione delle tensioni. Pressioni di contatto. Il problema di Boussinesq e i suoi derivati.

3 Introduzione al corso COMPRESSIBILITÀ E CONSOLIDAZIONE: prova edometrica, parametri di compressibilità e di consolidazione. Cedimento edometrico. Teoria dll della consolidazione ld di Terzaghi. Consolidazione secondaria. accelerazione dei processi di consolidazione: precarico e consolidazione radiale. Teoria di Barron. De Dreni verticali. etiali RESISTENZA AL TAGLIO DEI TERRENI: stati di tensione nel piano di Mohr, criterio di rottura di Mohr Coulomb, coefficienti di Skempton. Prova di taglio diretto. Prova di compressione ad espansione laterale libera (ELL), prove TxCID, TxCIU e TxUU. TERRENI INSATURI: capillarità, suzione, curve di ritenzione, permeabilità e resistenza al taglio dei terreni insaturi. STATO CRITICO E CAM CLAY: percorsi tensionali. Stato critico. Modello Cam Clay modificato. INDAGINI IN SITO: programmazione ed esecuzione di indagini in sito. Perforazioni di sondaggio. Prove SPT. Prove CPT, CPTU e DMT.

4 Introduzione al corso SPINTA DELLE TERRE: stati di equilibrio limite, teoria di Rankine. Il metodo di Coulomb e di Caquot Kerisél. Spinta dell acqua. Spinta dovuta ai sovraccarichi. OPERE DI SOSTEGNO: muri di sostegno, gabbionate, terra armata, paratie, scavi e trincee. Criteri di progetto e verifiche di stabilità per muri di sostegno e paratie (D.M ). FONDAZIONI SUPERFICIALI:capacità portante, meccanismi di rottura. Soluzione di Terzaghie e di Brinch Hansen Hansen. Verifica in condizioni drenate e non drenate (D.M ). Calcolo dei cedimenti su terreni coesivi saturi e su terreno incoerente. Cedimenti differenziali e assoluti ammissibili. FONDAZIONI PROFONDE: tipologie e tecniche di realizzazione. Calcolo della capacità portante da formule statiche e dinamiche, prove in sito e prove di carico. Pali isolati e in gruppo. Progetto e verifica secondo il D.M STABILITÀ DEI PENDII: pendii naturali e artificiali, fattori che ne governano la stabilità, metodi di verifica della stabilità dei pendii (D.M ). Criteri e metodi di stabilizzazione delle frane.

5 Introduzione al corso Testi consigliati Le dispense del Corso : capitoli, esercizi e compiti svolti, testi delle esercitazioni svolte in classe, le presentazioni delle lezioni disponibili presso il sito: Atkinson, J. (1997) Geotecnica Meccanica delle terre e fondazioni Mc Graw Hill Lancellotta R. (1993) Geotecnica Zanichelli, Bologna (Nuova Edizione) Sintesi del testo Soil Mechanics & Foundations di Muni Budhu, comprendente esercizi, animazioni, laboratorio geotecnico virtuale, quiz, etc.. accessibile dai computers dllb del laboratorio LDDT L.D.D.T.

6 Introduzione al corso Orario di ricevimento i Martedì mattina (11 13) Previo appuntamento via telefono o ( ) via e mail (sgrasso@dica.unict.it)

7 Geotecnica GEOTECNICA La Geotecnica è una disciplina che tratta la meccanica dei terreni e delle rocce, e le sue applicazioni nell ambito dei problemi di ingegneria civile e ambientale (fondazioni, opere di sostegno, stabilità dei pendii, miglioramento e rinforzo dei terreni, ecc.) I terreni (o rocce sciolte) sono aggregati di particelle (o granuli), di minerali e materiali organici, generalmente sciolti o con deboli legami di cementazione (o di adesione) che possono essere distruttii con semplice agitazione i meccanica o in acqua. Le rocce (lapidee) sono aggregati naturali di minerali tra i quali si esercitano forze attrattive e di adesione di notevole entità che conferiscono all insieme valori elevati della resistenza meccanica.

