GEOTECNICA) LEZIONE)2) · PDF filecomposizione)chimica(carbona,)fosfa,)ossidi)) 5 PROPRIETA

1

GEOTECNICA

LEZIONE 2 CLASSIFICAZIONE DELLE TERRE

Ing. Alessandra Nocilla

2

Sistema mul+fase cos=tuito da par=celle dis=nte o grani di varia forma e dimensioni, in generale non legate o cementate fra loro, e da un fluido inters=ziale (aria e/o acqua). Nei terreni le par=celle solide tuKavia non possono muoversi liberamente, ma scambiano mutue azioni l’una con le altre.

TERRENO

aria

Solido

liquido

aria

ASCIUTTO SATURO

Solido

liquido

Solido

Fase solida: cos=tuita dall’insieme delle par=celle solide, grani.

Fase liquida: cos=tuita dal liquido che può riempire, completamente o parzialmente, tuR gli spazi vuo= fra i grani.

Fase aeriforme: cos=tuita da un elemento aeriforme che può riempire, completamente o parzialmente, tuR gli spazi vuo= fra i grani.

E l e m e n t o d i volume con le fasi concentrate

Elemento di vo lume de l terreno reale

3 FASI 2 FASI 2 FASI

PROPRIETÀ DETERMINABILI

INSIEME DI GRANI

INSIEME DI GRANI CON ACQUA

Peso specifico γs Composizione mineralogica Contenuto di sostanza organica Dimensioni Forma Grado di arrotondamento Composizione granulometrica Porosità n, e Peso dell’unità di volume γd Grado di addensamento Dr

Contenuto d’acqua w Peso dell’unità di volume γ , γsat Grado di saturazione S Plas=cità ARvità

SINGOLI GRANI

3

TERRENO

E l e m e n t o d i volume con le fasi concentrate

VTOT

VV

Va

Vw

Vs

Pa= 0

Pw

Ps

FASE AERIFORME

FASE LIQUIDA

FASE SOLIDA

VTOT =VV +VS

VV =Va +Vw

VTOT =Va +Vw +VS

PTOT = Pw +PS

VOLUMI PESI

4

PROPRIETA’ DEI SINGOLI GRANI

● Grado di arrotondamento: Si definisce qualita=vamente dall’osservazione degli spigoli e degli angoli.

● Forma dei grani:

Viene definita mediante la massima distanza tra due qualsiasi pun= del grano, lunghezza a, la larghezza b e lo spessore c. I risulta= si rappresentano su un diagramma (c/b; b/a)

● Peso specifico dei grani γs: si definisce come il rapporto tra il peso della sola sostanza solida e il volume della stessa sostanza solida. E’ indipendente dallo stato di saturazione e addensamento di un terreno. Si misura in laboratorio con il volumenometro o il picnometro. Ha valori variabili con la mineralogia e indica=vamente variabili tra 25 e 29 kN/m3 e più comunemente tra 26.5 e 27.5 kN/m3,

s

ss VP

=γ

● Massa specifica rela+va Gs: si definisce come il rapporto tra il peso specifico dei grani e il peso specifico dell’acqua.

w

ssG γ

γ=

● Dimensioni: variabili tra il micron (0.001mm) e i decimetri. d > 60mm Blocchi 2mm< d ≤ 60mm Ghiaia 0,06mm< d ≤ 2mm Sabbia 0.002mm< d ≤0.06mm Limo d ≤ 0.002mm Argilla

● Composizione Mineralogica: Natura organica (terreni torbosi, terreni ricchi di humus o filamen= e radici Natura Inorganica: composizione chimica (carbona=, fosfa=, ossidi…)

5

PROPRIETA’ DI UN INSIEME DI GRANI

Ogni punto della curva ha come ascissa il generico diametro di e come ordinata pi la percentuale in peso del materiale cos=tuito dal soKoinsieme di par=celle aven= diametro minore di di. Pi è la percentuale di passante in peso.

