Prova di taglio
Prova di taglio diretto La prova può essere effettuata su campioni ricostituiti di terre incoerenti e su campioni indisturbati o ricostituiti di terre coesive consente di determinare le caratteristiche di resistenza di un terreno in termini di tensioni efficaci. Nel corso della prova vengono misurati la variazione di spessore del provino, gli spostamenti relativi tra le due semiscatole e la forza di taglio.
campione carico assiale pietre porose I FASE fase di compressione assiale a) carico assiale reazione II FASE fase di taglio spostamento imposto superficie di taglio b) La prova consiste nel portare a rottura in condizioni drenate un provino di terreno posto nella scatola di taglio, preliminarmente soggetto ad un prefissato sforzo di compressione assiale. La rottura avviene lungo il piano di separazione delle due semiscatole che costituiscono la parte principale dell'attrezzatura, tramite l'applicazione di uno spostamento relativo a velocità costante.
Scatola di taglio La scatola di taglio è un contenitore rigido a sezione quadrata o circolare, costituito da due telai (semiscatole) in grado di impedire le deformazioni orizzontali del provino Con il provino montato, le due semiscatole possono essere rese solidali fra loro (fase di compressione) oppure leggermente separate verticalmente (fase di taglio), per eliminare l'attrito fra i telai durante lo scorrimento orizzontale. L apparecchiatura deve garantire che lo spostamento relativo imposto durante la fase di taglio sia parallelo al piano di separazione fra le due semiscatole, consentendo che le deformazioni verticali del provino avvengano liberamente
Con i campioni indisturbati di terreno coesivo, considerando lo scarto del materiale durante la preparazione, per ottenere un provino regolare a sezione quadrata 60 x 60 mm, è necessario che il diametro dei campionatori sia pari ad almeno 100 mm. L altezza minima deve essere pari a 10 mm, e comunque non inferiore a 10 volte la dimensione dei granuli di maggiore dimensione. In ogni caso il rapporto fra altezza e diametro o altezza e lato non deve essere superiore a 1/3. Preparazione di un campione di terreno coesivo indisturbato
Per consentire la individuazione dell inviluppo di rottura si devono fornire i risultato di almeno 3 prove di taglio su altrettanti provini, consolidati ciascuno sotto una diversa tensione verticale. I FASE: compressione iniziale (A CARICO IMPOSTO) F A impongo F σ = δ, δ 0 associo misuro V h =
II FASE: fase di rottura (A SPOSTAMENTO IMPOSTO) levo i ganci impongo δ H (δ H =cost) F H =T misuro con anello associo τ = F H = A T A 200 180 160 140 τ 120 100 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Spostamento orizzontale δ H [mm] Diagrammi τ-d H
La fase di rottura si realizza imponendo uno spostamento relativo tra le due semiscatole che contengono il provino. Al fine di garantire che in questa fase il terreno permanga in condizioni drenate, la velocità di spostamento deve essere scelta in modo da assicurare che le sovrappressioni interstiziali generate dalle sollecitazioni di taglio siano trascurabili. In tali condizioni, le tensioni efficaci coincidono con quelle totali applicate al provino. σ n = N/A τ n = T/A. A partire dal valore della forza verticale applicata, N, e da quello misurato per la forza di taglio, T, si calcolano gli sforzi di taglio τ n e normale σ n agenti sul provino in corrispondenza del piano di separazione tra le due semiscatole:
1,60 τ tensione tangenziale 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 prov. 1 provino 2 prov.3 0,00 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 δ H spostamento orizzontale Inviluppo di rottura Mohr-Coulomb c'=9.36 kpa φ '=35.4 1,80 τ tensione tangenziale 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 c 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 φ σ tensione normale
Resistenza residua Quando lo scopo è quello di ottenere la resistenza al taglio residua τ r, si procede con le seguenti fasi successive: - si prosegue la fase di rottura fino a fondo corsa; - si riporta la scatola di taglio nella posizione originaria, senza rimuovere il carico verticale sul provino, con una delle seguenti procedure: 1) utilizzando l'avanzamento elettrico fino a riallineare le due semiscatole in un tempo pari a quello necessario a raggiungere la resistenza di picco alla prima rottura; 2) utilizzando l'avanzamento manuale facendo riallineare le due semiscatole in pochi minuti, ma attendendo successivamente almeno 12 ore prima di iniziare il nuovo ciclo di rottura; 3) utilizzando l'avanzamento manuale imprimendo da 5 a 10 cicli completi di spostamento a fondo corsa, nei due versi di scorrimento ed attendendo successivamente almeno 12 ore prima di iniziare il ciclo di rottura; - si ripete la fase di taglio. τ δ Η
Resistenza residua 1,00 τ tensione tangenziale 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 δ H spostamento orizzontale Inviluppo di rottura Mohr-Coulomb 1,60 1,40 1,20 1,00 τ' (kpa) 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 σ' (kpa)