8 GEOTECNICA Geotecnica Geotecnica sismica Geotecnica ambientale Meccanica delle rocce Geotecnica per i centri storici Geotecnica delle grandi aree Geotecnica classica Geotecnica delle reti

9 GEOTECNICA Geotecnica L Ingegneria Geotecnica è coinvolta nella risoluzione di una serie di problematiche relative a: 1. Analisi e progettazione di fondazioni Sears Tower, Chicago Petronas Towers, Kuala Lampur

10 GEOTECNICA Geotecnica 2. Progettazione ed analisi di stabilità di dighe e discariche Norman Landfill, U.S. Hoover dam, Colorado

11 Geotecnica GEOTECNICA 3. Analisi di stabilità di opere in terra (muri di sostegno, pendii, etc.)

12 Geotecnica 4. Conservazione di monumenti GEOTECNICA Torre di Pisa

13 GEOTECNICA Geotecnica 5. Verifiche di stabilità e progettazione in zona sismica (Dinamica dei Terreni e Ingegneria Geotecnica Sismica) Seattle Tacoma, 1965 (frana in un rilevato) Anchorage, 1964 (frana in un pendio)

14 GEOTECNICA Geotecnica 6. Progettazione di reti e infrastrutture, superficiali e interrate

15 GEOTECNICA Geotecnica 7. Miglioramento del terreno, ecc.

16 Geotecnica SPECIALIZZAZIONE IN GEOTECNICA ELEMENTI DI MECCANICA DELLE ROCCE E GALLERIE FONDAZIONI E OPERE DI SOSTEGNO INGEGNERIA GEOTECNICA SISMICA GEOFISICA APPLICATA DINAMICA DELLE STRUTTURE/INGEGNERIA SISMICA GEOFISICA AMBIENTALE GEOLOGIA APPLICATA

17 ORIGINE DEI TERRENI I terreni derivano dalle rocce, da processi di alterazione: Origine e struttura dei terreni fisica o meccanica legati a fenomeni di erosione delle acque, all azione azione di agenti atmosferici (gelo, variazioni termiche), all azione delle piante, degli animali, dell uomo; chimica o organica legati a fenomeni di ossidazione, riduzione ed altre reazioni chimiche generate dagli acidi presenti nell acqua o prodotti dai batteri.

18 Origine e struttura dei terreni TERRENO: MEZZO POLIFASE Il terreno può essere schematizzato come mezzo particellare polifase, costituito da: scheletro solido (insieme di tutti i granuli, o particelle) fase liquida id (generalmenteacqua) fase gassosa (generalmente aria e/o vapor d acqua) PARTICELLE SOLIDE ACQUA INTERSTIZIALE ARIA + VAPOR D ACQUA DACQUA

19 Origine e struttura dei terreni STRUTTURA DEI TERRENI Il comportamento del terreno dipende dalle sue caratteristiche strutturali: MICROSTRUTTURA (forma, dimensione dei grani, disposizione geometrica, legami fra le particelle, rapporti e interazione tra fase solida e fase liquida) MACROSTRUTTURA (fessure, intercalazioni, inclusioni rilevabili alla scala del campione da laboratorio) MEGASTRUTTURA U A(giunti, discontinuità, faglie osservabiliinsitoa bl grande scala) A livello di microstruttura, nella miscela particelle solide acqua esistono duetipidiinterazione: un interazione di tipo meccanico, dovuta alle forze di massa o di volume; un interazione di tipo chimico, dovuta alle forze di superficie (ovvero alla presenza di cariche elettriche sulla superficie esterna delle particelle);

20 STRUTTURA DEI TERRENI Origine e struttura dei terreni La prevalenza delle forze di volume o delle forze di superficie dipende dalla geometria (dimensioni e forma) dei granuli, in particolare dalla superficie riferita all unità di massa, che si definisce superficie specifica: S sp = S M = S ρ V Valori elevati prevalenza di forze di superficie (granuli attivi) i) Valori bassi prevalenza di forze di volume (granuli inerti) dove S è la superficie del granulo, M la massa, V il volume e ρ la densità N.B. Ssp aumenta al diminuire delle dimensioni e all aumentare dell appiattimento Dimensione media Superficie specifica [mm] [m2/g] SABBIE (forma sub-sferica) 2 mm MINERALI ARGILLOSI (forma lamellare): ll MONTMORILLONITE 10-6 fino a 840 ILLITE ( )x CAOLINITE (0.1 4) x