● Analisi Granulometrica: operazione di scomposizione di un campione di terreno in una serie di classi, in ciascuna delle quali ricadono grani con dimensioni comprese in determina= intervalli. Serve a determinare la distribuzione delle dimensioni delle par=celle che compongono un dato terreno. Si rappresentata a scala semilogaritmica per consen=re una rappresentazione sufficientemente accurata anche per piccoli valori di d.

6


http://www.youtube.com/watch?v=8ADpp_eqJ6I

7


ASTM : American Society Standard Material

A S S T H O : A m e r i c a n Associa+on of State Highway and Transporta+on Officials

USCS : Unified Soil Classifica+on System

BS: Bri+sh Standard

MIT: Massachuse[s Ins+tute of Technology

8


● Sigle ASTM (American Society Standard Material): sigla dei setacci e diametri equivalen= dei setacci impiega= per l’analisi granulometrica. Il setaccio più piccolo u=lizzato è il setaccio n°200 corrispondente ad un’apertura delle maglie di 0,074 mm.

● Denominazione: Siano A, B, … i nomi delle frazioni principali (argilla, limo, sabbia e ghiaia). Siano p1, p2, .. le percentuali di A, B, … presen= nella roccia in esame. Se ad es. p1>p2>p3 la roccia viene denominata col come della frazione A, seguito dai nomi delle frazioni B e C precedu= dalla congiunzione con se il corrispondente p è compreso fra il 50 e il 25%; segui= dal suffisso oso se p è compreso fra il 25 e il 10% ed infine segui= dal suffisso oso e precedu= da debolmente se p è compreso fra il 10 e il 5 %. Esempio: limo con sabbia argilloso debomente ghiaioso (L=55%, S=27%, A= 12%, G=6%)

9


Deposito ghiaioso del Piave

Sabbia dell’Adige

Limo argilloso di Venezia-‐ Marghera

Argilla di Venezia-‐ Marghera

● Curva granulometrica: si definisce come la rappresentazione grafica della distribuzione delle dimensioni delle par=celle che compongono un dato terreno.. E’ una curva di accumulazione e come tale non presenta minimi. Può presentare traR sub ver=cali che indicano la presenza di materiale monogranulare. Le terre ricos=tuite ar=ficialmente possono presentare traR suborizzontali che indicano un GAP (lacuna granulometrica).

● Analisi per sedimentazione: per il materiale con diametro minore di 0,074mm; si traKa di una procedura basata sulla misura della densità di una sospensione, oKenuta miscelando il materiale all’acqua con l’aggiunta di sostanze disperden= per separare le par=celle, la cui interpretazione si basa sulla legge di Stokes, che lega la velocità di sedimentazione di una par=cella in sospensione al diametro della stessa e alla densità della miscela.

10


● Coefficiente di uniformità: Per caraKerizzare l’andamento della curva granulometrica si adoKa il coefficiente di uniformità definito dal rapporto fra il diametro che ha percentuale del 60% e quello che ha percentuale del 10 %. Un materiale monogranulare è caraKerizzato da U =1. Si parla di:

-‐  materiale pra=camente uniforme per U fino a 2

-‐  materiale poco graduato per U fino a 6

-‐  materiale ben gradato per U > 6

-‐  materiale decisamente ben graduato per U > 15

10

60

ddU =

● Peso dell’unità di volume secco: rappresenta il peso dell’unità di volume nell’ipotesi che i vuo= siano riempi= integralmente da aria (S=0). V

Psd =γ

● Porosità e indice di porosità: n esprime la percentuale di vuo= presen= nel volume totale. Più spesso si fa riferimento all’indice dei vuo= e, per il quale il denominatore risulta costante. Per i materiali a grana grossa spesso si fa anche riferimento alla densità rela=va. V

Vn v=s

v

VVe =

aria

ASCIUTTO

● Denominazione: una volta determinata la curva granulometrica di un terreno, si riportano i valori delle percentuali delle frazioni prevalen= e si adoKa un sistema di classificazione per la nomenclatura (vedi sistemi di classificazione).

