Docente: Giovanni Vannucchigeotecnica.dicea.unifi.it/less_orig13_14.pdfColombo P., Colleselli F....

Scuola di Ingegneria anno acc. 2013‐2014

Docente: Giovanni Vannucchi

Corso di:

GEOTECNICA (9 CFU)

Corso di GEOTECNICA


Organizzazione del Corso 2

1°

periodo didattico: 23.09.2013 –

20.12.2013 2°

periodo didattico: 03.03.2014 –

13.06.2014

ORARIOORARIO

(1°

periodo)

Lunedì

ore 11:15 ‐

13:00

aula 001

Mercoledì

ore 11:15 –

13:00

aula 001


Modalità

d’esame

L‘esame consiste in una prova scritta (S) ed una prova orale (O).

Per superare l’esame occorre sostenere entrambe le prove

con

esito positivo.

Corso di GEOTECNICA



Modalità

d’esame

(S) Prova scritta, sono possibili due modalità:

(S1)

prova

scritta

con

2

compiti

intermedi

di

verifica

svolti

durante l’anno in date da definirsi durante lo svolgimento del corso. Tali

prove

avranno

una

durata

di

due

ore

e

saranno

limitate

agli

argomenti trattati

fino

al

momento

della

prova,

che

verranno

comunque

comunicati per tempo;

(S2)

prova

scritta

finale

unica

da

svolgersi

durante

gli

appelli

in calendario.

La

prova

verterà

sull’intero

programma

del

corso

e

avrà

una durata di tre ore.

Corso di GEOTECNICA



Modalità

d’esame

i.

la modalità

(S1) è

riservata agli studenti che si sono iscritti e che seguono il

corso

e di cui verrà

verificata la frequenza periodicamente durante l’anno; il

periodo di validità

delle prove scritte intermedie si protrae fino all’inizio del

secondo semestre dell’A.A. successivo a quello di frequentazione del corso

(marzo 2014). Per l’iscrizione on line

si faccia riferimento all’esame di

Geotecnica (Prove intermedie)

L’

iscrizione

al

corso

(nella

modalità

S1)

o

all’esame

scritto

per

uno

degli

appelli

programmati

(nella

modalità

S2),

deve

essere

effettuata

tramite

il

sito

dello

CSIAF:

ii.

la modalità

(S2) è

aperta a tutti; il periodo di validità

della prova scritta è

limitato alla sessione in cui essa viene sostenuta; in caso di esito negativo

la prova non può essere ripetuta nell’appello successivo della medesima

sessioneiii.

durante le prove scritte, in entrambe le modalità, non è

consentito in alcun

modo la consultazione di testi, dispense, esercitazioni o esercizi svolti.

http://stud.unifi.it:8080/

Corso di GEOTECNICA


http://stud.unifi.it:8080/


Modalità

d’esame(O) Prova orale, può essere sostenuta secondo 2 modalità:

ii.

le prove scritta e orale non possono essere ripetute nell’appello immediatamente successiva della medesima sessione.

(O1) prova orale solo su argomenti del Corso complementari alla prova scritta; si applica solo a chi ha superato la prova scritta con la modalità

S1 con una votazione minima (media sulle tre prove) di 24/30;

(O2) prova orale su tutti gli argomenti del Corso; si applica a chi ha superato la prova scritta con la modalità

S1 con una votazione (media

sulle tre prove) inferiore a 24/30 e a chi ha superato la prova scritta con modalità

S2 (indipendentemente dal voto).

i.

se la prova orale non viene superata, deve essere ripetuta anche

la prova scritta.

Corso di GEOTECNICA



Appelli di esame Appelli di esame

(anno (anno accacc. 2013/2014). 2013/2014)

1. Lunedì

13 gennaio

2014, ore 9:00, aula

111 (Santa Marta)

2. Lunedì

3 febbraio

2014, ore 9:00, aula

111 (Santa Marta)

3. Lunedì

17 febbraio

2014, ore 9:00, aula

111 (Santa Marta)

4. Lunedì

16 giugno

2014, ore 9:00, aula

111 (Santa Marta)

5. Lunedì

30 giugno

2014, ore 9:00, aula

111 (Santa Marta)

