Rocce - Controls Group

Rocce
Introduzione
Secondo il “Committee on Rock Mechanics,
National Academy of Sciences”, la meccanica delle
rocce è una scienza teorica e applicata che studia il
comportamento fisico delle rocce sottoposte a stati
di sollecitazione di diversa natura.
L’aspetto essenziale di tale disciplina è comunque
sperimentale in quanto, prima di analizzare l’ammasso roccioso nel suo insieme, occorre indagare
il comportamento meccanico della roccia integra,
allo scopo di elaborare appropriati modelli di comportamento o “leggi costitutive” che consentano di
riportare in una relazione matematica i fenomeni
che in maniera più determinante ne influenzano il
comportamento. Quando un campione di roccia è
sottoposto in laboratorio a una certa sollecitazione, sul diagramma sforzi-deformazioni si possono
osservare fenomeni di non linearità anche per piccole deformazioni, di isteresi, anisotropia, deformazioni
del tempo a carico costante, ecc.; tutti fenomeni che
possono essere rappresentati matematicamente.
Sommario
45
Meccanica delle rocce
Campionamento e preparazione dei campioni . . . . . . . . . .
Prove di deformabilità e resistenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sistemi automatici di prova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Modulo elastico e caratteristiche di resistenza dei campioni
di roccia in condizioni monoassiali e triassiali . . . . . . . . . . .
Celle di Hoek per prove triassiali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sistemi semiautomatici di prova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Prove di classificazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Prove di trazione indiretta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Indice di degradabilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Prove di permeabilità sulle rocce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Comportamento dei giunti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Misure di resistenza al taglio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Misure di scabrezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tilt test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sclerometro per rocce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Indice di resistenza (Point Load) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
168
171
172
173
175
178
180
180
180
181
182
183
183
183
184
184
167
45
Rocce
Campionamento rocce / Preparazione dei campioni. . . . Martelli da geologo / Taglierina spianatrice
 Martelli da geologo
 Taglierina/Spianatrice
Utilizzati per una preliminare
identificazione delle rocce.
M 45-D0536
Taglierina/spianatrice da laboratorio
per rocce. 230 V, 50 Hz, 1 F
M 45-D1710
Martello per rocce con estremità
appuntita
Superficie levigata, impugnatura di pelle.
A
Peso approx.: 650 g
M 45-D0536/Y
Come sopra ma a 220 V, 60 Hz, 1 F
Come sopra ma a 220 V, 60 Hz, 1 F
A
Consente di ottenere provini di roccia perfettamente squadrati (cubi, parallelepipedi,
ecc.) partendo da spezzoni di roccia irregolari o da carote. È fornita completa di uno speciale morsetto per bloccare pezzi irregolari
fino a un massimo di 70x140 mm circa.
Un altro supporto a “V” permette di intestare, perfettamente in asse, le carote fino
a un massimo di 75 mm di diametro per
140 mm di altezza. Lunghezze maggiori
possono essere ottenute capovolgendo il
provino all’interno del supporto. Viene fornita completa di attacco per l’acqua di raffreddamento. Il disco abrasivo e la pompa
per l’acqua devono essere ordinati a parte.
45-D1710, 45-D1711
Pompa di raffreddamento ad acqua
completa di serbatoio. 230 V, 50 Hz, 1 F
s45-D0536/1Z
q NORMA
M 45-D0529
Scala di durezza Mohs
Costituita da 10 campioni di minerali.
s45-D0536/1
M 45-D0536/Z
Come sopra ma a 110 V, 60 Hz, 1 F
M 45-D1711
Martello per rocce con estremità
a scalpello
Superficie levigata, impugnatura di nylon.
Peso approx.: 550 g
Accessori per
taglierina/spianatrice 45-D0536
ASTM D4543
Descrizione generale e caratteristiche
Potenza: 1100 W
Velocità del disco: 3000 giri/min
B Dimensioni: 730x1050x590 mm
A Peso approx.: 100 kg
Come sopra ma a 110 V, 60 Hz, 1 F
s45-D0536/1Y
s45-D0536/2
Disco diamantato n 230 mm x 2,5 mm
di spessore. Massima sezione di taglio
110x70 mm
s45-D0536/3 Finitrice a disco n
205 mm x 16 mm di spessore a doppia
fascia. Adatta per rettificare le basi dei
provini in modo che risultino parallele
fra di loro e perpendicolari all’asse
s45-D0536/4 Dispositivo di serraggio
per spessori irregolari di dimensioni
massime 57x104x102 mm (lunghezza)
e carote da 15 a 60 mm di diametro,
lunghezza massima 100 mm
45-D0529
Dettaglio della 45-D0536 con disco a doppia
fascia 45-D0536/3 durante la spianatura delle
estremità della carota
-Utilizzabile sia
per il taglio sia
per la spianatura
superficiale
- Per ottenere
campioni da pezzi
irregolari
- Completa di
protezione
trasparente
antinfortunistica
Dettaglio della 45-D0536 con disco
diamantato 45-D0536/2
45-D0536 con 45-D0536/4
168
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
45-D0536/3,
D0536/2
Rocce
. . . . Campionamento rocce / Preparazione dei campioni
45
Sega per rocce / Carotatrice da laboratorio
 Sega per rocce
M 45-C0210/C
Sega per rocce e laterizi.
380 V, 50 Hz, 3 F
M 45-C0210/CZ
Come sopra ma 220 V, 60 Hz, 3 F
Descrizione generale e caratteristiche
Per il taglio di provini di roccia. La macchina
è dotata di uno speciale morsetto in grado
di bloccare sulla tavola pezzi irregolari. È
fornita completa di basamento e di pompa
per l’acqua. Il disco diamantato deve essere
ordinato separatamente (vedi accessori).
Potenza: 2250 W
B Dimensioni:
con la base 1200x800x1400 mm
A Peso approx.: 125 kg
 Carotatrice da laboratorio
e corone diamantate
M 45-C0330
Carotatrice da laboratorio con
motore elettrico a due velocità,
completa d’ingresso per l’acqua.
230 V, 50-60 Hz, 1 F
Modelli di corone diamantate
sCodice Nome
Ø provino
D.C.D.M.A. mm inches
45-C0343
AX
30.10 1.185
45-C0344
1.5 in.
38.10 1.500
45-C0345
BX
42.04 1.655
45-C0346
NX
54.74 2.155
M 45-C0330/Z
Come sopra ma a 110 V, 60 Hz, 1 F
Descrizione generale e caratteristiche
Permette di carotare in laboratorio campioni di materiale particolarmente duro,
quali roccia e calcestruzzo. È provvista
di un telaio di bloccaggio per fissare saldamente il blocco di materiale nel corso
del carotaggio. Un apposito utensile (vedi
accessori) è altresì disponibile per ottenere
i provini da spezzoni di carota.
Potenza: 1800 W
Velocità di carotaggio: 1485/2720 giri/min
Diametro di carotaggio: da 8 a 60 mm
B Dimensioni della vasca:
450x450x300 mm approx.
A Peso approx.: 80 kg
45-C0331
Accessori
Accessori
s45-C0211/4
Disco diamantato n 350 mm
s45-D1717
Occhiali di sicurezza
s45-C0331
Morsa di serraggio per carote n 100
mm max. con protezione trasparente
s45-C0343 to 45-C0346
Corone diamantate complete
di manicotto di collegamento
45-C0330 durante
un carotaggio da
una grossa pietra
45-C0330 durante un
carotaggio da una
grossa carota
Protezione acrilica
trasparente
45-C0210/C con 45-C0211/4
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
169
45
Rocce
Rettifica dei campioni / Verifica dimensionale. . . . . . . Preparazione dei campioni / Verifica dimensionale
 Rettifica dei provini
 Verifica dimensionale dei provini
q NORME
q NORME
UNI EN 12390-2,
ASTM D4543
ASTM D4543, Racc. ISRM
M 45-D0539
Apparecchiatura per la verifica
dimensionale dei provini
M 55-C0201/B
Rettifica spianatrice.