● Coefficiente di cuvatura C: se C non è compreso tra 1 e 3, indica la mancanza di certe dimensioni ovvero di bruschi cambiamen= di pendenza nella curva granulometrica.

C = d 230d60 !d10

11


minmax

max

eeee

Dr −

−=

● Densità rela+va o grado di addensamento: dipende dalla forma dei grani, dalla distribuzione delle dimensioni delle par=celle (granulometria), dall’azione dei carichi esterni o di vibrazioni e dal faKo che la deposizione sia avvenuta con acqua in movimento o in quiete.

12

PROPRIETA’ DI UN INSIEME DI GRANI CON ACQUA

● Contenuto d’acqua w : è una delle più importan= proprietà dei terreni, specialmente delle terre a grana fine. Rappresenta il rapporto tra il peso della sola acqua in un campione di terreno e il peso del materiale essiccato a 105°, temperatura alla quale evapora completamente l’acqua libera o inters=ziale.

w = PwPs

● Peso dell’unità di volume γ: rappresenta il peso dell’unità di volume nell’ipotesi che i vuo= siano riempi= sia da aria che acqua.

! =Ps +PwV

● Grado di saturazione S: La maggior parte terreni soKo falda sono allo stato saturo, ovvero i vuo= sono riempi= integralmente da acqua. La maggior parte dei terreni sopra falda sono non saturi, ovvero i vuo= sono riempi= in parte da aria e in parte da acqua. Esistono le eccezioni ad entrambi i casi. S % può essere pari a:

S = VwVa +Vw

NON SATURO -‐100% se i vuo= sono riempi= solamente da acqua Vv=Vw (TERRENO SATURO D’ACQUA) -‐0% se i vuo= sono riempi= solamente da aria Vv=Va (TERRENO SATURO D’ARIA o ASCIUTTO)

SATURO

Fase Solida

Fase liquida ● Peso dell’unità di volume γsatse i vuo= sono integralmente riempi= da acqua (S=1) si ha un elemento di

volume saturo d’acqua:

Il peso dell’acqua Pw* viene indicato con l’asterisco per differenziarlo dal caso precedente: questo è un peso di acqua che permea tuR i vuo= Vv!

! sat =Ps +P

*w

VP*w = !wVv

13

PROPRIETA’ DI UN INSIEME DI GRANI CON ACQUA Relazioni tra le proprietà indice, in funzione dell’indice di porosità:

NON SATURO SATURO

solido

liquido aria

ASCIUTTO

liquido

solido solido

aria

14

RELAZIONI TRA PESI SPECIFICI E PESI DELL’UNITA’ DI VOLUME

!w !d ! ! ! ! sat < ! s

SATURO

liquido

solido

aria

ASCIUTTO

solido

NON SATURO

solido

liquido

aria

solido

SOLA FASE SOLIDA

Liquido

SOLA FASE LIQUIDA

≤ ≤ <

Capitolo 1 ORIGINE E STRUTTURA DEI TERRENI

Dipartimento di Ingegneria Civile – Sezione Geotecnica, Università degli Studi di Firenze J. Facciorusso, C. Madiai, G. Vannucchi – Dispense di Geotecnica (Rev. Settembre 2006)

10

La densità relativa rappresenta un parametro importante per i terreni a grana grossa in quanto permette di definirne lo stato di addensamento; può variare tra 0 e 100%, e la dif-ferenza che compare al denominatore è una caratteristica del terreno, mentre il numerato-re dipende dallo stato in cui il terreno si trova. Con un mezzo ideale costituito da particel-le sferiche di ugual diametro si ha un assetto che corrisponde al massimo indice dei vuoti

(reticolo cubico, Figura 1.9a) e un as-setto che corrisponde al minimo (retico-lo tetraedrico, Figura 1.9b). Nel caso di reticolo cubico si ha n 46%, nel caso di reticolo tetraedrico si ha n 26%. Ovviamente per un terreno reale, in cui le particelle hanno forma irregolare e dimensioni variabili, la porosità massi-ma può essere maggiore del 46%, e la

porosità minima può essere inferiore al 26%. I valori tipici di alcune delle proprietà sopra definite sono riportati nelle tabelle 1.2 e 1.3.

