LA SPINTA DELLE TERRE. Per spinta della terra si intende la pressione che un determinato masso di terra esercita contro un opera di sostegno.
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- Oliviero Corsi
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1 L INT DELLE TERRE er spin dell err si inende l pressione ce un deero msso di err eserci conro un oper di sosegno. e con un rmoggi si vers su un pino dell err incoerene (vedi figur, form un cumulo conico, l superficie del cono form un ngolo f rispeo l pino orizzonle, dovuo ll rio r le pricelle di err le une sulle lre. Ogni ipo di erreno il suo vlore crerisico, nell ell soosne sono ripori lcuni vlori. Tipo di err ngolo di rio inerno f sciu Umid gn rgill, mrn rgill mis si o gii Gii ierme e ciooli i fine 6 3 i fine rgillos i gross Terreno vegele Nel cso di erre umide e rgillose (coereni li resisenze dipendono nce dll coesione ce è un forz di desione r i grni di err. e si consider un prism dgio su un superficie pin di err inclin di un ngolo f rispeo l pino orizzonle, il peso del prism pplico nel ricenro mmee due componeni un normle N l pino di scorrimeno e un ngenzile T. L componene N è equilir dll rezione -N del erreno; menre l componene T, ce può provocre uno scorrimeno del prism sul pino inclino viene conrs ed equilir dll'rio To rism di err dgio sull superficie pin di err inclin T T N -N ino di nurl declivio Qundo il pino di scorrimeno è inclino di un ngolo > f il prism di err può scorrere essendo T>T > f = f < f T N g resisenzdi rio il prism può scorrere il prism è in equilirio ( l limie il prism è sile e si volesse considerre l resisenz di rio per unià di superficie cimndo con l're dell superficie di cono l resisenz di rio per unià di superficie di cono, si g
2 nel cso di erre coereni, se è no l coesione c, l resisenz llo scorrimeno è espress secondo Coulom dll equzione : c g Rrmene si iene cono dell coesione percè non sempre è di fcile deerzione, essendo vriile per un sess err in relzione llo so di ensione dell'cqu nei pori. L resisenz d rio dipende dl peso del prism di scorrimeno e dll ngolo di rio inerno f ovvero il coefficiene di rio, Il peso del prism dipende dl peso specifico Teori di coulom g Ricordimo ce per spin delle erre s inende l risulne delle pressioni eserci d un prism di err conro un oper di sosegno. L ngolo formo dll scrp di un volume di err, nurlmene sile, rispeo d un pino orizzonle è definio ngolo d rio inerno. Tue le superfici incline sull orizzonle di un ngolo > cosiuiscono proili pini di scorrimeno del volume di err sovrsne, ce può scivolre vlle. er impedire ce ciò ccd è necessrio sosenere l err frnne con opere cpci di riporre l equilirio: li opere sono i muri di sosegno. L eori di Coulom è s sulle segueni premesse e ipoesi: Il msso di err spingene è incoerene e privo di coesione, ce è un forz di desione r le pricelle di err dipendene dlle loro proprieà cimice e grnulomerice, l resisenz dell desione vle quindi c= Il muro suisce un piccolo cedimeno no ppen è crico dl errpieno rslndo orizzonlmene o ruondo rispeo l puno. Queso cedimeno por un considerevole riduzione dell spin dl vlore di quiee ll spin iv. Lo sposmeno medio uile per rggiungere il vlore limie inferiore dell spin è so vluo d erzgi nell misur di Cedimeno / o rozione rispeo l puno Muro di sosegno uperficie di scorrimeno ino di nurl declivio 3 L superficie di scorrimeno del prism di err è pin, ce in relà è curv, in pricolre per i erreni coesivi, ciò risul vnggios per l silià. 4 L superficie del erreno è orizzonle ed il prmeno del muro di sosegno è vericle. 5 Coulom rscur l rio r err e muro. Ques ipoesi è vnggio dell silià del muro, percé l spin è perpendicolre l prmeno del muro.
3 Il muro suisce un piccolo cedimeno 3 uperficie di scorrimeno uperficie di scorrimeno è pin ino di nurl declivio 5 Coulom rscur l'rio r err e muro 4 L superficie del erreno è orizzonle ed il prmeno del muro di sosegno è vericle. Considerimo un errpieno con superficie orizzonle sosenuo d un prmeno vericle.trccimo il pino di nurl declivio, inclino dell ngolorispeo ll orizzonle, si consider qulsisi prism di err compreso r il prmeno del muro ed un pino inclino > con un profondià di m, m X M ino di nurl declivio Il peso è do dl volume per il peso specifico X g (9 dove X g( 9, quindi ossi g(9 Il muro, compie un piccolo cedimeno in vni di rslzione o di rozione e, di conseguenz nce il prism di err è soggeo d uno scorrimeno. L spin inizile o di quiee conro il prmeno si riduce noevolmene, ques viene cim spin iv e rppresen l spin ce il muro deve conrsre ivmene nell siuzione di silià.