220-380 V, 50 Hz, 3 F
M 55-C0201/BZ
Come sopra ma a 220 V, 60 Hz, 3 F
Descrizione generale e caratteristiche
Per spianare e rettificare provini di calcestruzzo, pietre naturali, materiali ceramici,
ecc. Il provino cubico viene facilmente
bloccato sulla tavola per mezzo di speciali
staffe e la testa portamola, n 330 mm, si
può muovere, automaticamente, radialmente e nei due sensi alternativamente,
con un angolo di lavoro che copre gran
parte della tavola. La macchina è fornita completa di schermo di protezione,
vaschetta di raccolta e decantazione del
liquido refrigerante (normale acqua), elettropompa, una serie completa di settori
abrasivi e manuale d’istruzione. A richiesta,
sono disponibili segmenti diamantati.
Fornita completa di staffe di fissaggio per
cubi da 100, 150 e 200 mm. Sono disponibili anche staffe di fissaggio per cilindri.
Vedi accessori.
Il dispositivo per intestare le carote
45-D0534/B può essere facilmente fissato
alla tavola con le staffe in dotazione.
Caratteristiche
Superficie del piano di lavoro: 775x280 mm
Diametro di lavoro della testa: 330 mm
Luce verticale max. fra settori abrasivi
e piano di lavoro: 350 mm
Luce verticale minima: 145 mm
Dimensione max. provini: cubi fino a 200
mm; cilindri (o carote) dia. 160x320 mm
Velocità di rotazione dell’asse portamola:
1400 r.p.m
Avanzamento automatico trasversale/radiale:
a una velocità nei due sensi
Protezione frontale con interruttori di
sicurezza CE
Potenza motore testa: 1,900 W
Potenza motore avanzamento: 110 W
B Dimensioni d’ingombro:
1200x1020x1640 mm (lxpxh)
A Peso approx: 350 kg
A Peso approx. con imballaggio: 415 kg
170
55-C0201/B
Accessori e parti di ricambio
s55-C0201/B1 Serie di 10 settori
abrasivi
s55-C0201/B2 Serie di 10 segmenti
diamantati
s55-C0201/B3 Sistema completo di
raccordi e condotti per il collegamento
all’aspiratore nel caso di rettifica a secco.
Aspiratore non incluso
s55-C0201/B4 Staffe di fissaggio
per cilindri da 100x200 a 160x320 mm di
diametro
s55-C0201/B5 Staffe di fissaggio per
provini cilindrici dia. da 50 a 100 mm
M 45-D0534/B
Dispositivo per intestare le carote
Descrizione generale e caratteristiche
Da fissare alla tavola di una rettifica (p.e.
55-C0201/B) o lapidello per spianare e
rendere parallele le carote. È costituito
da un blocco di acciaio con morsetti per
l’afferraggio di carote (max. 4) con un
diametro compreso tra 20 e 55 mm. Può
essere montato su normali rettifiche con o
senza piano magnetico.
A Peso approx.: 6 kg
45-D0539 con un comparatore
supplementare 82-D1250
Descrizione generale e caratteristiche
Utilizzata per verificare le tolleranze dimensionali e di forma dei provini fino a 50 mm di
diametro e 100 mm di lunghezza. La rettilineità della generatrice cilindrica può essere facilmente verificata con il comparatore superiore,
e la planarità e ortogonalità delle superfici con
lo stesso comparatore montato lateralmente
con supporto magnetico articolato o con un
altro esemplare di comparatore.
L’apparecchiatura è composta da un basamento con colonna e supporto del comparatore
che può essere regolato in altezza con molta
precisione, da un comparatore da 5x0,001
mm, da un supporto a “V” e da un supporto
magnetico articolato per comparatore, oltre a
due dischetti magnetici di posizionamento del
supporto a “V”.
Dimensioni della base: 135x170x250 mm
Altezza della colonna: 200 mm
Dimensioni del supporto a “V”:
45x45x100 mm
Comparatore: 5x0,001 mm
A Peso approx.: 8 kg
Accessori e ricambi
45-D0534/B
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
s82-D1250 Comparatore millesimale
da 5x0,001 mm
Rocce
. . . . . . . . . . . . . . . . . Prove di deformabilità e resistenza
45
Prova monoassiale e triassiale
Prove di deformabilità e resistenza
Le maggiori informazioni che si
possono ottenere dalle prove di
laboratorio sono sostanzialmente legate alle caratteristiche di
deformabilità e di resistenza. Le
prove più importanti che vengono
eseguite su campioni cilindrici di
roccia intatta sono due:
- Determinazione della resistenza
a compressione e della deformabilità in condizioni monoassiali
- Determinazione della resistenza
a compressione e della deformabilità in condizioni triassiali.
Prova triassiale su materiale di roccia con misura della deformazione assiale.
Inviluppo di rottura (diagramma τ vs. σ)
 Prova monoassiale
 Prova triassiale
q NORME
q NORME
ASTM D3148, D2938. Racc. ISRM
ASTM D2664, D5407
Nel primo caso, la prova consiste sostanzialmente nell’applicare un carico crescente con continuità a una velocità costante
compresa fra 0,5 e 1,0 MPa/s e nel misurare con estrema precisione (dell’ordine
di 5x10-6) le deformazioni assiali e radiali
che ne conseguono. È altresì consigliata la
realizzazione di successivi cicli di caricoscarico per una precisa valutazione delle
caratteristiche di compressibilità.
Nel secondo caso, il provino di roccia, contenuto in una membrana di gomma, viene
inserito all’interno di una cella triassiale e
sottoposto a una pressione isotropa (generalmente compresa fra 5 e 60 MPa), mantenuta costante per tutta la durata della
prova. Successivamente viene applicato il
carico assiale come nelle prove monoassiali, con la misura dello stato di deformazione
che ne consegue.
Prova triassiale su materiale di roccia con misura della deformazione assiale.
Inviluppo della resistenza di picco (diagramma σ vs. σ )
1
3
Dalle misure effettuate nel corso delle
prove è possibile ricavare:
- Andamento del carico unitario in funzione
delle deformazioni assiali e radiali
- Resistenza unitaria massima
- Modulo di deformazione tangente e secante
misurato sulla curva sforzi-deformazioni
assiali
- Andamento delle deformazioni radiali in
funzione delle deformazioni assiali per la
determinazione del coefficiente di Poisson
- Resistenza massima in funzione della
pressione isotropa applicata (nelle
prove triassiali) per la determinazione
dell’inviluppo di rottura e dei parametri
corrispondenti (coesione e angolo di
resistenza al taglio).
Un altro aspetto importante che viene
indagato nel corso delle prove triassiali
è rappresentato dalle caratteristiche di
permeabilità della roccia e dal suo comportamento in presenza di acqua sottoposta a
elevate pressioni, in modo particolare nello
studio delle fondazioni di dighe, delle gallerie e delle cavità sotterranee in genere.
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
171
45
Rocce
Sistemi automatici di prova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Determinazione del modulo elastico e caratteristiche
di resistenza dei campioni di roccia
Prestazioni principali del sistema
- Esecuzione automatica delle
prove monoassiali e triassiali.