6. Lunedì

14 luglio

2014, ore 9:00, aula

111 (Santa Marta)

7. Lunedì

8 settembre

2014, ore 9:00, aula

111 (Santa Marta)

Corso di GEOTECNICA



Testi consigliatiTesti consigliati

Colombo P., Colleselli

F. (2004) “Elementi di Geotecnica”

Zanichelli, Bologna, (terza edizione)

Lancellotta

R. (2012) “Geotecnica”

Zanichelli, Bologna (quarta edizione)

Le dispense del Corso: capitoli, esercizi e compiti svolti, testi delle esercitazioni svolte in classe, le presentazioni delle lezioni disponibili

presso il sito:

www.dicea.unifi.it/geotecnica

Sintesi del testo “Soil

Mechanics

& Foundations”

di Muni

Budhu, comprendente esercizi, animazioni, laboratorio geotecnico virtuale,

quiz, etc.. accessibile dai computers

del laboratorio L.D.D.T.

Corso di GEOTECNICA


http://www.dicea.unifi.it/geotecnica


Argomenti del Corso di

GeotecnicaGeotecnica1.

Origine e struttura dei terreni

2.

Costipamento

3.

Principio delle tensioni efficaci

4.

Idraulica dei terreni

5.

Modelli reologici

6.

Pressioni di contatto e diffusione

delle tensioni in un semispazio

elastico

7.

Compressibilità

e consolidazione

edometrica

8.

Ancora sulla consolidazione

9.

Resistenza al taglio dei terreni

10. Terreni insaturi

11.

Teoria dello stato critico e modello Cam

Clay Modificato

12.

Indagini in sito

13.

Spinta delle terre

14.

Opere di sostegno

15.

Capacità

portante di fondazioni

superficiali

16.

Cedimenti di fondazioni superficiali

17.

Capacità

portante di fondazioni profonde

18.

Stabilità

dei pendii

Corso di GEOTECNICA


Introduzione1

0

Ingegneria Civile

Materiale

Meccanica

Disciplina

Solido Meccanica dei solidi

Scienza delle costruzioni

Fluido Meccanica dei fluidi

Idraulica

Plurifase Meccanica del terreno

Geotecnica

La Geotecnica Geotecnica èè

una disciplina delluna disciplina dell’’Ingegneria CivileIngegneria Civile

che tratta la meccanica dei terreni e delle rocce, e le sue applicazioni

nell’ambito dei problemi di ingegneria civile e ambientale (fondazioni, opere di sostegno, stabilità

dei pendii,

miglioramento e rinforzo dei terreni, risposta sismica locale, etc.)

Corso di GEOTECNICA


Introduzione 11

DifficoltDifficoltàà

della modellazione geotecnica a causa di:della modellazione geotecnica a causa di:

‐

Natura polifase del materiale terreno

‐ Grande varietà

di comportamento dei terreni per:

‐

variabilità

intrinseca,

‐

variabilità

stratigrafica,

‐

dipendenza dalla storia tensionale e deformativa,

‐

dipendenza dal tempo

‐

Difficoltà

di acquisizione di dati sperimentali

Corso di GEOTECNICA


Introduzione 12

Ne consegue la necessitNe consegue la necessitàà

di:di:

‐

Verificare la verosimiglianza e la congruenza del quadro generale delle informazioni,

‐

Parzializzare la problematica geotecnica,

‐

Utilizzare modelli differenti adeguati ai singoli obiettivi ed al livello delle conoscenze,

‐

Avere molto “buon senso”

e senso critico.

Corso di GEOTECNICA


Origine e struttura dei terreni 13

I terreni derivano dalle rocce, da processi di alterazione:

chimica o organica

legati a fenomeni di ossidazione, riduzione ed altre reazioni

chimiche generate dagli acidi presenti nell’acqua o prodotti dai batteri.

fisica o meccanica

legati a fenomeni di erosione delle acque, all’azione di agenti

atmosferici (gelo, variazioni termiche), all’azione delle piante, degli animali,

dell’uomo;

Ciclo di formazione delle

rocce e dei terreni

Corso di GEOTECNICA



Il terreno è un mezzo particellare polifase, costituito da:

TERRENO: MEZZO TERRENO: MEZZO ““POLIFASEPOLIFASE””

scheletro solido

(insieme di tutti i granuli, o particelle)

fase liquida

(generalmente acqua)

fase gassosa

(generalmente aria e vapor d’acqua)

PARTICELLESOLIDE

ACQUA INTERSTIZIALE

ARIA +VAPOR D’ACQUA

Corso di GEOTECNICA



STRUTTURA DEI TERRENISTRUTTURA DEI TERRENI

MicrostrutturaMicrostruttura

(forma, dimensione dei grani, disposizione geometrica, legami fra le particelle, rapporti e interazione tra fase solida e fase liquida)

MacrostrutturaMacrostruttura

(fessure, intercalazioni, inclusioni rilevabili alla scala del campione di laboratorio)

Megastruttura Megastruttura (giunti, discontinuità, faglie, etc.., osservabili in sito)

Corso di GEOTECNICA



Microstruttura: terreno saturo = aggregato di particelle solide e acqua interstiziale

2 tipi di interazioni:2 tipi di interazioni:

1. Interazioni meccanichemeccaniche, dovute alle forze di massa o di volume,

2. Interazioni chimichechimiche, dovute alle forze di superficie (ovvero alla presenza di

cariche elettriche sulla superficie esterna delle particelle)

La prevalenza delle interazioni meccaniche o di quelle chimiche dipende dalla

superficie specificasuperficie specifica, Ssp

VS

MSSsp

in cui:

S

= superficie della particella solida

M = massa della particella solida

V = volume della particella solida

= densità

della particella solida

Corso di GEOTECNICA



Dimensione media [mm]

Superficie specifica [m

2/g]

SABBIE (forma sub-sferica) 2 mm 210-4

MINERALI ARGILLOSI (forma lamellare): MONTMORILLONITE 10-6 fino a 840 ILLITE (0.03 0.1)x 10-3 65 200 CAOLINITE (0.1 4) x 10-3 10 20

La superficie specificasuperficie specifica, Ssp, aumenta al diminuire delle dimensioni e all’aumentare dell’appiattimento.

I terreni a grana grossaterreni a grana grossa

(sabbie e ghiaie) hanno particelle di forma sub‐ sferica o comunque compatta (valori bassi di Ssp

, prevalgono le azioni di volume).

I terreni a grana fineterreni a grana fine

(limi e argille) hanno particelle di forma appiattita o lamellare (valori elevati di Ssp

, prevalgono le azioni di superficie).

Corso di GEOTECNICA



TERRENI A GRANA GROSSATERRENI A GRANA GROSSA

I TERRENI A GRANA GROSSA (ghiaie e sabbie) sono caratterizzati da:

i.

STRUTTURA A GRANI SEPARATI(riconoscibili a occhio nudo, costituiti da frammenti di roccia o da

singoli minerali o da frammenti di minerali resistenti e stabili, ad es. quarzo, feldspati, mica, ecc..)

ii.

FORMA DELLE PARTICELLE TOZZA

(arrotondata o irregolare)

iii.

VALORI BASSI DELLA SUPERFICIE SPECIFICA

(< 10‐2

m2/g)

iv.

INTERAZIONE TRA I GRANI DI

TIPO MECCANICO(prevalgono le forze di massa)

Corso di GEOTECNICA



TERRENI A GRANA GROSSATERRENI A GRANA GROSSA

Il comportamento dei terreni a grana grossa dipende:

dalle

DIMENSIONI;

dalla

FORMA

(angolare, sub‐angolare, sub‐ arrotondata, arrotondata);

dalla

DISTRIBUZIONE GRANULOMETRICA

;

dallo

STATO DI

ADDENSAMENTO

dei granuli

ANGOLARE

ARROTONDATA SUBARROTONDATA

SUBANGOLARE

SABBIA SCIOLTA SABBIA DENSA

SABBIA BENE ASSORTITA SABBIA POCO ASSORTITA

Corso di GEOTECNICA



TERRENI A GRANA FINETERRENI A GRANA FINE

I TERRENI A GRANA FINE (limi e argille) sono caratterizzati da:

i.

PARTICELLE COLLOIDALI DI

FORMA LAMELLARE(non visibili a occhio nudo);

ii.