21 STRUTTURA DEI TERRENI Origine e struttura dei terreni I terreni possono essere classificati in base alle dimensioni e alla forma dll delleparticelle(che dipendonod dai minerali costituenti) : TERRENI A GRANA GROSSA (ghiaie e sabbie) e forma sub sferica, o comunque compatta TERRENI A GRANA FINE (limi e argille) e forma appiattita o lamellare; N.B. Il comportamento meccanico dei due tipi di terreno può essere molto differente. I terreni naturali consistono generalmente in una miscela di più tipi di terreno appartenenti alle due categorie suddette, a cui può aggiungersi talvolta del materiale organico.

22 TERRENI A GRANA GROSSA Terreni a grana grossa I TERRENI A GRANA GROSSA (ghiaieesabbie) i sono caratterizzati ti da: i. STRUTTURA A GRANI SEPARATI (riconoscibili a occhio nudo, costituiti da frammenti di roccia o da singoli minerali o da frammenti di minerali resistenti e stabili, ad es. quarzo, feldspati, mica, ecc..) ii. iii. iv. FORMA DELLE PARTICELLE TOZZA (arrotondata o irregolare) VALORI BASSI DELLA SUPERFICIE SPECIFICA (<10 2( m2/g) INTERAZIONE TRA I GRANI DI TIPO MECCANICO (prevalgono le forze di massa)

23 Terreni a grana grossa TERRENI A GRANA GROSSA Il comportamento dei terreni a grana grossa dipende soprattutto : dalle DIMENSIONI; dalla FORMA (angolare, sub angolare, sub arrotondata, arrotondata) ; dalla DISTRIBUZIONE GRANULOMETRICA ; ANGOLARE SUBANGOLARE ARROTONDATA SUBARROTONDATA SABBIA BENE ASSORTITA SABBIA POCO ASSORTITA dallo STATO DI ADDENSAMENTO dei granuli SABBIA SCIOLTA SABBIA DENSA

24 Terreni a grana fine TERRENI A GRANA FINE I TERRENI A GRANA FINE (limi e argille) sono caratterizzati da: i. PARTICELLE COLLOIDALI DI FORMA LAMELLARE (non visibili a occhio nudo); ii. iii. iv. FORMA DELLE PARTICELLE APPIATTITA VALORI ELEVATI DELLA SUPERFICIE SPECIFICA (> 10 m2/g) INTERAZIONE CHIMICA TRA PARTICELLE E ACQUA (prevalgono le forze di superficie) v. STRUTTURA AGGREGATA

25 TERRENI A GRANA FINE Terreni a grana fine I terreni a grana fine sono aggregati di particelle colloidali di forma lamellare, che risultano dalla combinazione di molecole (o unità elementari) : + tetraedri (atomo di silicio al centro e ossigeno ai vertici) o ottaedri (atomo di alluminio o magnesio al centro e ossidrili ai vertici) a) e = ossigeno e = sil icio b) si combinano per formare reticoli piani (pacchetti elementari) che si sovrappongono per e = ossidrili = alluminio, magnesio formare le particelle di argilla

26 Terreni a grana fine TERRENI A GRANA FINE Il comportamento dei terreni a grana fine dipende soprattutto : + 2- H O dll dalle COMPOSIZIONE MINERALOGICA dall interazione col FLUIDO INTERSTIZIALE + H Ac qua a dsorb ita H+ H+ O- Cristallo di montmorillonite (100x1nm) C ristallo di c aolinite (1000x100nm)