- Controllo P.I.D. retroazionato a
loop chiuso
- Gestione di max. 4 telai e
funzionamento idraulico
(consolle ADVANTEST 9).
- Esecuzione prove in controllo di:
- carico/carico specifico
- spostamento
- deformazione
- Interfaccia grafico semplice e
di monitoraggio in tempo reale
dei dati di carico assiale e di
spostamento, pressione in cella,
deformazione assiale e radiale.
- Controllo automatico della
pressione in cella.
- Particolarmente indicato per
lo studio del comportamento
post-rottura delle rocce.
- Possibile variazione in tempo
reale delle impostazioni
iniziali, incluso il metodo di
controllo della prova (carico,
spostamento o deformazione).
Telaio 50-C5902/FR con cella di Hoek, Advantest 9 50-C9842, Sercomp 7 45-C7022/S e armadietto per PC 86-D2999
 Modulo elastico e caratteristiche
di resistenza dei campioni di roccia
in condizioni monoassiali
e triassiali
q NORME
ASTM D2664, D2938, D3148, D5407.
Racc. ISRM
Introduzione
Il sistema automatico di prova è stato progettato e realizzato per diversi tipi di materiali: da arenarie soffici a rocce basaltiche ad
alta resistenza. Il sistema di prova include:
- Consolle di comando oleodinamica servocontrollata (vedi ADVANTEST 50-C9842)
- Telaio di prova ad alta rigidezza da
selezionare in base alla dimensione del
provino e ai massimi valori di resistenza
previsti (vedi modelli da 50-C4600/FR a
50-C6600/FR a pag. 238).
172
- Consolle oleodinamica servocontrollata per la pressione laterale (vedi
SERCOMP 7 45-C7022/S). Questa consolle è una variante del modello standard
SERCOMP 7 50-C7022, appositamente
messa a punto per prove sulle rocce.
- Cella di Hoek da selezionare in base alle
dimensioni del campione (solo per prove
triassiali).
- Estensimetri elettrici e accessori.
- Software di prova.
Esecuzione della prova
Secondo le normative vigenti le prove di
compressione su campioni di roccia devono
essere eseguite a velocità di carico costante
tale che la rottura avvenga in un intervallo
di tempo prescritto.
Nel caso di prove triassiali, oltre a quanto
specificato, la pressione laterale deve essere mantenuta costante con una precisione
di ± 1%.
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
Le consolle ADVANTEST 9 e SERCOMP
7 gestite da microprocessore, soddisfano
pienamente questi requisiti.
La misura delle deformazioni si effettua con
estensimetri elettrici applicati direttamente
al provino sia assialmente che radialmente.
È così possibile eseguire la misurazione del
coefficiente di Poisson e dei parametri di
compressibilità.
Il carico assiale e la pressione laterale in
cella vengono rilevati da celle di carico e/o
trasduttori di pressione di elevata sensibilità e precisione.
Tutti i dati di prova sono visualizzati in
tempo reale e memorizzati per successive
elaborazioni con gli appropriati fogli per
MS Excel (vedi 82-P0070/3 e 82-P0070/4).
Note. Nota. L’elenco completo delle attrezzature suggerite per l’esecuzione delle
prove triassiali e monoassiali è indicato
nella tabella di pag. 177.
Rocce
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemi automatici di prova
45
Determinazione del modulo elastico e caratteristiche
di resistenza dei campioni di roccia (seguito)
Esempi di videate
Prova monoassiale su provino di
roccia eseguita con 50-C9842
ADVANTEST 9. I risultati di prova
vengono visualizzati sia in formato
grafico sia numerico. Sopra: grafico
carico vs. tempo; sotto: grafico carico vs. spostamento
Pressione di confinamento in cella
Prova triassiale su provino di roccia con
50-C9842 ADVANTEST 9 e 45-C7022/S
SERCOMP 7. Sopra: carico assiale
applicato al provino. Sotto: esempio di
applicazione della pressione laterale con
cicli programmabili dall’utente
N O T A
Caratteristiche generali di SERCOMP 7 e di ADVANTEST 9
(Per maggiori dettagli vedi pagg. 241 e 247)
Sercomp 7 45-C7022/S
Advantest 9
50-C9842
2*
750
600
controllo a loop chiuso
con algoritmo P.I.D.
Risoluzione
fino a 1/65000
Voltaggio
230 V, 50-60 Hz, 1 F
oppure 110 V, 60 Hz, 1 F
Dimensioni (mm)
470x410x1000
Peso approx. (kg)
120
Utenze Potenza (W)
Pressione massima (bar) Logica di funzionamento
4*
750
700
Controllo a loop chiuso
con algoritmo P.I.D.
fino a 1/262000
230 V, 50-60 Hz, 1 F
oppure 110 V, 60 Hz, 1 F
470x410x1000 + PC
140 (inclusi PC e stampante,
che sono forniti con
l’apparecchiatura)
I M P O R T A N T E
*Le consolle SERCOMP 7 e ADVANTEST 9
possono controllare rispettivamente 2 e
4 telai per compressione e/o flessione su
cementi e calcestruzzi (vedi pagg. 241
e 247).
Dettaglio provino strumentato con estensimetri
elettrici
Advantest 9:
UN SISTEMA AVANZATO E
FLESSIBILE IDEALE SIA PER
L’ESECUZIONE DI PROVE STANDARD
SIA PER PROVE AUTOMATICHE SU
MATERIALI DA COSTRUZIONE.
• Controllo P.I.D. a loop chiuso
• Controllo fino a 4 telai
• Esecuzione di prove in controllo di:
- Carico/sforzo
- Spostamento
- Deformazione
• Collegamento di trasduttori di
pressione, di spostamento, di
deformazione e celle di carico
• Particolarmente adatto per la misura
della deformabilità e della duttilità
(comportamento post-picco) di:
- Provini di roccia
- Calcestruzzo fibro-armato
- Calcestruzzo proiettato
- Calcestruzzo rinforzato con fibre
polimeriche
• Alta flessibilità: può controllare sia telai
di piccole capacità sia telai fino a 5000
kN
• Vantaggiosissimo rapporto QualitàPrestazioni/Prezzo
Il sistema è descritto e illustrato a pag. 247
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
173
45
Rocce
Sistemi automatici di prova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Determinazione del modulo elastico e caratteristiche
di resistenza dei campioni di roccia (seguito)
- Carico e spostamento
- Pressione in cella (solo nelle prove triassiali)
- Deformazione assiale e/o radiale (dei
singoli estensimetri o media)
- Semplice procedura di calibrazione
- Memorizzazione dei dati con linearizzazione digitale
- Accesso diretto durante l’esecuzione
della prova alla lista completa dei dati
memorizzati
- Possibilità di sospendere la prova, cambiare le impostazioni e riprendere con i
nuovi parametri.
 Prove Uniassiali e Triassiali:
software di prova
- Impostazione delle rampe e dei cicli di
carico/spostamento/deformazione
- Diagramma in tempo reale di:
- Sforzo, spostamento, deformazione media
o singola vs. tempo
- Sforzo vs. spostamento
- Sforzo vs. deformazione
- Visualizzazione multipla dei diagrammi
- Visualizzazione in tempo reale dei dati
registrati:
Elaborazione e stampa
Proponiamo due fogli MS Excel che, dalle
letture dell’ADVANTEST 9, eseguono:
- Prove uniassiali
- Analisi sforzo-deformazione
- Calcolo del modulo secante e tangente
- Prove triassiali
- Deformazione
- Coefficiente di Poisson vs. deformazione
- Analisi dell’inviluppo a rottura.