FORMA DELLE PARTICELLE APPIATTITA

iii.

VALORI ELEVATI DELLA SUPERFICIE SPECIFICA

(> 10 m2/g)

iv.

INTERAZIONE CHIMICA TRA PARTICELLE E ACQUA(prevalgono le forze di superficie)

v.

STRUTTURA AGGREGATA

Corso di GEOTECNICA




tetraedri

(atomo di silicio al

centro e ossigeno ai vertici) o

ottaedri

(atomo di alluminio

o magnesio al centro e

ossidrili ai vertici)

I terreni a grana fine sono aggregati di

particelle colloidali di forma lamellare, che

risultano dalla combinazione di molecole (o unità

elementari):

si combinano per formare reticoli

piani (pacchetti elementari)

che si sovrappongono per formare

le particelle di argilla

e e

a) b)= sil icio

e = ossidrili = alluminio, magnesio

++‐‐

‐‐

‐‐ ‐‐

= ossigeno

++‐‐

‐‐ ‐‐

‐‐‐‐‐‐

‐‐

Corso di GEOTECNICA




Il comportamento dei terreni a grana fine dipende soprattutto:

dalla

COMPOSIZIONE MINERALOGICA

dall’interazione col

FLUIDO INTERSTIZIALE

H + H+Acqua adsorb ita

Cristallo di m ontmorillonite (100x1nm)Cristallo di caolinite (1000x100nm)

O-

+

+

2-H

H

O

Corso di GEOTECNICA



ACQUA ADSORBITA E ACQUA LIBERAACQUA ADSORBITA E ACQUA LIBERA

0 5 10 15 20 25 30 35 Distanza dalla superficie della particella (in micron)

PARTICELLA

molecole d’acqua

acqua adsorbita

acqua pellicolare

acqua gravifica

acqua di ritenzione

ANDAMENTO DELLA FORZA DI ATTRAZIONE

TRA PARTICELLA E MOLECOLE D’ACQUA

Allontanandosi dalla superficie delle particelle i legami diventano

via via più

deboli, finché

l’acqua assume le caratteristiche di

“acqua libera”

o “acqua interstiziale”.

L’acqua che si trova immediatamente a contatto con le particelle è parte integrante della loro struttura ed è

definita

“acqua adsorbita”

Corso di GEOTECNICA



STRUTTURA DEI TERRENI A GRANA FINESTRUTTURA DEI TERRENI A GRANA FINE

a) STRUTTURA DISPERSA(prevalenza di azioni repulsive)

b) STRUTTURA FLOCCULATA(prevalenza di azioni attrattive)

La risultante di tali azioni dipende dalla distanza tra le particelle e

dall’ambiente chimico di deposizione

c) DEPOSIZIONE IN ACQUA SALMASTRA(si riducono le azioni repulsive)

d) DEPOSIZIONE IN ACQUA DOLCE(struttura orientata)

Le particelle di argilla risultano cariche negativamente in superficie e

tendono a manifestare

forze di repulsione, alle quali si sommano

forze

di tipo attrattivo

(Van der

Walls), legate alla struttura atomica del

materiale.

Corso di GEOTECNICA


Proprietà

indici e relazioni fra le fasi 25

RELAZIONI FRA LE FASIRELAZIONI FRA LE FASI

P

Gas

Acqua

Particellesolide

PW

PS

VGVV

V

Un terreno è

un sistema multifase, costituito da uno scheletro formato da particelle solide

e da una serie di vuoti, che possono essere a loro volta riempiti di liquido (generalmente

acqua) e/o gas (generalmente aria e vapor d’acqua):

Vs

= volume del solido (inclusa l’H2

O adsorbita)VW

= volume dell’acqua (libera)VG

= volume del gasVV

= volume dei vuoti (VW

+VG

)V = volume totale (VS

+VW

+VG

)

PW

= peso dell’acquaPS

= peso del solidoP = peso totale (PW

+PS

)

VW

VS

Corso di GEOTECNICA


Proprietà

indici e relazioni fra le fasi26


1. POROSITÀ 100(%) VvV

nn = 0 solido continuo,n = 100% non vi è materia solida)