27 Terreni a grana fine ACQUA LIBERA E INTERSTIZIALE L acqua che si trova immediatamente a contatto con le particelle è parte integrante dellaloro loro struttura ed è definita acqua adsorbita PARTICELLA Allontanandosi dll dalla superficie i delle particelle i legami diventano via via più deboli, finché l acqua assume le caratteristiche di acqua libera o acqua interstiziale. molecole d acqua ANDAMENTO DELLA FORZA DI ATTRAZIONE TRA PARTICELLA E MOLECOLE D ACQUA Distanza dalla superficie della particella (in micron) acqua acqua acqua adsorbita pellicolare gravifica acqua di ritenzione

28 Terreni a grana fine STRUTTURA DEI TERRENI A GRANA FINE Le particelle di argilla risultano cariche negativamente in superficie i etendono a manifestare forze di repulsione, alle quali si sommano forze di tipo attrattivo (Van der Walls), legate alla struttura atomica del materiale. a) STRUTTURA DISPERSA (prevalenza di azioni repulsive) b) STRUTTURA FLOCCULATA (prevalenza di azioni attrattive) La risultante di tali azioni dipende dalla distanza tra le particelle e dall ambiente chimico di deposizione c) DEPOSIZIONE IN ACQUA SALMASTRA (si riducono le azioni repulsive) (si riducono le azioni repulsive) d) DEPOSIZIONE IN ACQUA DOLCE (struttura orientata)

29 Proprietà indici e relazioni tra le fasi RELAZIONI TRA LE FASI Un terreno è un sistema multifase, costituito da uno scheletro formato da particelle solide e da una serie di vuoti, che possono essere a loro volta riempiti di liquido (generalmente acqua) e/o gas (generalmente aria e vapor d acqua): Vs = volume del solido (inclusa l H2O lh2o adsorbita) VW = volume dell acqua (libera) VG =volumedelgas VV = volume dei vuoti (VW+VG) V = volume totale (VS+VW+VG) PW = peso dell acqua PS = peso del solido P = peso totale (PW +PS) Gas VG VV PW Acqua VW V P PS Particelle VS solide

30 Proprietà indici e relazioni tra le fasi RELAZIONI TRA LE FASI 1. POROSITÀ 2. INDICE DEI VUOTI n(%) = V v V 100 V v e= V s (n/100) e= 1 (n/100) n = 0 solido continuo, n = 100% non vi è materia solida) 3. VOLUME SPECIFICO v= V V V s v=1+e; (%)= Vw Sr=0 terreno asciutto, 4. GRADO DI SATURAZIONE S r 100 V v Sr=100% terreno saturo Pw 5. CONTENUTO D ACQUA w (%) = 100 N P S

31 Proprietà indici e relazioni tra le fasi RELAZIONI TRA LE FASI γs=p V s 6. PESO SPECIFICO DEI COSTITUENTI SOLIDI [kn/m3] P 7. PESO DI VOLUME NATURALE[kN/m3] γ = V 8. PESO DI VOLUME DEL TERRENO SECCO γ d = Ps [kn/m3] V P 9. PESO DI VOLUME SATURO γ sat = (per Sr=100% ) [kn/m3] V 10. PESO DI VOLUME IMMERSO γ'=γγ γ γ (γw = peso specifico sat w dell acqua = 9.81 kn/m3) N.B. I. Mentre 0 < Sr < 100%, 0 < n < 100%, w può essere maggiore di 100% II. γd (Sr =0)<γ < γsat (Sr = 100%)

32 Proprietà indici e relazioni tra le fasi RELAZIONI TRA LE FASI 11. DENSITÀ RELATIVA Dr (%) = e e max max e ee min 100 emax, emin = indici dei vuoti corrispondenti al minimo e al massimo stato di addensamento RETICOLO CUBICO RETICOLO TETRAEDRICO γs (kn/m3) SABBIA QUARZOSA 26 LIMI ARGILLE BENTONITE 23 n (%) e γ (kn/m3) γd (kn/m3) GHIAIA SABBIA LIMO ARGILLA TORBA

33 Proprietà indici e relazioni tra le fasi PROPRIETÀ INDICI Le proprietà che risultano indipendenti dalla storia tensionale e dalle condizioni ambientali che caratterizzano il terreno allo stato naturale, vengono dette proprietà indici. Tra le proprietà indici possono essere annoverate anche: la granulometria i limiti di Atterberg Le proprietà indici consentono di classificare i terreni.