 Prova monoassiale
150
100
50
0
3
1.
5E
-
3
1.
0E
5E
.5
-0
-
3
3
Axial Strain
E-
3
-1
.0
E-
3
-1
.5
E-
3
.0
E-
2
-2
-2
.5
E-
2
E.0
-3
-3
.5
E-
2
Diametral
m
SStrain
0.
Force (kN)
400
350
300
250
200
Strain (mm/mm)
Prova monoassiale: la prova viene eseguita su provini cilindrici di roccia strumentata con
sensori di deformazione che misurano le variazioni assiali e diametrali
Prova monoassiale: dettaglio di provino di roccia
strumentato con estensimetri
Prova monoassiale: esempio di stampa
ε µε
1
ε
µε
3
P
kN
σ –σ
MPa
1
3
ν
-
Prova monoassiale eseguita su un campione di
cataclasite. Le fratture verticali sono tipiche della
fase post-picco
174
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
Rocce
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemi automatici di prova
45
Determinazione del modulo elastico e caratteristiche
di resistenza dei campioni di roccia (seguito) / Celle di Hoek
 Prova triassiale
Celle di Hoek per prove triassiali
La pressione laterale viene aumentata a
incrementi programmati con determinazione dei corrispondenti valori di carico
assiale. Sostanzialmente, il punto di rottura
è variato in modo continuo cambiando la
pressione laterale.
3
Snodo sferico temprato e rettificato
2
1
Provino di roccia
Manicotto di gomma
7
Celle di Hoek per prove triassiali
Ingresso olio
Estensimetri elettrici
Descrizione generale e caratteristiche
Le celle di Hoek sono offerte in quattro diversi
modelli, ciascuno dei quali comprende:
- Un corpo cella (1), completo di 2 raccordi
rapidi ad alta pressione, rispettivamente
per l’introduzione dell’olio idraulico e l’applicazione della pressione, e per lo sfiato e
la saturazione della camera stessa.
- Due flange filettate di chiusura (2).
- Un pistone di carico superiore (3) e 1
inferiore (4) con sede semisferica.
- Due snodi femmina (5) collegati ai cappelli di carico (3) e (4) per la trasmissione
del carico assiale dal telaio della macchina di compressione al provino.
- Un manicotto di gomma sintetica (6) per
separare il provino dal fluido di cella.
Sebbene ciascun manicotto possa essere
utilizzato per diverse prove, si consiglia
di prevedere una scorta di almeno cinque
ricambi (vedi accessori). La misura delle
deformazioni assiali e radiali viene ottenuta mediante l’applicazione di estensimetri
elettrici (7) in direzione verticale e radiale
direttamente sulla superficie laterale del
provino. I fili conduttori vengono fatti passare all’interno del manicotto tra il corpo
della cella e il pistone di carico, evitando
così il fluido idraulico.
Ogni estensimetro elettrico deve essere collegato all’accessorio 82-P0070/1 per il completamento e il bilanciamento del ponte di
Wheatstone. La misura delle deformazioni
può essere effettuata con i sistemi automatici di prova descritti a pag. 172 oppure con
il Datalog descritto a pag. 178.
Nelle prove di permeabilità, la pressione in
cella e la pressione di saturazione si possono effettuare con l’attrezzatura appropriata descritta a pag. 181.
6
Corpo cella di acciaio
4
5
Celle di Hoek
sCodice Riferimento
D.C.D.M.A.
Dim. provino
n x l (mm)
Peso netto
(kg) totale
45-D0553
45-D0554
45-D0555
45-D0556
AX
1,5”.
BX
NX
30,10 x 60
38,10 x 75
42,04 x 85
54,74 x 100
2,50
4,00
6,50
13,00
Manicotti di ricambio
sCodice Riferimento Dim. provino
D.C.D.M.A. n x l (mm)
45-D0553/1 45-D0554/1 45-D0555/1 45-D0556/1 AX
1.5”
BX
NX
30,10 x 60
38,10 x 75
42,04 x 85
54,74 x 100
Celle di Hoek per prove triassiali
45-D0556/A,
45-D0556/B
s45-D0556/A (1)
(1) Vedi il disegno a lato per definire il
numero di piatti distanziali in funzione
della cella utilizzata.
s45-D0556/B (1)
213
264
263
304
(1) Provino più piastre di ripartizione più snodo sferico.
Accessori
Coppia di piastre ripartitrici del carico
Altezza(1)
mm
45-D0556/H
Piatti distanziali per ridurre la luce verticale della macchina
s45-D0556/H
Supporto per celle di Hoek
Rappresentazione schematica della macchina di
prova con cella di Hoek, piastre ripartitrici del
carico e piatti distanziali
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
175
45
Rocce
Sistemi automatici di prova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Determinazione del modulo elastico e caratteristiche
di resistenza dei campioni di roccia (seguito) / Accessori
 Accessori per celle di Hoek:
estrusore di campioni
M 45-D0577/A
Estrusore di provini
Utilizzato per estrudere i provini di roccia dai
manicotti di gomma per evitare di svuotare
il liquido per la pressione laterale. Composto
da un telaietto di acciaio con pignone e cremagliera. Fornito senza adattatori, che devono
essere ordinati separatamente. Vedi accessori.
A Peso approx.: 11 kg
Accessori - Set di adattatori per estrusore
Ogni serie è composta da piastra adattatrice, supporto per corpo cella e testa dello stelo.
Codice set
45-D0577/1
45-D0577/2
45-D0577/3
45-D0577/4
Per provini
Per cella
dimensione
AX
45-D0553
1,5”
45-D0554
BX
45-D0555
NX
45-D0556
Peso approx.
(kg)
1,7
1,7
1,5
1,5
 Accessori per prove monoassiali
45-D0577/A
 Accessori per prove monoassiali
e triassiali: estensimetri elettrici
M 45-C9034
Comprimitore per carote n da 50 a
55 mm e altezza da 100 a 110 mm
q NORMA
M 45-C9098/D
Serie di piatti, superiore e inferiore,
per prove di compressione su carote
di roccia n 100 mm
ASTM D2938
Descrizione generale e caratteristiche
Descrizione generale e caratteristiche
Struttura a due colonne con piatto superiore snodato e pistone di carico sostenuto
da una molla cilindrica per consentire un
adeguato spostamento assiale. Il piatto
inferiore è centrato sulla base.
Dimensione dei piatti: n 55x28 mm
Durezza superficiale: 58 HRC
I piatti hanno un diametro di 105 mm, uno
spessore minimo di 55 mm e una durezza
superficiale minima di 58 HRC. Il piatto
superiore è munito di tre staffe di collegamento al piatto delle macchine per prove
di compressione serie UNI EN. Il piatto
inferiore può essere facilmente centrato
sulla testa del pistone o su adeguato piatto
distanziale in luogo del piatto di pressione
della macchina.
45-C9034
A Peso approx.: 5 kg
Luce verticale: 112 mm
Altezza totale: 250 mm circa
B Dimensioni d’ingombro:
n 145x 250 mm
A Peso approx.: 10 kg
176
45-C9098/D
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
M 82-P0398
Dispositivo di completamento
e compensazione del ponte
estensimetrico. Per misure di
deformazione assiale o radiale di ¼ o ½
ponte.