2. INDICE DEI VUOTI s

v

VV

e

3. VOLUME SPECIFICO sV

Vv v = 1+ e;

)100/n(1)100/n(e

4. GRADO DI SATURAZIONE Sr

=0

terreno asciutto,Sr

=100% terreno saturo 100

VVw(%) S

vr

5. CONTENUTO D’ACQUA 100PP

(%)wS

wN

Corso di GEOTECNICA


Proprietà

indici e relazioni fra le fasi27


6. PESO SPECIFICO DEI COSTITUENTI SOLIDI

7. PESO DI VOLUME NATURALE

8. PESO DI VOLUME DEL TERRENO SECCO

9. PESO DI VOLUME SATURO

10. PESO DI VOLUME IMMERSO

sss

PV

VP

VPs

d

VP

sat

wsat'

(per Sr

=100% )

(w

= peso specifico dell’acqua = 9.81 kN/m3)

[kN/m3]

[kN/m3]

[kN/m3]

Corso di GEOTECNICA


Proprietà



s (kN/m3) SABBIA QUARZOSA 26

LIMI 26.3-26.7 ARGILLE 23.9-28.6 BENTONITE 23

11. DENSITÀ

RELATIVA 100(%) minmax

max

ee

eeDr

emax

, emin

= indici dei vuoti corrispondenti al minimo e al massimo stato di addensamento

RETICOLOCUBICO

RETICOLOTETRAEDRICO

n (%) e d (kN/m3) (kN/m3) GHIAIA 25-40 0.3-0.7 14-21 18-23 SABBIA 25-50 0.3-1.0 13-18 16-21 LIMO 35-50 0.5-1.0 13-19 16-21 ARGILLA 30-70 0.4-2.3 7-18 14-21 TORBA 75-95 3.0-19.0 1-5 10-13

Corso di GEOTECNICA


Proprietà


Le proprietà

che risultano indipendenti dalla storia tensionale e dalle condizioni ambientali che caratterizzano il terreno allo

stato naturale, vengono dette

proprietproprietàà

indiciindici.

Tra le proprietà

indici possono essere annoverate anche:

‐‐

la granulometriala granulometria

PROPRIETPROPRIETÀÀ

INDICIINDICI

‐‐

i limiti di i limiti di AtterbergAtterberg

Le proprietà

indici consentono di classificare i terreni.

Corso di GEOTECNICA


Composizione granulometrica 30

COMPOSIZIONE GRANULOMETRICACOMPOSIZIONE GRANULOMETRICA

Il comportamento dei terreni a grana grossa è marcatamente influenzato dalle dimensioni dei grani

e dalla distribuzione percentuale di tali dimensioni, ovvero

dalla

granulometria.

Analisi granulometrica: determinazione della distribuzione percentuale del diametro dei granuli presenti nel terreno.

Viene eseguita mediante due tecniche:

1.

setacciatura

per la frazione grossolana (diametro dei grani maggiore di 0.074 mm = setaccio n. 200 ASTM)

2.

sedimentazione

per la frazione fine (diametro dei grani minore di 0.074 mm) quando supera il 10% del peso totale

Corso di GEOTECNICA


Composizione granulometrica 31

CURVA GRANULOMETRICACURVA GRANULOMETRICA

VAGLIO SERIE DIAMETRO PERCENTUALEU.S. STANDARD (mm) PASSANTE

1 1" 25.4 1002 1/2" 12.7 1003 1/4" 6.35 96.824 4 4.76 96.315 10 2.00 94.926 20 0.84 92.557 40 0.42 90.478 60 0.25 89.919 80 0.177 89.46

10 140 0.105 86.1911 200 0.074 81.23

aerometria12 0.0578 72.6813 0.0302 59.8414 0.0118 39.0415 0.0054 21.6816 0.0034 16.8217 0.0013 11.13

010

20304050

607080

90100

0.00.00.11.010.0100.0Diametro [mm]

% p

assa

nte

1 2

17

I risultati dell’analisi granulometrica vengono riportati in un diagramma

semilogaritmico, con il diametro (equivalente), D, delle particelle (setacci) in ascissa

e la percentuale di materiale passante in ordinata (curva granulometricacurva granulometrica) .VAGLIO SERIE DIAMETRO PERCENTUALEU.S. STANDARD (mm) PASSANTE