34 Granulometria COMPOSIZIONE GRANULOMETRICA Il comportamento dei terreni a grana grossa è marcatamente influenzato dalle dimensioni dei grani e dalla distribuzione percentuale di tali dimensioni, ovvero dalla granulometria. Analisi granulometrica: determinazione della distribuzione percentuale del diametro dei granuli presenti nel terreno. Viene eseguita mediante due tecniche: 1. setacciatura per la frazione grossolana (diametro dei grani maggiore di mm = setaccio n. 200 ASTM) 2. sedimentazione per la frazione fine (diametro dei grani minore di mm) quando supera il 10% del peso totale

35 CURVA GRANULOMETRICA Granulometria I risultati dell analisi granulometrica vengono riportati in un diagramma semilogaritmico, con il diametro (equivalente), (q D, delle particelle (setacci) in ascissa e la percentuale di materiale passante in ordinata (curva granulometrica). 1 2 VAGLIO SERIE DIAMETRO PERCENTUALE U.S. US STANDARD (mm) PASSANTE " /2" /4" aerometria Diam etro [m m ]

36 SETACCIATURA 1. La setacciatura viene eseguita utilizzando una serie di setacci (a maglia quadrata) e/o crivelli (con fori circolari) con aperture di diverse dimensioni, disposti uno sull altro, con apertura delle maglie decrescente verso il basso. 1 Granulometria P T i Apertura delle maglie, D 2 P N. ASTM k [mm] P T i k=1 P di = dove: Pdi = passante al setaccio i esimo Pk = trattenuto al setaccio k esimo PT = peso totale campione

37 SEDIMENTAZIONE Granulometria 2. Lanalisi L analisi granulometrica per sedimentazione si effettua partendo da misure di densità nel tempo di una sospensione contenente un certo peso di terreno e applicando la legge di Stokes: v = ρ s ρ w 18 η g D 2 dove: v (mm/s) è la velocità di precipitazione di una particella sferica in un liquido viscoso, ρs e ρw (Mg/m3)ledensità rispettivamente dei grani e dell acqua, η (Pascal s) è la viscosità dell acqua D (mm) il diametro della particella gè l accelerazione di gravità

38 Granulometria ANALISI DELLA CURVA GRANULOMETRICA L andamento della curva granulometrica è descritto sinteticamente da: D 2 60 D COEFFICIENTE DI U = COEFFICIENTE DI 30 UNIFORMITÀ D 10 CURVATURA C = D D Terreno 3 (uniforme) 60% Terreno 2 (granulometria estesa con Terreno 1 mancanza di certi diametri) (ben gradato) 30% 10% D60 D30 D10

39 Granulometria ANALISI DELLA CURVA GRANULOMETRICA Terreno 3 (uniforme) 60% Terreno 2 (granulometria estesa con Terreno 1 mancanza di certi diametri) (ben gradato) 30% 10% D60 D30 D10 D60 D60 D30D10 D10 Terreno 1: D60= 3 mm, D30= 0.25 mm, D10= mm U = 358.0; C =2.6 Terreno 2: D60=0.93mm,D30= mm, D10= mm U = 40.4; C =0.07 Terreno 3: D60=0.42mm,D30= 0.24 mm, D10= 0.2 mm U = 2.1; C = 0.69 U basso terreno uniforme C<1 oc>3 mancanza di diametri dicertedimensioni d

40 LIMITI DI ATTERBERG (LLAA) Limiti di Atterberg Il comportamento dei terreni a grana fine è marcatamente influenzato dall interazione delle particelle di argilla con il fluido interstiziale (acqua), ed è strettamente legato alla loro composizione mineralogica ed al contenuto in acqua. E importante: conoscere la quantità di acqua contenuta utaalloallo stato naturale (wn) confrontare wn con i valori di w che corrispondono ai limiti di separazione tra stati fisici particolari (limiti di Atterberg). w LIQUIDO PLASTICO SEMISOLIDO SOLIDO miscela fluida terra acqua LIMITE LIQUIDO, wl LIMITE PLASTICO,wP LIMITE DI RITIRO, ws terreno secco