M 82-P0390
Estensimetri elettrici con griglia
da 4,53x9,53 mm. Confezione da 10
pezzi
M 82-P0391
Estensimetri elettrici con griglia da
3x20 mm. Confezione da 10 pezzi
M 82-P0392
Estensimetri elettrici con griglia da
2x30 mm. Confezione da 10 pezzi
M 82-P0393
Estensimetri elettrici con griglia da
1x60 mm. Confezione da 10 pezzi
M 82-P0070/3
Foglio di calcolo Excel per l’analisi
delle curve sforzi/deformazioni e la
determinazione del modulo elastico
nelle prove monoassiali
M 82-P0070/4
Foglio di calcolo Excel per l’analisi
delle curve sforzi/deformazioni e
la determinazione dell’inviluppo di
rottura nelle prove triassiali
M 82-P0399/A
Corredo completo per l’applicazione
degli estensimetri. Comprende
collante con catalizzatore, conduttore
termocompensato (matassa da 30 m),
saldatore e accessori.
Rocce
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemi automatici di prova
45
Determinazione del modulo elastico e caratteristiche di resistenza dei campioni di roccia /
Configurazione di un sistema di prova completo
CONFIGURAZIONE TIPICA DI UN SISTEMA AUTOMATICO PER PROVE
MONOASSIALI E TRIASSIALI SU PROVINI DI ROCCIA
 Armadietto per PC
Armadietto per PC
Norme: ASTM D2664, D2938, D3148, D5407. Racc. ISRM
sCodice
Descrizione
Q.ty
Uniax.
Q.ty
Triax.
1
1
1
1
UNITA’ DI CARICO ASSIALE
50-C9842
ADVANTEST 9, sistema servoidraulico di controllo 86-D2999
Armadietto per PC e stampante (opzionale)
50-C6600/FR Telaio da 4000 kN per prove di compressione
(Altri modelli disponibili da 2000 a 3000 kN.
Vedi pag. 238)
50-C0050/CAL Calibrazione speciale sistema di misura per garantire
la Classe 1 a partire dall’1% del carico 50-C9086
Piatto distanziale dia. 200x100 mm
50-C9080
Piatto distanziale dia. 200x30 mm
50-C9082
Piatto distanziale dia. 200x50 mm
1
1
1
3
1
2
1
1
1
1
SISTEMA PER IL CONTROLLO DELLA PRESSIONE IN CELLA
50-C7022/S SERCOMP 7, sistema servoidraulico /
1
/
/
1
2
CELLA DI HOEK (Sono disponibili diversi modelli. In questo caso proponiamo l’NX)
45-D0556
Cella di Hoek NX dia. 54,7 mm
/
45-D0556/A Paio di piastre ripartitrici
/
45-D0556/B Piastra distanziale
/
45-D0577/A Estrusore per celle di Hoek
/
45-D0577/4 Set di adattatori per cella NX
/
1
1
1
1
1
45-R0023
82-P0354
per il controllo automatico della pressione
in cella nelle prove triassiali
Raccordo a 3 vie
Trasduttore di pressione da 700 bar
MISURA DELLE DEFORMAZIONI
(Selezionare l’estensimetro più adatto)
82-P0398
Dispositivo di completamento e compensazione
82-P0399/A
82-P0390
82-P0391
82-P0392
82-P0393
82-P0070/3
82-P0070/4
del ponte estensimetrico da ¼ oppure ½ ponte Corredo per applicazione estensimetri
Estensimetri elettrici da 4,53x9,53 mm.
Confezione da 10 pezzi
Estensimetri elettrici da 3x20 mm.
Confezione da 10 pezzi
Estensimetri elettrici da 2x30 mm.
Confezione da 10 pezzi
Estensimetri elettrici da 1x60 mm.
Confezione da 10 pezzi
Foglio di calcolo Excel per l’analisi delle curve
sforzi/deformazione e la determinazione
del modulo elastico nelle prove monoassiali
Foglio di calcolo Excel per l’analisi delle curve
sforzi/deformazione e la determinazione
dell’inviluppo di rottura nelle prove triassiali
M 86-D2999
Armadietto per PC e stampante.
230 V, 50 Hz, 1 F
86-D2999
Questo armadietto è stato appositamente progettato e realizzato per contenere
PC e stampante utilizzati nei laboratori
prove. Un sistema di pressurizzazione interna impedisce l’ingresso di polveri o altre
particelle (per esempio il cemento) che
potrebbero danneggiare il PC. Il monitor
può essere sistemato in testa, la tastiera e
la stampante su ripiani estraibili, uno dei
quali è munito a sua volta di un piccolo
ripiano estraibile laterale per il mouse.
1
1
1
1
1
1
B Dimensioni d’ingombro:
1
1
A Peso approx.: 55 kg
1
1
1
/
1
/
/
1
500x550x915 mm
N O T A
Nel caso di prove uniassiali su provini di elevata resistenza
e comportamento esplosivo è consigliato l’utilizzo di piatti
distanziali con spina di centraggio filettata che sono
identificati dal suffisso /P. Esempio 50-C9086/P
Dettaglio carota di roccia con applicazione di
estensimetri elettrici
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
177
45
Rocce
Sistemi semiautomatici di prova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistema manuale per pressione laterale / Misura resistenza e deformazione
 Sistema di prova semiautomatico
q NORME
ASTM D2664, D2938, D3148, D5407.
Racc. ISRM
Introduzione
Le prove di cui alle norme sopra indicate
possono essere effettuate con le seguenti
apparecchiature:
- Macchina per prove di compressione
di sufficiente capacità (p.e. modello
50-C5632 da 3000 kN), con trasduttore
addizionale di pressione
- Sistema manuale o automatico per
l’applicazione della pressione laterale
(p.e. modelli 45-D0588 oppure Sercomp
7 45-D7022/S)
- Sistema di misura degli sforzi e deformazioni con estensimetri elettrici (p.e.
Datalog 82-P0908/B con accessori,
trasduttore di pressione, estensimetri
elettrici, ecc.)
- Cella di Hoek con piatti distanziali e di
ripartizione del carico (p.e. 45-D0553,
45-D0556/A, 45-D0556/B, ecc.)
La prova Monoassiale non richiede - secondo ASTM D3148, D2938 - la pressione
laterale.
Tutti i componenti sono elencati in dettaglio nella tabella di pag. 179.
 Sistema manuale
per pressione laterale
M 45-D0558
Sistema di pressione con
accumulatore per celle di Hoek
Descrizione generale e caratteristiche
Macchina di prova 50-C4622 con 82-P0908/B,
45-D0558, cella di Hoek e accessori per prova
triassiale
 Misura e registrazione
di resistenza e deformazione
M 82-P0908/B
Centralina Datalog a 8 canali per
acquisizione ed elaborazione dati.
110-230 V, 50-60 Hz, 1 F
Utilizzata per l’acquisizione delle caratteristiche di resistenza e di deformazione
del provino di roccia. Nella configurazione
standard, 6 canali sono abilitati a misure
di deformazione mediante estensimetri e 2
canali per misurare pressione/forza mediante trasduttori.
Fornita con cavo di collegamento per uscita
RS 232.
Per mantenere costante la pressione laterale impostata nelle celle triassiali di Hoek.
L’unità comprende una pompa manuale
collegata a un apposito serbatoio d’olio, un
manometro di precisione, un accumulatore
di pressione e un tubo flessibile per alte
pressioni, completo di attacco rapido.