1 1" 25.4 1002 1/2" 12.7 1003 1/4" 6.35 96.824 4 4.76 96.315 10 2.00 94.926 20 0.84 92.557 40 0.42 90.478 60 0.25 89.919 80 0.177 89.4610 140 0.105 86.1911 200 0.074 81.23

aerometria12 0.0578 72.6813 0.0302 59.8414 0.0118 39.0415 0.0054 21.6816 0.0034 16.8217 0.0013 11.13

Corso di GEOTECNICA


32

SETACCIATURASETACCIATURA

1. La setacciatura

viene eseguita utilizzando una serie di setacci

(a maglia quadrata) e/o crivelli

(con fori circolari)

con aperture di diverse dimensioni, disposti uno sull’altro, con apertura delle maglie decrescente verso il basso.

N. ASTM Apertura delle maglie, D[mm]

4 4.76 6 3.36 8 2.38

10 2.00 12 1.68 16 1.19 20 0.840 30 0.590 40 0.420 50 0.297 60 0.250 70 0.210 100 0.149 140 0.105 200 0.074

1001

T

i

kkT

di P

PPP

dove:Pdi

= passante al setaccio i‐esimo

Pk

= trattenuto al setaccio k‐esimo

PT

= peso totale campione

Dim

ension

e de

i setacci crescen

te

1

2

i

Composizione granulometrica

Corso di GEOTECNICA


33



Corso di GEOTECNICA


34



Corso di GEOTECNICA


35

2. L’analisi granulometrica per

sedimentazione

si effettua partendo da misure di densità

nel tempo di una sospensione contenente un certo peso di terreno e

applicando la

legge di Stokes:

v g Ds w

182

v

(mm/s) è la velocità

di precipitazione di una particella sferica in un liquido viscoso,

s

e w

(Mg/m3) sono le densità

rispettivamente dei grani e dell’acqua,

(Pascal s) è la viscosità

dell’acqua

SEDIMENTAZIONESEDIMENTAZIONE

D (mm) il diametro della particella

g è l’accelerazione di gravità

ove:


Corso di GEOTECNICA


36



Corso di GEOTECNICA


37



Corso di GEOTECNICA


38

L’andamento della curva granulometrica è

descritto sinteticamente da:

10

60

DD

U 1060

230

DDD

C

COEFFICIENTE DIUNIFORMITÀ

COEFFICIENTE DICURVATURA

ANALISI DELLA CURVA GRANULOMETRICAANALISI DELLA CURVA GRANULOMETRICA

D60

60%

D10

10%

Terreno 1(ben gradato)

Terreno 3(uniforme)

Terreno 2(granulometria estesa con mancanza di certi diametri)

D30

30%


Corso di GEOTECNICA


Limiti di Atterberg 39

LIMITI DI ATTERBERGLIMITI DI ATTERBERG

(LL.AA.)

Il comportamento dei terreni a grana fine è marcatamente influenzato dall’interazione delle particelle di argilla con il fluido interstiziale

(acqua), ed è

strettamente legato alla loro composizione mineralogica ed al contenuto in acqua.

CONTENUTO

D’ACQ

UA

LIQUIDO

PLASTICO

SEMISOLIDO

SOLIDO AUMEN

TO DEL

miscela fluida terra‐acqua

terreno secco

LIMITE LIQUIDO, wL

LIMITE PLASTICO, wP

LIMITE DI

RITIRO, wS

wè importante:

conoscere la quantità

di acqua contenuta allo stato

naturale (wn

)

confrontare wn

con i valori di w che corrispondono ai

limiti di separazione tra stati fisici particolari (limiti

di Atterberg).