41 LIMITE LIQUIDO, wl Limiti di Atterberg DETERMINAZIONE SPERIMENTALE terreno, prelevato dal passante al setaccio n. 40 coppie di valori ottenute coppie di valori ottenute variando la quantità di acqua nell impasto

42 LIMITE PLASTICO, wp Limiti di Atterberg DETERMINAZIONE SPERIMENTALE terreno, prelevato dal passante al setaccio n mm Lastra di materiale poroso wp = media di tre determinazioni

43 LIMITE DI RITIRO, ws Limiti di Atterberg DETERMINAZIONE SPERIMENTALE 1 2 provino indisturbato che viene essiccato per passi successivi 10 ws Contenuto d acqua dacqua, w N.B. ws ha un interesse molto limitato per le applicazioni in ingegneria civile e non viene di norma determinato; non è un valore convenzionale, legato alla procedura di determinazione, ma ha un preciso significato fisico.

44 INDICI DI CONSISTENZA Limiti di Atterberg INDICE DI PLASTICITÀ, IP Normalmente I (%) = w w P L P attivi IP INDICE DI LIQUIDITÀ, IL w w N I L = I N P I P Attivi Inattivi INDICE DI CONSISTENZA, IC w w L N I C = =1 I L I P I a = I P (Indice di attività) CF dove CF = % in peso con diametro d < mm CF

45 Limiti di Atterberg INDICI DI CONSISTENZA Minerale argilloso wl (%) wp (%) TERRENO IP IP (%) Montmorillonite Non Plastico Illite Poco Plastico 5 15 Caolinite Plastico Molto Plastico >40 L indice di consistenza, Ic, oltre ad indicare lo stato fisico in cui si trova il terreno, CONSISTENZA IC fornisce informazioni qualitative sulle sue Fluida <0 caratteristiche meccaniche: Fluido Plastica all aumentare di IC aumenta la resistenza al Molle Plastica taglio del terreno e si riduce la sua Plastica compressibilità. Solido Plastica Da notare l analogia tra IC per terreni a grana fine e Semisolida (w > ws) Dr per i terreni a grana grossa. >1

46 Sistemi di classificazione SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE Sistemi di classificazione: sorta di linguaggio convenzionale che identifica (attraverso alcuni parametri significativi) il tipo di materiale e fornisce indicazioni (qualitative) sul suo comportamento. I parametri utilizzati: devono essere significativi e facilmente misurabili mediante procedure standardizzate; non devono essere riferiti ad uno stato particolare, ossia devono essere indipendenti dalla storia del materiale, dalle condizioni di sollecitazione o da altre condizioni al contorno. PROPRIETÀ INDICI (granulometria per terreni a grana grossa e limiti di Atterberg per i terreni a grana fine)

47 Sistemi di classificazione SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE Sistemi i di classificazione i basati sulla granulometria e sulla composizione mineralogica (LLAA) per tutti i terreni SISTEMA USCS (Unified Soil Classification System) per i terreni di fondazione SISTEMA HRB (Highway Research Board) per i manufatti in terra

48 Sistemi di classificazione SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE Sistemi di classificazione basati unicamente sulla granulometria, significativi per materiali a grana grossa (ghiaie e sabbie): I termine: nome della frazione granulometrica prevalente II termine: nomi delle eventuali frazioni maggiori del 25%, precedute dal prefisso con III termine: nomi delle eventuali frazioni comprese tra il 15% e il 25%, con il suffisso oso IV termine: nomi delle eventuali frazioni minori del 15%, con il suffisso oso, precedute dal prefisso debolmente. Es.: sabbia (55%), limo (35%), argilla (10%) = sabbia con limo debolmente argillosa