Massima pressione di servizio: 70 MPa
A Peso approx.: 15 kg
82-P0908/B
178
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
Rocce
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemi semiautomatici di prova
45
Determinazione del modulo elastico e caratteristiche di resistenza dei campioni di roccia /
Configurazione di un sistema di prova completo
Descrizione generale e caratteristiche
Hardware
- 8 canali di misura
- Segnali d’ingresso compatibili: mV, V e mA
- Uscita di potenza per alimentazione trasduttori:
- 10 V (mod. 82-P0908/A)
- 2 V (mod. 82-P0908/B)
- A richiesta l’uscita di potenza può essere
regolata
- Settaggio mediante jumper del singolo
canale (differential o single ended)
- Convertitore A/D ± 32000 divisioni
- Regolazione indipendente via trimmer di
zero e guadagno di ciascun canale
- Uscita seriale RS 232 programmabile
- Orologio / calendario di sistema permanente
- Memoria dati 256 kB
- Memoria RAM 128 kB
- Display grafico monocromatico retroilluminato; risoluzione 128x64 pixel
- Tastiera a 16 tasti (tasti numerici + 4 funzioni)
- Contenitore rigido schermato per alte
frequenze
- Connettori PS/2 per il collegamento dei
trasduttori
- Velocità di campionamento fino a 3 Hz (3
letture per canale al secondo)
Firmware
-Selezione linguaggio: Inglese, Francese,
Spagnolo e Italiano
-Taratura da software di ogni canale con
curva polinomiale definita dall’operatore
oppure calcolata automaticamente
-Azzeramento singolo o di tutti i canali
-Memoria configurata come: inizio-arresto lineare o per numero di letture (massimo 18000 per canale)
-Due diversi criteri di memorizzazione
dati: a intervallo di tempo o di misura
-Visualizzazione dei dati memorizzati
-Memorizzazione in tempo reale o differita
-Soglia di allarme programmabile max./min.
-Funzione Start/Stop attivata da tastiera o
da trigger esterno.
Software per PC (vedi accessori)
Dimensioni: 320x250x110 mm
A Peso approx.: 3 kg
CONFIGURAZIONE TIPICA DI UN SISTEMA SEMIAUTOMATICO
PER PROVE MONOASSIALI E TRIASSIALI SULLE ROCCE
Norme: ASTM D2664, D2938, D3148, D5407.
sCodice
Descrizione
Q.ty Uniax Q.ty Triax
Unità di carico assiale
50-C5632
Macchina semiautomatica da 3000 kN per prove di compressione
con DIGIMAX 3, sistema di acquisizione ed elaborazione dati 50-C0050/CAL Calibrazione speciale sistema di misura per garantire la Classe 1
1
1
a partire dall’1% del carico
1
1
50-C9080
50-C9082
Piatto distanziale dia. 200x30 mm
1
1
Piatto distanziale dia. 200x50 mm
1
1
Sistema per il controllo della pressione in cella
45-D0558
Sistema di pressione con accumulatore per celle di Hoek
45-R0023
Raccordo a 3 vie
82-P0354
Trasduttore di pressione da 700 bar /
1
/
2
/
2
/
1
/
1
Piastra distanziale
/
1
Estrusore per celle di Hoek
/
1
Set di adattatori per cella NX
/
1
Centralina Datalog a 8 canali per acquisizione ed elaborazione dati
1
1
Dispositivo di completamento e compensazione del ponte
estensimetrico da ¼ oppure ½ ponte
1
1
Corredo per applicazione estensimetri
1
1
Estensimetri elettrici da 4,53x9,53 mm. Confezione da 10 pezzi
1
1
Estensimetri elettrici da 3x20 mm. Confezione da 10 pezzi
1
1
Estensimetri elettrici da 2x30 mm. Confezione da 10 pezzi
1
1
Estensimetri elettrici da 1x60 mm. Confezione da 10 pezzi
1
/
Foglio di calcolo Excel per l’analisi delle curve sforzi/deformazione
e la determinazione del modulo elastico nelle prove monoassiali
1
/
Foglio di calcolo Excel per l’analisi delle curve sforzi/deformazione
e la determinazione dell’inviluppo di rottura nelle prove triassiali
/
1
Cella di Hoek (Sono disponibili diversi modelli. In questo caso proponiamo l’NX)
45-D0556
Cella di Hoek NX dia. 54,7 mm
45-D0556/A Paio di piastre ripartitrici
45-D0556/B
45-D0577/A
45-D0557/4
Misura delle deformazioni
(Selezionare l’estensimetro più adatto)
82-P0908/B
82-P0398
82-P0399/A
82-P0390
82-P0391
82-P0392
82-P0393
82-P0070/3
82-P0070/4
Accessori
s82-P0908/SOF Software Datasoft
con cavo seriale per collegamento
Datalog a PC
Caratteristiche principali
-Visualizzazione letture su PC sia in forma
numerica sia in forma grafica con assi
regolabili
-Elaborazione statistica di gruppi
di misure (valore minimo, massimo,
medio; deviazione standard)
-Salvataggio su file delle sezioni
di acquisizione dati
-Gestione archivio
-Compatibile Windows® 98/2000/ME/XP
Esempio di schermata PC
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
179
45
Rocce
Classificazione delle rocce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prova di trazione indiretta / Indice di degradabilità
 Prova di trazione indiretta
of intact core specimens
q NORMA
70-T0108/E attrezzata con
comprimitore 50-C9032 per
prove di trazione indiretta
ASTM D3967
Introduzione
Questo metodo di prova è stato sviluppato
per la misura indiretta della resistenza a
trazione monoassiale attraverso la compressione diametrale di provini di roccia
discoidali. La resistenza a trazione indiretta
è calcolata come:
σ =
t
2
P
___ · _________
π
L· D
dove:
P
massima forza di compressione
L, D spessore e diametro del disco
di roccia.
Il provino deve avere forma di un disco con
un rapporto spessore/diametro compreso
tra 0,2 e 0,75. Il diametro deve inoltre
essere almeno 10 volte la dimensione del
granulo maggiore costituente la roccia in
esame. Solitamente un diametro di 54 mm
(NX) soddisfa questo criterio. L’attrezzatura
di prova può essere completata con un
accessorio costituito da un telaio comprimitore tipo 50-C9032. Considerando
che mediamente la resistenza a trazione
indiretta è compresa tra 3 e 14 MPa, una
pressa da 50 kN, come la macchina universale 70-T0108/E, in grado di lavorare sia
in controllo di carico sia di spostamento,
è adatta a questo scopo. Il nostro dipartimento Commerciale è a vostra disposizione
per dare completa assistenza.
M 50-C9032
Comprimitore per provini di roccia
da 54 mm di diametro
Il comprimitore può essere utilizzato per la
determinazione della resistenza a trazione
indiretta. Il diametro del piatto è di 75 mm,
l’altezza totale 188 mm.
 Prove di classificazione:
Indice di degradabilità
q NORMA
ASTM D4644
M 45-D0546
Apparecchiatura per prove di
degradabilità. 230 V, 50 Hz, 1 F
M 45-D0546/Z
Come sopra ma 110 V, 60 Hz, 1 F
M 45-D0546/Y
Come sopra ma 220 V, 60 Hz, 1 F
Questo metodo di prova è stato sviluppato
per accertare il deterioramento della roccia dopo un certo periodo d’immersione
in acqua. L’apparecchio è costituito da
un’unità motorizzata montata su un basamento che permette di far ruotare 2 oppure 4 tamburi alla velocità di 20 giri/min. Le
vasche sono riempite d’acqua fino a 20 mm
al di sotto dell’asse del tamburo. I tamburi
di prova sono realizzati con una griglia a
maglie di 2 mm, 140 mm di diametro x 100
mm di lunghezza.
