Parte I): Principi di Geotecnica Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 1 Generalità: Il terreno, le terre e le roccie La geotecnica non si occupa della rocce ma della meccanica dei terreni o delle terre Profilo stratigrafico I terreni sono rocce disgregate presenti nel loro stato naturale Terreno Soil Le terre sono rocce disgregate in modo naturale o artificiale per realizzare manufatti (ad es. dighe in terra, rilevati stradali etc.) Roccia Bed Rock Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 2
Generalità: Il terreno e sua composizione I terreni, sono costituiti da un insieme di granuli solidi (Scheletro solido = I Fase) di forma e dimensioni molto varia e da un sistema di vuoti occupati da acqua (Liquidi = II Fase) e/o aria (Gas = III Fase) Mezzo multifase Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 3 Proprietà geo-gravimetriche Peso specifico apparente Peso specifico Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 4
Tabelle proprietà geo-gravimetriche Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 5 Classificazione dei terreni Granulometria Caratterizzazione fisica d Proprietà indice Plasticità Caratterizzazione chimica Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 6
La classificazione granolometrica Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 7 La curva granolometrica Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 8
La classificazione sulla plasticità P w = P w S Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 9 I Limiti di Attemberg Limite di fuidità o liquidità (w L ) Limite di plasticità (w P ) Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 10
Terreni a grana fina Le proprietà indice e prime indicazioni sul comportamento meccanico I c = w w L L w w P Stato del terreno Terreni a grana grossa D r = e e max max e e min Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 11 Cenni di meccanica dei terreni: Il principio delle tensioni efficaci La tensione efficace (σ ) èla differenza tra la tensione normale totale (σ ) e la pressione dell acqua (pressione neutra) (u) Terzaghi 1924 Nascita della geotecnica moderna Le deformazioni del terreno e la sua resistenza a rottura dipendono solol dalle tensioni efficaci Skempton, 1961 ' ij Tensione efficace o dello scheletro solido σ = σ δ u ij δ ij = 1 se i=j, altrimenti =0 ij Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 12
Cenni di meccanica dei terreni: Le tensioni litostatiche Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 13 Cenni di meccanica dei terreni: Le tensioni indotte dai carichi esterni σ z σ x Teoria della elasticità ' σ = σ u Teoria della consolidazione Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 14
Cenni di meccanica dei terreni: I criteri di resistenza (SLU) Criterio di Coulomb, 1778 ' τ = c ' ' + σ tg( ϕ ) τ Terzaghi, 1938 ' ϕ c σ Se c =0 si parla di terreno incoerente Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 15 Cenni di meccanica dei terreni: Prove di laboratorio a rottura Prova di taglio diretto Apparecchio di Casagrande Prova triassiale Drenata S Cella triassiale Non drenata Qc Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 16
Cenni di meccanica dei terreni: I legami costitutivi (SLE) Prova edometrica Edometro ν = 0 1 ν E ed = E 2 1 ν 2ν ν = 0.5 E ed = E E ed = Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 17 Cenni di meccanica dei terreni: Sommario dei Parametri meccanici Deformabilità Tipo di terreno Resistenza Deformabilità Terreni a grana grossa c ϕ E ν = 0.2 0.3 E ed Terreni a grana fina S Q c c ϕ c u ϕ u =0 E ν = 0.2 0.3 E u ν u = 0.5 Resistenza Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 18
Indagini geotecniche: Tipi di indagini Terreni campionabili (Terreni a grana fina) Classificazione dei campioni Prove di laboratorio Prove in sito Terreni non campionabili (Terreni a grana grossa) Prove in sito Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 19 Indagini geotecniche: Ampiezza e frequenza Volume significativo Volume di terreno che con le sue proprietà influenza in modo significativo il comportamento dell opera stessa Volume entro il quale l incremento σ z eccede almeno del 15 % la tensione σ z preesistente Tipo di Opera Distanza tra i sondaggi Tipo di Stratificazione Uniforme Media Caotica Numero minimo di sondaggi Edificio a 1-2 piani 50 30 15 3 Edificio a molti piani Pile e spalle di ponti, torri, ciminiere 45 30 15 4 - - - 1-2 per ciascuna fondazione Strade 300 150 30 - Gallerie Progetto di massima 500 - - Gallerie Progetto esecutivo 100 50 Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 20
Indagini geotecniche: Sondaggi Tecniche di prelievo Tipi di campionatori Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 21 Indagini geotecniche: Prova penetrometrica dinamica Standard Penetration Test SPT Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 22
Indagini geotecniche: Prova penetrometrica statica Terreno qc F = f s Torbe ed argille organiche < 15 Limi ed argille 15 30 Limi sabbiosi e sabbie limose 30 60 Sabbie e sabbie con ghiaia > 60 c qc σ 15 25 v u = Principi di Geotecnica e di Tecnica delle Fondazioni 23