4 ull se di quese ipoesi, l fine di deerre l spin, Coulom si prende in esme un errpieno con superficie orizzonle ce grv su un muro con prmeno inerno vericle. i rcci il pino di nurl declivio M, inclino dell ngolo rispeo ll orizzonle, poi si consider un generico prism di err rcciuso r il prmeno del muro ed il pino di scorrimeno X inclino di un ngolo >, il uo per un profondià di muro pri mero. upponendo ce il muro non i ncor suio il cedimeno inizile, il veore inconr il pino di scorrimeno X nel puno C, in cui può essere scomposo in un componene, perpendicolre l prmeno del muro, e in un componene N, perpendicolre l pino di scorrimeno X: - l componene rppresen l spin di quiee perpendicolre ll pree prim del cedimeno, in quno, come deo nelle ipoesi, non si consider l rio r err e prmeno del muro; - l componene N è l pressione ce gisce sul erreno soosne, il qule regisce con un veore N. Rppresenimo il veore, scomponimo nel veore e nel veore N, x M G ino di nurl declivio C N L spin di quiee g
5 x M G ino di nurl declivio - T C -R -N T C -N T C -N C R r r r Dl momeno in cui il muro cede lungo il pino di scorrimeno le resisenze d rio è do d T N g. Componendo le forz ngenzile l pino di scorrimeno ed pplic l puno C con l rezione N si oiene l rezione effeiv R del erreno, gendo lungo un re d zione r inclin dell ngol rispeo ll normle ll superficie di scorrimeno. erno, un vol ce si vvenuo il cedimeno del muro, il peso deve essere scomposo nelle direzioni r e quell normle l prmeno del muro: ques ulim componene fornisce l spin iv dell err conro il muro g ( Il peso del prism di err di rcci X, pplico nel ricenro G, vle: X in cui X g( 9 er ui i prismi err ne esise uno l qule corrisponde l mssim spin conro il muro, cimo prism di mssim spin ce corrisponde ll iserice dell ngolo formo di pini nurl declivio e del prmeno del muro e vle: 9 sosiuendo g(9
6 upponendo ce il muro non i ncor suio il congruo cedimeno (isne inizile, il veore inconr il pino di scorrimeno X nel puno D, in cui può essere scomposo in un componene, perpendicolre l prmeno del muro, e in un componene N, perpendicolre l pino di scorrimeno X: - l componene rppresen l spin di quiee, prim del congruo cedimeno, perpendicolre ll pree in quno, come deo nelle ipoesi, non si consider l rio r err e prmeno del muro; - l componene N è l pressione ce gisce sul erreno soosne, il qule regisce con un veore N. Rppresenimo il veore con il segmeno -, e lo scomponimo nel veore e nel veore N, rppreseni rispeivmene di segmeni - e -. deerzione grfic dell spin di quiee e dell spin iv L spin di quiee, rppreseno dl segmeno -, vle g ppen vviene il cedimeno del muro per effeo dell spin, il prism di err X scivol lungo il pino X e qui, cus del movimeno, si sviluppno resisenze d rio ce vlgono: T N g Queso percé, ricordndo dll Fisic il compormeno di un corpo su un pino inclino: T f N in cui N è l componene normle l pino inclino di scorrimeno ed f, coefficiene d rio, è do dll ngene dell ngolo d rio r i due merili cono. Componendo le rezioni T e N, si oiene l rezione complessiv R, rppresen dl segmeno -, ruo dell ngolo rispeo l veore N. Queso percé, essendo T = Ng, T e N risulno cei di un ringolo rengolo in cui l ipoenus è rppresen d R. Dopo il cedimeno del muro, quindi, il peso deve essere scomposo in un componene perpendicolre l prmeno e in un componene vene l direzione dell risulne R. Il segmeno - rppresen l spin sull pree, dopo il congruo cedimeno, defini spin iv, e vle: g ( sosiuendo l espressione del peso ; g(9, oenimo: g(9 g( L ngolo può vrire nell inervllo: 9 e in pricolre risul e per e per 9 ; gli infinii vlori di compresi in le inervllo forniscono vlori dell spin ce presenno un vrizione snz simile quell prolic, però solo uno corrisponde l spin mssim. Coulom, per vi sperimenle, deero ce il vlore di le ngolo è:
7 9 ossi il prism di err ce fornisce l spin mssim è delimio dl pino di scorrimeno, con rcci X, iseore dell ngolo formo dl pino cosiuene il frone del errpieno, con rcci, e d quello di nurle declivio, con rcci M per le moivo l eori di Coulom viene nce de eori del prism di mssim spin. osiuendo g(9 g( 9 9 g(9 g( g 8 9 ( 9 g( 9 9 g ( g( g(45 g(45 [ lcuni polinomi sono il risulo di pricolri molipliczioni o di elevmeni poenz di inomi o lri polinomi prodoi noevoli. Conoscendo in nicipo quesi prodoi, è possiile, pplicndo riroso i pssggi, rislire con fcilià i fori ce li compongono r cui : x y ( x y ( x y ] ( g45 g ( g45 g ( g 45 g g (45 Ossi g 9 pin del generico prism di err X Formul fondmenle dell pin di Coulom in un errpieno senz sovrccrico
8 y L re d zione dell spin, se si rscur l rio err muro, è normle l prmeno del muro ed è pplic d un erzo dell su lezz prire dll del muro: il puno C di inconro dell re d zione del peso del prism ringolre col pino di scorrimeno le ce C X e poicé l forz l imo scompos 3 nel puno di cono C nell direzione di rezione del erreno r ed in quell di spin conro il muro normle llo sesso. L proiezione vericle C, ovvero l disnz dell spin dl puno, vle 3 prire dll se. L spin è l risulne di ue le pressioni unirie ce l err eserci nell inero prmeno murrio, dll se ll sommià : quese pressioni unirie vrino secondo un digrmm di riprizione ringolre l cui ordin im, ovvero null, cde nel puno di sommià : menre l ordin mssim, cde nel puno di se. Clcol l spin risulne di deo digrmm, si clcol l ordin mssim imponendo ce l re del digrmm ringolre dev essere ugule ll su risulne si quindi: D cui dn/m L INT DI COULOM NEL CO DI UN TERRIENO CON OVRCCRICO ' Q Q x M +Q ino di nurl declivio n r
9 L risulne del peso proprio e del sovrccrico Q vle: Q X X X oicé X 9 g osiuendo si ricv 9 Q g ( Dl ringolo delle forze (vedi figur si ricv 9 ( Q g Inserendo l poso di +Q si ricv il vlore fornio nell (: 9 g 9 g 9 g Ce del uo simile quell dell spin di un errpieno senz sovrccrico, pre il fore Dopo ver clcolo l spin rccimo il digrmm rpezio delle pressioni unirie lungo l iner lezz del prmeno murrio; il ricenro del digrmm definisce l lezz ove posizion l risulne dell spin conro il prmeno del muro. Voglimo, ppuno, deerre i vlori dell pressione ll se e in sommià del muro, noncé l disnz y dell spin dll se. Essendo due le incognie ( e, occorre risolvere un sisem in cui si pone l spin ugule ll re del digrmm delle pressioni rpezoidle e cioè : nell prim equzione si pone l spin ugule ll re del digrmm delle pressioni; nell second equzione si scrive l proporzione r ringoli simili rppresenivi delle pressioni su un muro lezz e l lro +
10 y ' ; sosiuendo nell second equzione l somm + ce ppre nell prim equzione ; si sosiuisce il vlore di nell prim equzione e si ricv
11 ; eseguendo il imo comune muliplo ll inerno dell prenesi ond nell prim equzione ; Oenendo, così, i vlori dell pressione in sommià e ll se del muro. Ricvimo or l posizione dell spin, come disnz del ricenro del digrmm rpezoidle delle pressioni dll se mggiore. Ricordimo l formul del ricenro del rpezio: 3 y sosiuendo con il vlore di e con il vlore di 3 y meendo in evidenz ( l numerore e l denoore ( ( ( ( 3 y semplificndo, infine, si oiene 3 3 y disnz dell spin dll se del muro OURE
12 d cui er l proporzionlià dei due ringoli con se e cioè: D cui sosiuendo nell prim equzione Ricvimo Dll second equzione si ricv Ricvimo or l posizione dell spin, come disnz del ricenro del digrmm rpezoidle delle pressioni dll se mggiore. Ricordimo l formul del ricenro del rpezio: Il ricenro del digrmm del rpezio nliicmene oenendo l disnz y medine l formul 3 3 y
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