La terra come materiale da costruzione - Principi. Strade ferrovie aeroporti

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1 La terra come materiale da costruzione - Principi Strade ferrovie aeroporti

2 La terra come materiale da costruzione è caratterizzato da: 1. Composizione trifase (solido, liquido, aeriforme) 2. Assetto granulare sciolto Tali caratteristiche concorrono a determinare un comportamento meccanico di tipo elasto/plasto/viscoso L elasticità è riconducibile al contributo della fase solida La viscosità è riconducibile ai fenomeni di migrazione dell acqua la viscosità determina una legge sforzi/deformazioni che dipende dal modo in cui il carico viene esercitato La plasticità è riconducibile allo scorrimento tra le particelle solide la rottura avviene per scorrimenti orientati dei grani lungo la superficie di minore resistenza la resistenza è quindi funzione del mutuo incastro tra i grani (il ruolo principale è svolto dai grani di maggiori dimensioni)

3 L acqua presente nei vuoti può trovarsi in condizioni di: 1. Acqua libera (occupa i vuoti grandi, la migrazione è determinata dalle forze di massa) 2. Acqua capillare (occupa i vuoti piccoli, è trattenuta dalle forze di superficie in menischi, è responsabile della coesione apparente) 3. Acqua adsorbita (è trattenuta sulle superfici attive dei grani, non migra poiché trattenuta da forze di natura molecolare, determina una coesione reale) L effetto dell acqua intergranulare è connesso alla dimensione e quantità dei grani piccoli

4 Il comportamento sotto carico di una terra è funzione: 1. della compressibilità La terra diminuisce di volume per espulsione dell acqua capillare, il fenomeno è lento e si manifesta diversamente in funzione della permeabilità idraulica della terra. E un fenomeno che non porta a rottura 2. della plasticità La terra si deforma per allentamento dei legami coesivi (reali e/o apparenti) e per riduzione dell attrito intergranulare imputabile alla plasticizzazione del fino. Il fenomeno porta a rottura 3. dell addensamento La terra diminuisce il suo volume per riduzione dei vuoti intergranulari a causa di azioni meccaniche esterne. Tali azioni prendono il nome di costipamento A fronte di tali particolari caratteri del comportamento di una terra sotto carico, risulta determinante richiedere specifiche qualità al fine di garantire la stabilità e l idoneità dei manufatti con cui si realizza il corpo stradale e ferroviario

5 Le qualità richieste ad una terra sono quindi: 1. stabilità di comportamento Il materiale deve dimostrare una scarsa sensibilità all acqua, ai cicli di imbibizione ed essiccamento. Ciò si ottiene garantendo basse percentuali di materiale fino e comunque una scarsa sensibilità del fino all acqua rispetto a fenomeni di plasticità e compressibilità 2. elevata resistenza di attrito interno Lo scheletro litico deve assicurare un efficace incastro tra i grani grossi. Ciò si ottiene adottando un buon assortimento granulometrico, una adeguata spigolosità dei grani e un elevato addensamento dei grani stessi 3. assenza di cedimenti per carichi ripetuti L assenza di cedimenti è garantita da una adeguata posa in opera tesa, attraverso un opportuno costipamento, a realizzare il massimo addensamento in fase di costruzione Questi caratteri della terra da porre in opera si misurano quantitativamente attraverso indicatori standardizzati, che sperimentalmente, consentono di verificare l idoneità dei materiali per le applicazioni nella realizzazione di opere infrastrutturali.

6 Definizioni ed indicatori di comportamento: 1. granulometria Descrive l assortimento granulometrico dei grani grossi e fini con diametro superiore a mm, in quanto per i grani finissimi interessa solo il comportamento in relazione all acqua presente e questo è indagato globalmente con misure finalizzate a questo scopo. Il fuso granulometrico esprime le condizioni di accettazione di un materiale granulare sotto il profilo del suo addensamento 2. umidità, densità secca, densità umida L umidità è il rapporto tra il peso dell acqua e il peso del solido %. La densità secca è il rapporto tra il solido e il volume totale %. La densità umida è il rapporto tra il peso totale ed il volume totale %. 3. limite liquido, limite plastico, indice di plasticità Il limite liquido (WL) è un indicatore di potenziale compressibilità del materiale finissimo. Il limite plastico (WP) correlato al limite liquido attraverso l indice di plasticità è un indicatore di potenziali comportamenti plastici (IP=WL-WP) 4. grado di costipamento e densità secca Il grado di costipamento dato dal rapporto tra la densità secca raggiunta dopo il costipamento e la densità secca ottenibile in laboratorio attraverso operazioni di costipamento standardizzate è un indicatore di possibili addensamenti sotto traffico. La densità secca raggiunta dopo il costipamento è un indicatore in termini assoluti della resistenza di attrito, essendo strettamente correlata ai reali punti di contatto tra i grani

7 La logica del processo costruttivo 1. scelta e accettazione del materiale Stabilità all acqua poco fino & fino poco sensibile all acqua Capacità di esprimere una necessaria resistenza di attrito: scheletro litico adeguato (spigolosità) & assortimento granulometrico 2. posa in opera Costipamento finalizzato ad ottenere idoneo incastro tra i grani (resistenza) pochi vuoti residui (poca riduzione di volume ai carichi ripetuti) 3. controllo Verifica delle qualità dei materiali utilizzati Verifica di idoneo addensamento (CBR, prova di carico su piastra) N.B. Problemi analoghi valgono per i sedimi ove la presenza di acqua può essere tenuta sotto controllo mediante presidi idraulici e drenaggi. Le esigenze di qualità del materiale terra dipendono dall impiego in funzione dei rapporti che intercorrono tra sollecitazioni indotte da: peso proprio del manufatto, costante nel tempo e agente essenzialmente sugli strati profondi, e carichi accidentali, fortemente variabili e agenti essenzialmente sugli strati superficiali