Corsi di Geotecnica A ed Elementi di Geotecnica

Università degli Studi di Trento
Facoltà di Ingegneria
Corsi di Laurea in
Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio (triennale)
Ingegneria del Controllo Ambientale
Corsi di
Geotecnica A ed Elementi di Geotecnica
Dr. Alessandro Tarantino
[email protected]
http://www.ing.unitn.it/∼labgtec/corso_geotecnica_tarantino
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Geotecnica A / Elementi di Geotecnica (Dr. A Tarantino)
1.1
INTRODUZIONE
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Geotecnica A / Elementi di Geotecnica (Dr. A Tarantino)
1.2
La geotecnica
Studia i fondamenti del comportamento meccanico delle terre e delle
rocce (deformabilità, resistenza a taglio)
Applica la meccanica delle terre e delle rocce alla progettazione di:
- fondazioni (superficiali, profonde)
- opere di sostegno (muri, paratie)
- costruzioni di terra (rilevati stradali e ferroviari, dighe)
- costruzioni in sotterraneo
- interventi di stabilizzazione dei versanti
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1.3
La complessità dei geomateriali
ƒ Materiale discreto
ƒ Materiale trifase (solido, aria, acqua)
ƒ Non omogeneo
ƒ Anisotropo
ƒ Elastico non-lineare / plastico
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1.4
Un tipico problema di ingegneria strutturale
δmax ?
F
Fmax ?
b
δ
δ max
F l3
=
48 E I
Fmax
3 bh 2
σ max
=
4 l
h
l
E, σmax
con
bh 3
I=
12
La risposta meccanica di una struttura dipende dalle caratteristiche
dei materiali e dalla geometria
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1.5
Un tipico problema di ingegneria geotecnica
δmax ?
F
γ
1
γ2, c,
φ
D
H
(
)
F
1−ν 2 I
E

=  N q γ 1 D + N c c + Nγ γ 2

δ max =
Fmax
δ
B
Fmax ?
con
B
 B
2
L H
I = I  , ;
B B 
Nq = Nq (φ ); Nγ = Nγ (φ )
La risposta meccanica di una struttura geotecnica dipende dalle
caratteristiche dei materiali e dalla geometria
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1.6
Il problema della geotecnica
SOVRASTRUTTURA
TERRENO
Materiale ⇒ NOTO
(cls, acciaio, laterizio, materiale
lapideo)
Materiale
Proprietà meccaniche del
materiale
⇒ NOTE
(ad eccezione del materiale
lapideo)
Proprietà meccaniche del
materiale
⇒ ?
Struttura
⇒ NOTA
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Struttura
⇒ ?
⇒ ?
1.7
Materiale
Argilla (d < 0.002 mm)
con limo, sabbiosa, debolmente ghiaiosa
Limo (0.002 mm < d < 0.075 mm)
con argilla, sabbiosa, ghiaiosa
Sabbia (0.075 mm < d < 2 mm)
con limo, ghiaiosa, argillosa
Ghiaia (d > 2 mm)
con sabbia, limosa, debolmente argillosa
Roccia tenera
⇐
CLS
Roccia compatta
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1.8
Proprietà meccaniche del materiale
Materiale
Modulo di elasticità
E (MPa)
argille e limi
sabbie limose
sabbie grosse
rocce
cls
poco consistenti
0.2-4
molto consistenti
12-30
poco addensate
15-30
molto addensate
50-100
poco addensate
20-50
molto addensate
80-150
tenere
500-10000
compatte
60000-130000
(roccia tenera)
11000-13000
VALORI SOLO INDICATIVI !!
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1.9
Struttura del terreno di fondazione
ghiaia con sabbia
argilla limosa
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roccia alterata
disgregata
roccia compatta
1.10
Il terreno non è trasparente
… purtroppo
??
COSA FARE
?
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1.11
Materiali del sottosuolo e geometria:
sondaggi
ƒ Quanti?
ƒ Dove?
ƒ A che profondità?
ƒ A carotaggio o a distruzione?
ƒ Con quale tecnica?
ƒ A secco, con circolazione di acqua o di fango
bentonitico?
ƒ Devo prelevare campioni durante il sondaggio?
ƒ Devo eseguire prove in foro? Quali, quante?
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1.12
L’importanza della Geologia
POSSO FARE DELLE IPOTESI SUL SOTTOSUOLO ?
ƒ carte geologiche
ƒ carte topografiche
ƒ rilievo geologico di superficie
ƒ indagini eseguite in passato in zone circostanti
ƒ successione stratigrafica
ƒ situazione tettonica
ƒ ipotesi sulle formazioni del sottosuolo
E’ più facile cercare sapendo cosa c’è da trovare
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1.13
Il ruolo della Geologia
Studia il terreno a grande scala ed esegue analisi essenzialmente
di tipo qualitativo
Ha un ruolo fondamentale nella pianificazione delle indagini, nel
riconoscimento dei materiali e nella definizione della geometria del
sottosuolo
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1.14
Il ruolo dell’Ingegneria Geotecnica
Studia il terreno essenzialmente a piccola scala ed esegue
analisi di tipo quantitativo
Definisce lo schema di calcolo, ovvero il modello geotecnico
del sottosuolo (geometria, materiali e caratteristiche
meccaniche)
La definizione del modello geotecnico del sottosuolo, come
diogni schema di calcolo, è parte integrante della
progettazione e ‘dovrebbe’ essere compito dell’Ingegnere
Geotecnico
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1.15
Proprietà meccaniche dei terreni:
prove in sito ed in laboratorio
ƒ In laboratorio?
ƒ Misure di rigidezza o resistenza?
ƒ Su campioni indisturbati o rimaneggiati?
ƒ Prove triassiali, di taglio diretto, edometriche?
ƒ Prove di tipo diverso?
ƒ In sito?
ƒ Misure di rigidezza o resistenza?
ƒ CPT, CPTU, SPT, Pressiometro, Dilatometro?
ƒ Piastra di carico, propagazione di onde sismiche?
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1.16
Pianificazione della campagna di prove
La scelta delle prove da eseguire e la loro interpretazione dipende
da:
ƒ problema progettuale
ƒ caratteristiche meccaniche dei terreni
Posso fare delle ipotesi sulle caratteristiche meccaniche
dei terreni?
Si, se confronto il terreno con terreni di caratteristiche
‘simili’
Posso evitare di fare alcune prove?
Si, in alcuni casi posso utilizzare i risultati ottenuti da prove
su terreni ‘simili’
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1.17
Classificazione geotecnica dei terreni
Per identificare terreni ‘simili’, è necessaria una classificazione
geotecnica dei terreni
La classificazione deve includere proprietà facili da determinare e
che siano correlate al comportamento meccanico del terreno
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1.18