LEZIONE 6 PROCESSI DI CONSOLIDAZIONE E

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1 LEZIONE 6 PROCESSI DI CONSOLIDAZIONE E PROVE EDOMETRICHE In generale l applicazione (o la rimozione) di carichi al terreno ne prooca una deformazione. I meccanismi che goernano l eolersi nel tempo dello stato deformatio possono ricondursi a due casi: Variazioni di tensioni efficaci accoppiate a processi di flusso CONSOLIDAZIONE RIGONFIAMENTO Deformazioni che aengono in condizioni di tensioni efficaci costanti e pressioni neutre costanti CREEP Cosa succede ad un elemento di terreno a seguito dell applicazione (o la rimozione) di un carico esterno? 1

2 1. Insorgono, in una zona sottostante il carico applicato (BULBO TENSIONALE), delle SOVRAPPRESSIONI u dell acqua interstiziale. L entita di tali sorappressioni aria da punto a punto mentre al di fuori del bulbo l acqua consera il alore di equilibrio iniziale u ; 2. Si instaura un GRADIENTE DI PRESSIONE e, conseguentemente, un MOTO DI FILTRAZIONE, la cui durata dipende da: Caratteristiche di PERMEABILITA (k); Caratteristiche di DEFORMABILITA (E,ν) 3. Man mano che l acqua iene espulsa dalla zona interessata dal carico, si ha: Aumento delle TENSIONI EFFICACI; Aumento delle DEFORMAZIONI; Riduzione dell INDICE DEI VUOTI. 4. Via ia che si riducono le SOVRAPPRESSIONI INTERSTIZIALI u, il GRADIENTE IDRAULICO e la VELOCITA DI FILTRAZIONE diminuiscono (Vk x i) Le ariazioni di VOLUME aengono con VELOCITA DECRESCENTE 2

3 5. Dopo un tempo sufficientemente lungo (a seconda del tipo di materiale) u NESSUN GRADIENTE IDRAULICO NO FLUSSO NO V Quindi termina il PROCESSO DI CONSOLIDAZIONE (fenomeno di filtrazione con ariazione di olume e di tensione efficace). Tale processo ha due effetti: Variazione della RESISTENZA STABILITA DELL OPERA Dipende da Eoluzione CEDIMENTI nel tempo ASSESTAMENTO DELL OPERA I fenomeni di CONSOLIDAZIONE hanno carattere TRIDIMENSIONALE. Le formulazioni teoriche che li goernano sono molto COMPLESSE. Per questa ragione ci occuperemo dei processi di CONSOLIDAZIONE MONODIMENSIONALE. FLUSSO D ACQUA E DEFORMAZIONI aengono lungo la direzione VERTICALE Le proe di laboratorio che simulano il comportamento del terreno sottoposto a carico erticale in condizioni di deformazione laterale impedita e flusso d acqua erticale sono le PROVE EDOMETRICHE. 3

4 PROVE EDOMETRICHE Le dimensioni standard del proino impiegato per tali proe sono: D 5 mm H 19 mm D/H 2.5 Le proe sono condotte in una apparecchiatura detta EDOMETRO. 1. Si applica una sequenza di carichi (prima crescenti poi decrescenti) ad un proino confinato lateralmente in modo che sia le deformazioni che il flusso aengano in direzione erticale (CONSOLID. MONODIMENSIONALE) V [kn/m 2 ] FASI ε V CARICO SCARICO RICARICO

5 2. La RIDOTTISSIMA PERMEABILITA dei terreni coesii deformazioni per ogni gradino di carico si siluppano lentamente nel tempo circa 24 ORE 3. L andamento dei cedimenti nel tempo e rappresentato nel diagramma a seguire L aliquota di deformazione da considerare nel tracciamento della cura sforzi deformazioni e quella corrispondente alla CONSOLIDAZIONE PRIMARIA ε V H H 5

6 AB Tratto di RICOMPRESSIONE (comprimibilita modesta Elastico non lineare) BC Tratto di COMPRESSIONE (comprimibilita eleata Elasto-plastico) CD Tratto di SCARICO (rigonfiamento) Punto B p PRESSIONE DI PRECONSOLIDAZIONE (corrisponde ad un brusco cambiamento del comportamento meccanico) E la massima tensione di consolidazione cui e stato sottoposto il terreno 6

7 Determinazione della PRESSIONE DI PRECONSOLIDAZIONE p (Casagrande) 1. Si determina il punto di massima curatura della cura ε -log (R); 2. Si tracciano la tangente alla cura in R (retta t), la retta orizzontale o e la bisettrice b dell angolo indiiduato dalle prime due; 3. L intersezione della bisettrice con la retta ottenuta prolungando il tratto di compressione indiidua la PRESSIONE DI PRECONSOLIDAZIONE p. Dalla determinazione di p si ricaa il GRADO DI SOVRACONSOLIDAZIONE (OCR) del terreno, come: p OCR OCR 1 Terreno NORMALCONSOLIDATO OCR > 1 Terreno SOVRACONSOLIDATO 7

8 I dati proenienti dalla proa edometrica sono utili al calcolo dei CEDIMENTI. Vediamo ora i parametri che regolano la COMPRESSIBILITA DI UN TERRENO in condizioni EDOMETRICHE. Deformazione erticale: H ε V H Indice dei uoti e 1+ e e ε o, in altri termini, H e H 1+ e Considerando le cure nel piano semilogaritmico (e log oppure ε log ), la pendenza della cura nel tratto di ricompressione (AB) e definita dai: Rapporto di ricompressione RR ε log Indice di ricompressione e cr log 8

9 Mentre la pendenza della cura nel tratto di compressione (BC) e analogamente definita dai: Rapporto di compressione CR ε log Indice di compressione cc e log Infine, la pendenza della cura nel tratto di rigonfiamento (CD) e definita dai: Rapporto di rigonfiamento SR ε log Indice di rigonfiamento e cs log 9

10 Laorando inece sui piani e oppure ε log si hanno: COEFFICIENTE DI COMPRESSIBILITA MODULO EDOMETRICO Indice di compressibilità m M a ε 1 m e ε Valgono poi le relazioni: cc CR 1+ e m a 1+ e ; cr RR 1+ e.435 CR ; cs SR 1+ e 1

11 CALCOLO DEL CEDIMENTO EDOMETRICO Nel caso in cui si abbia un carico sufficientemente ESTESO ed un terreno OMOGENEO in modo da soddisfare l ipotesi di deformazione monodimensionale, i cedimenti indotti da un carico possono essere determinati analiticamente come segue: 1. Si determina la tensione efficace al centro dello strato considerato (se lo strato e spesso si suddiide in piu porzioni); 2. Si aluta se tale tensione e maggiore o minore della pressione di preconsolidazione p ; 11

12 Nel caso generale il cedimento H e calcolabile come: H p H RR log + CR log + p Nel caso in cui < + le deformazioni sono limitate al tratto di p ricompressione: + H H RR log Nel caso in cui (terreno normalconsolidato) le deformazioni aengono p tutte nel tratto di compressione: + H H CR log 12