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.
carico
assiale
I FASE
campione
pietre
porose
fase di compressione assiale
a)
II FASE
carico
assiale
reazione
spostamento
imposto
fase di taglio
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
impongo F → σ =
→ δV , δh = 0
associo
A misuro
II FASE: fase di rottura
(A SPOSTAMENTO IMPOSTO)
levo i ganci
impongo δH (δH=cost) → FH=T → τ = FH = T
misuro
con anello
associo
A
A
9
10
200
180
160
τ
140
120
100
80
60
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
Spostamento orizzontale δH [mm]
7
Diagrammi τ-dH
8
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.
σn = N/A
τn = 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 τn e normale σn agenti
sul provino in corrispondenza del piano di
separazione tra le due semiscatole:
τ tensione tangenziale
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
prov. 1
provino 2
0,60
prov.3
0,40
0,20
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
δH spostamento orizzontale
Inviluppo di rottura Mohr-Coulomb
c'=9.36 kPa
φ '=35.4°
τ tensione tangenziale
1,80
1,60
1,40
φ
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0,00
c
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
σ tensione normale
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
Resistenza residua
Quando lo scopo è quello di ottenere la resistenza al taglio
residua τr, 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
δΗ
Resistenza residua
τ tensione tangenziale
1,00
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
δH spostamento orizzontale
Inviluppo di rottura Mohr-Coulomb
1,60
1,40
1,20
τ' (kPa)
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
σ' (kPa)
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