49 Sistemi di classificazione SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE Sistema di classificazione di Casagrande, valido solo per i materiali a grana fine (limi e argille): 1 Limi inorganici di bassa compressibilità 60 2 Limi inorganici di media compressibilità 6 3 e limi organici Limi inorganici di alta compressibilità 40 e argille organiche 4 Argille inorganiche di bassa plasticità Argille inorganiche di media plasticità Argille inorganiche di alta plasticità Limite di liquidità, w (%) L N.B. La presenza di materiale organico può essere rilevata attraverso la determinazione del limite liquido prima, wl, e dopo l essiccamento, wl ;sewl /wl > 0.75, il materiale è ritenuto organico

50 Sistemi di classificazione SISTEMA USCS 1) Si analizza il passante al setaccio N.200, P200: P200 < 50% 1a lettera: G, S (terreno a grana grossa, punti 2a e 2b) P200 > 50% 1a lettera: M, C,O (terreno a grana fine, punto 3a e 3b) 2a) Si analizza il passante al setaccio N.4, P4: 100 P4 >P4 P200 1a lettera: G (ghiaia) 100 P4 <P4 P200 1a lettera: S (sabbia)

51 SISTEMA USCS Sistemi di classificazione 2b) Si analizza il passante al setaccio N.200, P200: P200 < 5% Componente fine trascurabile: si determina dll dalla curva granuolmetrica U,C U > 4 (G) o U > 6 (S) 1 <C<3 2a lettera: W (bengradato) altrimenti 2a lettera: P (poco gradato) P200 > 12% Componente fine significativa: si determinano i limiti di Atterberg sul passante al setaccio N.40 e si segue il punto 3. 2a lettera: M (limoso) 2a lettera: C (argilloso) 5% <P200 < 12% si determinano i limiti di Atterberg sul passante al setaccio N.40 e U, C dalla curva granulometrica DOPPIO SIMBOLO CON 2a lettera: M o C, W o P

52 SISTEMA USCS Sistemi di classificazione 3a) Si determinano i limiti di Atterberg sul passante al setaccio N.40 e si consulta la Carta di Plasticità di Casagrande (modificata) : Sopra la retta IP =0.73(wL 20) Sotto la retta I P =0.73(wL 20) 1a lettera: M (limo) o O (organico) 1a lettera: C (argilla) 3b) Si analizza il il limite liquido, wl: wl < 50% wl > 50% 2a lettera: L (bassa plasticità) 2a lettera: H (alta plasticità) wl > 10% 4% < Ip < 8% IP >0.73(wL 20) Doppio simbolo CL ML

53 Sistemi di classificazione SISTEMA HRB (Highway Research Board) Classificazione generale: Materiali granulari (passante al setaccio N %) Classificazione di gruppo: A 1 A 2 A 1 a A 1 b A 3 A 2 4 A 2 5 A 2 6 Analisi granulometrica: % passante al setaccio: N.10 (2mm) 50 N.40 (0.12 mm) N.200 N200( mm) 10 Limiti di Atterberg determinati sul passante al setaccio N.40 (0.42 mm): Limi Argille (passante al setaccio N.200 > 35%) A 4 A 5 A 6 A 7 A 2 7 A 7 5* A wl (%) Non Ip (%) 6 plastico Indice di gruppo (I): 0 Materiale costituente: Ghiaia (pietrame) con sabbia Ghiaia e sabbia Sabbia Limi Argille limosa o argillosa Materiale come sottofondo: Da eccellente a buono Da buono a scarso *Note: Se IP wl 30 A 7 5; Se IP wl 30 A 7 6 (N.B. Quando un terreno rientra in più categorie si assume quella corrispondente ai limiti più restrittivi )

54 Sistemi di classificazione SISTEMA HRB (Highway Research Board) Il controllo di appartenenza ad una classe viene fatto mediante l indice di gruppo: I = 0.2 a ac bd dove: a = % passante al setaccio 200 maggiore del 35% e minore del 75%, (numero intero compreso tra 0 e 40) b = % passante al setaccio 200 maggiore del 15% e minore del 55%, (numero intero compreso tra 0 e 40) c = valore del limite liquido maggiore di 40 e minore di 60, (numero intero compreso tra 0 e 20) d = valore dell indice di plasticità maggiore di 10 e minore di 30, (numero intero compreso tra 0 e 20)