Prima Facoltà di Architettura Ludovico Quaroni LABORATORIO DI COSTRUZIONI DELL ARCHITETTURA II MODULO DI GEOTECNICA E FONDAZIONI Docente: Ing. Giuseppe Scasserra Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica Via A. Gramsci 53-00197 Roma tel: 06-49.91.91.73 giuseppe.scasserra@uniroma1.it
LEZIONE 1B: ANALISI E CLASSIFICAZIONE DEI TERRENI
ALCUNE DEFINIZIONI FONDAMENTALI I terreni sono mezzi polifase costituiti da una fase solida (granuli), da una fase liquida (acqua) e/o da una fase gassosa (aria) Granuli solidi : particelle solide elementari Scheletro solido: insieme costituito dai granuli solidi di una terra
ALCUNE DEFINIZIONI FONDAMENTALI Dimensioni dei granuli delle terre microscopio ad occhio nudo Dimensioni dei granuli (mm) 0.00001 0.01 0.1 100 Terre coesive Terre granulari o incoerenti Terre a grana fina Terre a grana grossa
ALCUNE DEFINIZIONI FONDAMENTALI Dimensioni dei granuli delle terre
TERRENI INCOERENTI ghiaia fine 5 mm sabbia grossa 1 mm sabbia fine 0.1 mm
TERRENI INCOERENTI Granulometria uniforme
TERRENI INCOERENTI Granulometria assortita
ALCUNE DEFINIZIONI FONDAMENTALI
ALCUNE DEFINIZIONI FONDAMENTALI
RELAZIONI TRA LE FASI DI UN TERRENO Separazione ideale delle fasi di un terreno V v = volume Vuoti = V g + V w P g = 0 V = vol. totale = V v + V s = V g + V w + V s P = P w + P s
RELAZIONI TRA LE FASI DI UN TERRENO Si introducono grandezze definite in termini di: rapporti tra i volumi delle fasi rapporti tra i pesi delle fasi rapporti tra pesi e volumi delle fasi
RELAZIONI TRA LE FASI: RAPPORTI TRA VOLUMI
RELAZIONI TRA LE FASI: RAPPORTI TRA PESI (%)
RELAZIONI TRA LE FASI: RAPPORTI TRA PESI Determinazione del contenuto d acqua w T=110 ºC 1) 2) 3) 150 g 90 g P = 150 g P s = 90 g P w w (%) = X 100 = P s P- P s P s = 150-90 90 X 100 w = 66.6 %
RELAZIONI TRA LE FASI: RAPPORTI TRA PESI E VOLUMI
RELAZIONI TRA LE FASI: RAPPORTI TRA PESI E VOLUMI Pw Peso specifico dell acqua ã = 9.81 10 kn/m 3 w = V w
RELAZIONI TRA LE FASI: RAPPORTI TRA PESI E VOLUMI Peso immerso dell unità di volume γ ã' = P' V = P! ã V w V = P V! ã w = ã! ã w Equivale all applicazione del principio di Archimede: Un corpo immerso in un liquido è soggetto ad una spinta dal basso verso l alto pari al peso del liquido spostato (uguale al volume del corpo) P=γV γ w V P = γ V
VALORI TIPICI DI ALCUNE PROPRIETA INDICI
INDICE DI ADDENSAMENTO (O DENSITA RELATIVA) stato minimo addensamento stato di massimo addensamento
CLASSIFICAZIONE DEI TERRENI Finalità della classificazione: confronto fra esperienze acquisite in condizioni geotecniche simili, correlazione con le proprietà meccaniche (resistenza, rigidezza) Requisito dei sistemi di classificazione: procedure semplici, possibilità di realizzazione anche nei laboratori di cantiere La classificazione deve prendere in considerazione quelle caratteristiche di una terra che non variano al mutare dei fattori ambientali o per effetto del tempo o delle sollecitazioni applicate: composizione mineralogica, forma e dimensioni dei granuli
CLASSIFICAZIONE GRANULOMETRICA Serve a determinare le dimensioni delle particelle che compongono un campione di terreno e stabilire le percentuali in peso delle varie frazioni granulometriche Terreno a grana grossa Terreno a grana fina vagliatura meccanica sedimentazione
COSTRUZIONE DELLA CURVA GRANULOMETRICA 0,002 0,06 2 60 mm 10% 60% 10% 20%
DENOMINAZIONE DEI TERRENI il terreno viene denominato con il nome della frazione granulometrica più abbondante seguito dai nomi delle frazioni secondarie. La denominazione della frazione secondaria è: preceduta dalla congiunzione "con" se compresa tra il 25% ed il 50% seguita dal suffisso "oso" se compresa tra il 10 % ed il 25 % seguita dal suffisso "oso" e preceduta da "debolmente" se compresa tra il 5 % ed il 10 % Esempio : GHIAIA= 6 % SABBIA=55 % LIMO=28 % ARGILLA = 11 % Sabbia con limo, argillosa e debolmente ghiaiosa
CARATTERISTICHE DI PLASTICITA DEI TERRENI A GRANA FINA Le proprietà dei terreni coesivi non dipendono tanto dalle dimensioni dei granuli quanto dalla loro natura, e non è perciò possibile fondare un sistema di classificazione di queste terre sulla sola granulometria Lo stato fisico delle terre coesive è determinato soprattutto dalle azioni che si scambiano i granuli e che dipendono dall attività chimicofisica dei minerali che li costituiscono Quanto più un argilla è attiva dal punto di vista chimico-fisico tanto più grande è la quantità di acqua che può trattenere (n.b. acqua libera) Si può perciò indirettamente riconoscere la costituzione mineralogica di una terra argillosa misurando il contenuto d acqua in condizioni fisiche precisamente definite
LIMITI DI CONSISTENZA (O DI ATTERBERG) Sono contenuti d acqua che corrispondono al passaggio da uno stato di consistenza ad un altro Sono caratteristici di un dato terreno dipendono dalla sua composizione mineralogica w P w L W (%) 0 Limite Plastico Limite liquido solido plastico liquido
INDICE DI PLASTICITA Indice di plasticità I P Campo all interno del quale il terreno rimane in uno stato plastico I P = limite liquido - limite plastico = w L - w P w P w L W (%) 0 Limite Plastico Limite liquido plastico
INDICE DI CONSISTENZA Indice di consistenza I C per w = w L I C = 0 I C = w L! w w L! w P = w L! w I P per w = w P I C = 1 per w < w P I C > 1 Il valore di I C può fornire una stima delle proprietà meccaniche (resistenza e compressibilità) di un dato terreno: ad un aumento di I C corrispondono un incremento della resistenza al taglio e una riduzione della compressibilità
LIMITI DI CONSISTENZA (O DI ATTERBERG)
CARTA DI PLASTICITA DI CASAGRANDE