A Peso approx.: 15 kg
Accessori
s45-D0546/1 Coppia di tamburi
grigliati, completi di accoppiamenti e
vasche
A Peso approx.: 8 kg
45-D0546
180
Descrizione generale e caratteristiche
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
Rocce
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prova di permeabilità
45
Sistema a pressione costante
 Permeabilità delle rocce.
Metodo a battente costante
Introduduzione
La prova si effettua per misurare il flusso dell’acqua attraverso il provino contenuto nella cella di Hoek e sottoposto
a un’elevata pressione di confinamento. Il gradiente idraulico è fornito da un
sistema a pressione costante e l’acqua
permeata attraverso il provino viene
raccolta in una buretta. La cella di
Hoek deve essere completata da una
coppia di cappelli per prova di permeabilità (vedi 45-D0553/3 – D0556/3) e
da altre attrezzature (vedi tabella).
28-WF4312 con cella di Hoek, cappelli per permeabilità, buretta, supporto e morsetto
Tipica configurazione di un sistema per prova di permeabilità sulle rocce
 Sistema a pressione costante
sCodice
M 28-WF4312
Sistema motorizzato acqua/olio per
pressioni fino a 3500 kPa.
230 V, 50 Hz, 1 F.
Permeabilità con cella di Hoek
28-WF4312 Sistema motorizzato acqua/olio per pressioni Descrizione generale e caratteristiche
Fornisce una pressione costante, finemente
regolabile, utilizzando un sistema di controllo statico con molla calibrata, collegato
in linea a una pompa e a un serbatoio
di scambio acqua/olio. È particolarmente
indicato per l’applicazione della pressione
di saturazione dei provini e per l’esecuzione di prove di permeabilità. L’apparecchio
comprende una pompa idraulica motorizzata, un gruppo molla/pistoncino levigato,
un manometro di precisione scala 0-3500
kPa, un serbatoio di scambio acqua/olio,
valvole e 2 kg di olio ad alta viscosità.
Descrizione Q.tà
1
fino a 3500 kPa. 230V, 50Hz, 1F
28-T0490
Tubo di nylon 6x4 mm. Matassa da 20 m
1
45-D0556 (1) Cella di Hoek NX
1
45-D0556/3 (1) Coppia di cappelli per prove di permeabilità con cella NX
1
86-D1160 (1) Buretta graduata da 25x0,1 ml
1
86-D1445
Sostegno, base 200x130 mm, con asta Ø 10x500 mm
1
86-D1451
Morsetto doppio metallo/vetro
1
45-D0558 (2) Mantenitore di pressione manuale oppure
1
45-C7022/S (2) Consolle SERCOMP 7 per l’applicazione automatica 1
della pressione laterale nella cella di Hoek (come alternativa
al modello manuale 45-D0558 nel caso di prove prolungate
nel tempo). 230V, 50Hz, 1F
(1) O di altre dimensioni (2) Normalmente utilizzati nelle prove triassiali (vedi pagine 178 e 241)
Pressione erogabile: 0-3500 kPa
B Dimensioni: 310x300x390 mm
A Peso approx.: 16 kg
Accessori
s28-WF4191
45-D0558
45-C7022/S
Tubo di collegamento alla cella di Hoek
Cappelli per prove di permeabilità
Buretta e accessori
s28-WF4302/1
s45-D0553/3 Coppia di cappelli per
s86-D1160
s45-D0554/3
s86-D1445
s45-D0555/3
s86-D1451
s45-D0556/3
Celle di Hoek (vedi pag. 175)
Olio ad alta viscosità. Fustino da 5 litri
prove di permeabilità con cella AX
Come sopra ma per cella da 1,5”
Come sopra ma per cella BX
Come sopra ma per cella NX
Buretta graduata da 25x0,1 ml
Sostegno, base 200x130 mm
Morsetto doppio metallo/vetro
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
181
45
Rocce
Comportamento dei giunti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  Comportamento dei giunti
Profili tipici di rugosità
Un altro aspetto fondamentale della
meccanica delle rocce riguarda lo
studio delle discontinuità dell’ammasso roccioso che rappresentano
zone di minor resistenza. In particolare, viene studiato il comportamento
dei giunti: essi rappresentano rotture
di origine geologica che interrompono la continuità di un ammasso roccioso, lungo le quali non c’è segno
visibile di scorrimento. Dal punto
di vista della meccanica delle rocce,
le discontinuità hanno in comune
caratteristiche meccaniche assai più
scadenti di quelle della matrice rocciosa originaria e richiedono pertanto
indagini sperimentali accurate.
Resistenza delle pareti del giunto
È convenzionalmente determinata con il
martello di Schmidt (sclerometro modello
L), effettuando una serie di misure (generalmente 10 per prova) sia sulla parete del
giunto sia su una frattura fresca. Delle dieci
misure effettuate, vengono scartate le cinque più basse ed è determinata la resistenza a compressione dalla media delle cinque
restanti. Il parametro è noto con il nome
di JCS (Joint wall Compressive Strength),
espresso in MPa.
Scabrezza della superficie del giunto
È determinata sulla superficie del giunto con
il pettine di Barton (Profilometro 45-D0556),
che consente di riprodurne il profilo di
scabrezza. Tale linea viene confrontata con
una scala dei profili di scabrezza, proposta da Barton, caratterizzata da un indice
di classificazione (JRC = Joint Roughness
Coefficient), variabile da 0 a 20.
Tilt test
Un metodo empirico per una stima immediata del parametro JRC è rappresentato
dal “Tilt test”. Si tratta sostanzialmente
di un piano orizzontale sul quale vengono appoggiate le due parti del campione in esame, sovrapposte lungo il giunto
di separazione. Successivamente il piano
viene inclinato in maniera crescente, fino
a quando si verifica lo spostamento della
parte superiore del campione rispetto a
quella inferiore lungo il giunto. Lo strumento è dotato di un bordo, che impedisce
lo scivolamento della parte inferiore del
campione lungo il piano inclinato, e di
un goniometro. L’angolo d’inclinazione α
misurato permette di risalire al parametro
JRC attraverso la seguente espressione:
182
α - ϕR
JRC = ______________
Log (JCS/σ)
ϕR angolo di resistenza residua al taglio
(ottenuta da una prova di taglio diretto)
σ pressione normale, che agisce sulla superficie del giunto, esercitata dal peso proprio
della parte superiore del campione
JCS resistenza del giunto (misurata con sclerometro).
La prova di taglio diretto viene pertanto
effettuata:
- sul giunto liscio per determinare direttamente l’angolo di resistenza al taglio ϕ
- sul giunto scabro per determinare indirettamente ϕ noti JCS e JRC.
Dall’espressione riportata si osserva che
quando la sollecitazione normale σ raggiunge il valore JCS (resistenza a compressione del giunto stesso), il valore di i
si annulla. Questo significa che, quando
avviene la rottura delle pareti del giunto
per effetto dell’elevata pressione normale
applicata, la resistenza al taglio ϕ dipende
solo dall’angolo di resistenza al taglio e non
dalla scabrezza superficiale del giunto.