Corso di GEOTECNICA


40

DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DEL LIMITE LIQUIDO, DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DEL LIMITE LIQUIDO, ww

LL

Limiti di Atterberg

Corso di GEOTECNICA


41


LL

Limiti di Atterberg

Corso di GEOTECNICA


42


LL

terreno, prelevato dal passante al setaccio n. 40

coppie di valori ottenute variando la

quantità

di acqua nell’impasto

Limiti di Atterberg

Corso di GEOTECNICA


43

DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DEL LIMITE PLASTICO, DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DEL LIMITE PLASTICO, ww

PP

wP

= media di tre determinazioni

3.2 mm

terreno,

prelevato

dal passante al setaccio n. 40

Lastra di materiale poroso

Limiti di Atterberg

Corso di GEOTECNICA


44

DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DEL LIMITE PLASTICO, DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DEL LIMITE PLASTICO, ww

PP

Limiti di Atterberg

Corso di GEOTECNICA


45

Volume

Contenuto d’acqua, wwS

Il Il limitelimite

di di ritiroritiro, , ww

SS

ha un interesse molto limitato per le

applicazioni in ingegneria civile

e non viene di norma determinato; non è un valore convenzionale,

legato alla procedura di determinazione, ma ha un

preciso significato fisico

Limiti di Atterberg

Corso di GEOTECNICA


Indici di consistenza 46

INDICE DI

PLASTICITÀ, IP

INDICE DI

LIQUIDITÀ, IL

P

PNL I

wwI

INDICE DI

CONSISTENZA, IC

L

P

NLC I1

IwwI

PLP ww(%)I

INDICI DI CONSISTENZAINDICI DI CONSISTENZA

CF

IP

I a=0.75

I a=1.25

Inattivi

Normalmenteattivi

Attivi

CFI

I Pa (Indice di attività)

dove CF = %

in peso con diametro d < 0.002 mm

Corso di GEOTECNICA


47

INDICI DI CONSISTENZAINDICI DI CONSISTENZA

IP

(%)

200‐650

50‐65

10‐25

Minerale argilloso

Montmorillonite

Illite

Caolinite

wL

(%)

300‐700

95‐120

40‐60

TERRENO IP

Non Plastico

0 ‐

5

Poco Plastico

5 ‐

15

Plastico

15 ‐

40

Molto Plastico

> 40

L’indice di consistenza, Ic

,

oltre ad indicare lo

stato fisico in cui si trova il terreno, fornisce

informazioni qualitative sulle sue caratteristiche

meccaniche:all’aumentare di IC

aumenta la resistenza al

taglio del terreno e si riduce la sua

compressibilità.Da notare l’analogia tra IC

per terreni a grana fine

e Dr

per i terreni a grana grossa.

CONSISTENZAFluida

Fluido‐PlasticaMolle‐PlasticaPlastica

Solido‐PlasticaSemisolida (w

wS

)o Solida (w

wS

)

IC

00 – 0.250.25 – 0.500.50 – 0.750.75 – 1

1

Indici di consistenza

Corso di GEOTECNICA


48Sistemi di classificazione

Linguaggio convenzionale che identifica (attraverso alcuni parametri significativi) il tipo di materiale e fornisce indicazioni (qualitative) sul suo

comportamento.

SISTEMI DI CLASSIFICAZIONESISTEMI DI CLASSIFICAZIONE

I parametri utilizzati:

devono essere significativi e facilmente misurabili

mediante procedure

standardizzate;

non devono essere riferiti ad uno stato particolare, ossia devono essere

indipendenti dalla storia del materiale, dalle condizioni di sollecitazione o da altre condizioni al contorno.

PROPRIETÀ

INDICI

(granulometria

per terreni a grana grossa e limiti di Atterberg

per i terreni a grana fine)

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Sistemi di classificazione

basati sulla granulometria e sulla composizione mineralogica (LLAA)

per tutti i terreni

SISTEMA USCS (Unified

Soil

Classification

System) per i terreni di fondazione

SISTEMA HRB (Highway Research

Board)

per i manufatti in terra

Corso di GEOTECNICA



SISTEMI DI CLASSIFICAZIONESISTEMI DI CLASSIFICAZIONESistemi di classificazione basati unicamente sulla granulometria, significativi per materiali a

grana grossa

(ghiaie e sabbie):

I termine: nome della frazione

granulometrica prevalente

II termine: nomi delle eventuali

frazioni maggiori del 25%,

precedute dal prefisso con

III termine: nomi delle eventuali

frazioni comprese tra il 15% e il

25%, con il suffisso oso

IV termine: nomi delle eventuali

frazioni minori del 15%, con il

suffisso oso, precedute dal prefisso

debolmente.Es.: sabbia (55%), limo (35%), argilla (10%) = sabbia con limo debolmente argillosa

