Geotecnica aa 2017-18

226 Pages·2017·11.66 MB·Italian

Geotecnica
a.a. 2017-18
C. Fidelibus
June 13, 2018
.
Contents
1 Classificazione dei terreni 10
1.1 Analisi granulometrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 Granulometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.1 Parametri delle distribuzioni granulometriche . . . . . . . . . . . 13
1.2.2 Analisi per sedimentazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2.3 Esempio di analisi granulometrica . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3 Relazioni di fase e indici del terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.1 Densit`a relativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3.2 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4 Composizione chimica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.5 Limiti di consistenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.6 Sistemi di classificazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2 Acqua nei terreni 32
2.1 Stato tensionale in un terreno (note anticipate) . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2 Pressioni interstiziali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3 Principio delle tensioni efficaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4 Tensioni verticali nel sottosuolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5 Legge di Darcy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.5.1 Forma alternativa della legge di Darcy . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.6 Valori tipici di conduttivit`a idraulica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.7 Prove di permeabilit`a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.7.1 Prova al permeametro a carico costante . . . . . . . . . . . . . . 40
2.7.2 Prova al permeametro a carico variabile . . . . . . . . . . . . . . 43
2.7.3 Prove di pompaggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.8 Flusso in condizioni stazionarie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.8.1 Reti di flusso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.8.2 Stream function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.8.3 Tubo di flusso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.9 Flusso verticale verso l’alto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.10 Flusso in condizioni transitorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.10.1 Relazioni tensioni-deformazioni (anticipazione) . . . . . . . . . . 55
2.10.2 L’equazione di immagazzinamento . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.11 Flusso di fluido e compressione monodimensionali . . . . . . . . . . . . . 64
3 Consolidazione 65
3.1 Condizioni iniziali e al contorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.2 Soluzione analitica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3 Calcolo del cedimento di consolidazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.4 Edometro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.4.1 Effetto della storia geologica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.4.2 Metodo per definire la pressione di preconsolidazione p . . . . . 82
c
3.4.3 Valori iniziali e finali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.4.4 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.4.5 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4 Resistenza a taglio 90
4.1 Il cerchio di Mohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2 Prova triassiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.2.1 Prove con l’apparecchiatura TRX . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.3 Resistenza a taglio di terreni sabbiosi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.3.1 Dilatanza (sabbie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.4 Resistenza a taglio di terreni argillosi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.4.1 Prove UU e resistenza a taglio non drenata . . . . . . . . . . . . 104
4.4.2 Prova CU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.4.3 Resistenza in termini di tensioni efficaci . . . . . . . . . . . . . . 109
4.5 Risultati tipici prove TRX su terreni argillosi . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.6 Sviluppo delle pressioni interstiziali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.6.1 Dilatanza (argille) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.6.2 Coefficienti di Skempton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.7 Uso della resistenza non drenata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.8 Percorsi tensionali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.9 Esercizi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.9.1 Esercizio 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.9.2 Esercizio 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5 Tensioni e spostamenti indotti 126
5.1 Teoria per un continuo ILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.1.1 Tensore delle deformazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.1.2 Deformazione volumetrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.1.3 Deformazione deviatorica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.1.4 Tensioni deviatoriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.1.5 Tensione isotropa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.2 Equazioni di equilibro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.2.1 Tensioni efficaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.2.2 Relazioni tensioni-deformazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.2.3 Costanti di Lam`e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.3 Boussinesq . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
5.3.1 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5.3.2 Sovrapposizione degli effetti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.4 Le tensioni sotto un’area rettangolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.4.1 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.4.2 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.5 Soluzione di Flamant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.5.1 Fondazione nastriforme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.5.2 Strati di spessore finito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.6 Metodo di Skempton-Bjerrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
5.6.1 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.7 Parametri elastici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6 Spinta delle terre 153
6.1 Rankine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.1.1 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.1.2 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
6.1.3 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.2 Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.2.1 Cullmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.2.2 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
6.2.3 Spinta passiva con Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
6.3 Progetto di una struttura di contenimento . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.3.1 Muri a gravit`a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
6.3.2 Fasi del progetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
6.3.3 Esercizio #1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
6.3.4 Esercizio #2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
6.4 Paratie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.4.1 Ancoraggi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.5 Spinta a riposo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
7 Capacit`a portante delle fondazioni 186
7.1 Basi progettuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.2 Capacit`a portante limite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
7.3 Terzaghi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
7.3.1 Estensione alle tre dimensioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
7.4 Fattori di capacit`a portante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
7.4.1 Considerazione corretta del peso . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.4.2 Valori di capacit`a portante di Skempton . . . . . . . . . . . . . . 196
7.5 Esercizi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
7.6 Rottura di fondo scavo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
7.7 Pali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
7.7.1 Pali in sabbia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.7.2 Standard penetration test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
7.7.3 Pali in argilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
7.7.4 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
8 Stabilit`a dei pendii 212
8.1 Fellenius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.2 Bishop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
8.3 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
8.4 Analisi per φ =0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
u
8.5 Stabilit`a dei pendii infiniti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
8.5.1 Pendio infinito sommerso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
8.5.2 Pendio infinito con filtrazione parallela . . . . . . . . . . . . . . 225
1. Classificazione dei terreni
Terreno: miscela naturale di granuli minerali e acqua.
1.1. Analisi granulometrica
I componenti di un terreno possono essere ghiaia, sabbia, limo, argilla. La distribuzione
dei componenti puo` essere stimata mediante analisi granulometrica.
tipo min[mm] max[mm]
argilla - 0.002
limo 0.002 0.063
sabbia 0.063 2
ghiaia 2 63
campi granulometrici