Per la determinazione della resistenza residua del giunto si ricorre ancora alla prova
di taglio diretto. L’espressione che ne rappresenta il comportamento è l’inviluppo di
rottura lineare di Coulomb con coesione
nulla:
eff
Resistenza al taglio del giunto
Si determina mediante la prova di taglio
diretto. La resistenza di picco di un giunto
scabro è data dalla seguente espressione
(Barton, 1973):
τ = σ · tg (ϕ + ieff) con
JCS
ieff = JRC · log ______
σ
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
τ = σ · tg ϕR
Rocce
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comportamento dei giunti
45
Misure di resistenza al taglio / Misure di scabrezza / Tilt Test
 Misure di resistenza al taglio
q NORMA ASTM D5607 (1). Racc. ISRM
(1) Per la misura degli spostamenti verticali,
la norma ASTM richiede 4 comparatori.
Vedi accessori 45-D0548/10.
M 45-D0548
Apparecchiatura manuale per prove
di taglio sulle rocce
Descrizione generale e caratteristiche
Questo strumento è stato originariamente sviluppato dal prof. E. Hoek all’Imperial College
di Londra. Si tratta di un metodo semplice
e pratico per determinare la resistenza e la
stabilità allo scorrimento delle rocce sia in
laboratorio sia in sito.
L’apparecchiatura è costituita da una scatola
di taglio studiata per ricevere provini di roccia
di dimensioni massime di 115x125 mm oppure carote di 102 mm di diametro massimo.
La scatola di taglio è composta da due metà:
quella superiore viene collegata ai pistoni
di due martinetti per la realizzazione di una
spinta orizzontale contrapposta e alternata;
quella inferiore viene collegata a un martinetto verticale che applica una spinta costante. I
carichi applicati si leggono su due manometri di precisione tipo Bourdon. L’attrezzatura
comprende inoltre un accumulatore di pressione in grado di assorbire le variazioni di
volume del provino in fase di taglio e garantire
una spinta verticale costante.
Lo strumento è fornito completo di due
pompe e manometri da 50 kN e di due forme
da utilizzare per il corretto posizionamento del provino prima della prova mediante
cementazione.
Portata massima: 50 kN x 1 kN
B DimensionI: 460x250x600 mm
A PESO approx.: 45 kg
Accessori
s45-D0548/9 Cemento ad alto contenuto di allumina per la cementazione
del provino nella scatola di taglio. Sacco
da 50 kg
s82-D1257 Comparatore centesimale, corsa 30 mm x 0,01 mm
s45-D0548/10 Serie di 4 compara-
Una delle pompe
è corredata di un
mantenitore di pressione
per garantire una spinta
verticale costante
45-D0548
 Tilt test
M 45-B0096
Attrezzatura per la misura
dell’indice di scabrezza (Tilt Test)
Dettaglio apparecchiatura 45-D0548 con
accessorio 45-D0548/1 0 per effettuare la prova
con 4 comparatori secondo ASTM D5607
 Misure di scabrezza
Per classificare il profilo di scabrezza della
superficie di una roccia.
M 45-D0566
Profilometro da 300 mm
(Pettine di Barton)
45-B0096
Descrizione generale e caratteristiche
A Peso approx.: 1 kg
M 45-D0566/A
Profilometro da 150 mm
(Pettine di Barton)
A Peso approx.: 0.5 kg
45-D0566
Consente di determinare l’indice di scabrezza
della superficie di una roccia o di un giunto. L’attrezzatura è composta da un piano
inclinato regolabile, sul quale è sistemato
il provino di roccia (n massimo 100 mm)
separato lungo la superficie della quale s’intende misurare la scabrezza. Il piano viene
successivamente inclinato fino a ottenere
lo scivolamento della parte superiore del
provino. L’angolo d’inclinazione permette di
risalire all’indice di scabrezza.
tori 10x0,002 mm con supporti
Parti di ricambio
s45-D0548/8 Formatore di provini
s45-D0548/1
Angolo di inclinazione: 0-50°
B Dimensioni d’ingombro:
265x170x260 mm
A Peso approx.: 4 kg
Manometro scala 0-50 kN x 1 kN
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
183
45
Rocce
Classificazione delle rocce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indice di resistenza / Resistenza a compressione
 Indice di resistenza
- Leggera e trasportabile
- Per provini fino a 102 mm
di diametro
- Utilizzabile anche con provini
irregolari
- Sistema di lettura digitale ad alta
risoluzione funzionante a batteria
- Resistente ai colpi delle rotture
improvvise
- Uscita seriale inclusa
q NORMA
ASTM D5731. Racc. ISRM
M 45-D0550/E
Attrezzatura digitale per
determinare l’indice di resistenza
di una roccia (Franklin Press)
Descrizione generale e caratteristiche
L’attrezzatura è composta da un telaio da 60
kN su cui è montato un martinetto idraulico
azionato da una pompa a mano. La luce
verticale può essere facilmente regolata per
prove su carote di diverso diametro fino a
un massimo di 102 mm. Un’apposita scala
graduata montata sul telaio permette di
misurare direttamente la distanza D delle
punte coniche prima e dopo la prova. Il carico è misurato da un trasduttore di pressione
con visualizzatore digitale, a garanzia di una
notevole precisione e di resistenza ai colpi
delle rotture improvvise.
Corredata della serie di piatti 45-D0550/D5
può essere utilizzata per prove di compressione su piccole carote o provini cilindrici.
Fornita completa di cassetta di trasporto.
Scala di lettura: 0-60 kN
Visualizzatore: da 2x16 caratteri
Risoluzione: 32.000 div.
Cadenzometro incluso
Carico misurabile in kN e MPa
Uscita seriale RS 232 per PC
Precisione: ± 1%
Dimensioni della cassetta: 800x500x280 mm
Peso approx.: 15 kg
Accessori
s45-D0550/D5 Serie di piatti, superiore con snodo sferico e inferiore, Ø 52
mm per prove di compressione
s45-D1717 Occhiali di protezione
Parti di ricambio
s45-D0550/A7 Punte coniche temprate
s45-D0550/A8 Serie di guarnizioni per
cilindro e pompa
45-D0550/E
 Resistenza a compressione
M 58-C0184
Incudine di taratura
q NORMA: ASTM D5873. Racc. ISRM
q NORME
M 45-D0561
Sclerometro per rocce (modello
Schmidt a bassa energia d’impatto)
Descrizione generale e caratteristiche
Per determinare l’indice d’impatto su campioni e carote di roccia. Lo strumento è
d’immediato utilizzo e si presenta del tutto
simile al modello per calcestruzzo. Si differenzia soltanto per l’energia d’impatto che,
in questo caso, è di 0,74 Nm.
Le carote di roccia vengono mantenute in
posizione orizzontale e il valore d’impatto è
ottenuto dalla media di più misure effettuate perpendicolarmente all’asse del provino.
Lo strumento è fornito completo di custodia
di plastica.
B Dimensioni della custodia:
n 78 mm x 335 mm
Accessori
M 45-D0562/A
Sostegno universale ASTM
Può alloggiare tutte le carote di misure
standard da EX a NX (n da 21,46 a 54,74
mm). L’attrezzatura comprende la guida
verticale fissata alla base, con massa minima conforme alle norme ASTM D5873, e un
supporto magnetico a “V” per le carote.
B Dimensioni:
n 220 mm x 420 mm (h)
A Peso approx.: 27 kg
184
Macchine e strumenti di prova per l’ingegneria civile
EN 12504-2
ASTM C805, D5873
Utilizzata per la taratura degli sclerometri,
incluso il modello 45-D0561 per rocce.
Costruita in acciaio speciale e fornita con
certificato riferibile riguardante la durezza,
come previsto dalla norma. Indispensabile
per la verifica periodica dello strumento.
B Dimensioni:
n 150 mm x 230 mm (h)
A Peso approx.: 16 kg
45-D0561
con 45-D0562/A