Corso di GEOTECNICA




Indi

ce d

i pla

stic

ità, P

I (%

)

w =

30

%L

w =

50

%L

Limite di liquidità, w (%)L

PI = 0.73 (w

- 20)

L

LINEA A

02020

20

401

23

6

5440

60

60

80 100

1

2

3

4

5

6

Limi inorganici di media compressibilitàe limi organiciLimi inorganici di alta compressibilitàe argille organicheArgille inorganiche di bassa plasticità

Argille inorganiche di media plasticità

Argille inorganiche di alta plasticità

Limi inorganici di bassa compressibilità

N.B.

La presenza di materiale organico può essere rilevata attraverso

la determinazione

del limite liquido prima, wL

, e dopo l’essiccamento, wL

’; se wL

’/wL

> 0.75, il materiale è

ritenuto organico

Sistema di classificazione di Casagrande, valido solo per i materiali a grana fine

(limi e argille):

Corso di GEOTECNICA



SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE USCSSISTEMA DI CLASSIFICAZIONE USCS

Corso di GEOTECNICA



SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE HRBSISTEMA DI CLASSIFICAZIONE HRB

Materiali granulari(passante al setaccio N.200 35%)

Limi-Argille(passante al setaccio N.200 35%)Classificazione generale:

Classificazione di gruppo:

Analisi granulometrica:% passante al setaccio:- N.10 (2mm)- N.40 (0.12 mm)- N.200 (0.074 mm)

Limiti di Atterbergdeterminati sul passante al setaccio N.40 (0.42 mm):- wL (%)- Ip (%)

Indice di gruppo (I):Materiale costituente:

Materiale come sottofondo:*Note: Se IP wL – 30 A-7-5; Se IP wL – 30 A-7-6

A-1A-1-a A-1-b

A-3A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7

A-2 A-4 A-5 A-6 A-7A-7-5*A-7-6

50 30 15

50 25

51 10 35 35 35 35 36 36 36 36

6Non

plastico 10 40

10 41

11 40 41

11 40 10 10

41 11 40 41

11

0

Ghiaia (pietrame)con sabbia

0 0 4 8 12 16 20

SabbiaGhiaia e sabbia

limosa o argillosa Limi Argille

Da eccellente a buono Da buono a scarso

Materiali granulari(passante al setaccio N.200 35%)

Limi-Argille(passante al setaccio N.200 35%)Classificazione generale:

Classificazione di gruppo:

Analisi granulometrica:% passante al setaccio:- N.10 (2mm)- N.40 (0.12 mm)- N.200 (0.074 mm)

Limiti di Atterbergdeterminati sul passante al setaccio N.40 (0.42 mm):- wL (%)- Ip (%)

Indice di gruppo (I):Materiale costituente:

Materiale come sottofondo:*Note: Se IP wL – 30 A-7-5; Se IP wL – 30 A-7-6

A-1A-1-a A-1-b

A-3A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7

A-2 A-4 A-5 A-6 A-7A-7-5*A-7-6

50 30 15

50 25

51 10 35 35 35 35 36 36 36 36

6Non

plastico 10 40

10 41

11 40 41

11 40 10 10

41 11 40 41

11

0

Ghiaia (pietrame)con sabbia

0 0 4 8 12 16 20

SabbiaGhiaia e sabbia

limosa o argillosa Limi Argille

Da eccellente a buono Da buono a scarso

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SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE HRBSISTEMA DI CLASSIFICAZIONE HRB

Il controllo di appartenenza ad una classe viene fatto mediante l’indice di gruppo:

I = 0.2 a + 0.005 ac + 0.01 bd

dove:

a = % passante al setaccio 200 maggiore del 35% e minore del 75%,(numero intero compreso tra 0 e 40)

b = % passante al setaccio 200 maggiore del 15% e minore del 55%,(numero intero compreso tra 0 e 40)

c = valore del limite liquido maggiore di 40 e minore di 60,(numero intero compreso tra 0 e 20)

d = valore dell’indice di plasticità

maggiore di 10 e minore di 30,

(numero intero compreso tra 0 e 20)

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