Tabella 1.2. Valori tipici di alcuni parametri del terreno

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

Tabella 1.3. Valori tipici del peso specifico dei costituenti solidi di alcuni materiali

s (kN/m3) SABBIA QUARZOSA 26 LIMI 26.3-26.7 ARGILLE 23.9-28.6 BENTONITE 23

1.3.1 Determinazione del contenuto d’acqua

La determinazione sperimentale di w è piuttosto semplice ed è basata su misure di peso. Operativamente, si mette una certa quantità di terreno, di cui si vuole determinare il con-tenuto in acqua, w, in un recipiente di peso noto (pari a T) e si pesa il tutto (P1). Per otte-nere l’evaporazione di tutta l’acqua libera, si pone poi il contenitore con il terreno in for-no a essiccare (a 105° per 1 2 giorni a seconda della quantità e del tipo di materiale) e si ripesa nuovamente (P2). A questo punto si può ricavare w. La differenza tra le due pesate (P1-P2) rappresenta il peso dell’acqua, PW, mentre il peso del solido è dato dalla differen-za tra P2 e T, ossia:

100TPPP100

PPw

2

21

s

w

Figura 1.9 – Reticolo cubico (a) e tetraedrico (b)

a) b)



10

La densità relativa rappresenta un parametro importante per i terreni a grana grossa in quanto permette di definirne lo stato di addensamento; può variare tra 0 e 100%, e la dif-ferenza che compare al denominatore è una caratteristica del terreno, mentre il numerato-re dipende dallo stato in cui il terreno si trova. Con un mezzo ideale costituito da particel-le sferiche di ugual diametro si ha un assetto che corrisponde al massimo indice dei vuoti

(reticolo cubico, Figura 1.9a) e un as-setto che corrisponde al minimo (retico-lo tetraedrico, Figura 1.9b). Nel caso di reticolo cubico si ha n 46%, nel caso di reticolo tetraedrico si ha n 26%. Ovviamente per un terreno reale, in cui le particelle hanno forma irregolare e dimensioni variabili, la porosità massi-ma può essere maggiore del 46%, e la

porosità minima può essere inferiore al 26%. I valori tipici di alcune delle proprietà sopra definite sono riportati nelle tabelle 1.2 e 1.3.

Tabella 1.2. Valori tipici di alcuni parametri del terreno

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

Tabella 1.3. Valori tipici del peso specifico dei costituenti solidi di alcuni materiali

s (kN/m3) SABBIA QUARZOSA 26 LIMI 26.3-26.7 ARGILLE 23.9-28.6 BENTONITE 23

1.3.1 Determinazione del contenuto d’acqua

La determinazione sperimentale di w è piuttosto semplice ed è basata su misure di peso. Operativamente, si mette una certa quantità di terreno, di cui si vuole determinare il con-tenuto in acqua, w, in un recipiente di peso noto (pari a T) e si pesa il tutto (P1). Per otte-nere l’evaporazione di tutta l’acqua libera, si pone poi il contenitore con il terreno in for-no a essiccare (a 105° per 1 2 giorni a seconda della quantità e del tipo di materiale) e si ripesa nuovamente (P2). A questo punto si può ricavare w. La differenza tra le due pesate (P1-P2) rappresenta il peso dell’acqua, PW, mentre il peso del solido è dato dalla differen-za tra P2 e T, ossia:

100TPPP100

PPw

2

21

s

w

Figura 1.9 – Reticolo cubico (a) e tetraedrico (b)

a) b)

V a l o r i d i riferimento per alcuni terreni

Pesi specifici dei cos=tuen= solidi di alcuni materiali

15

UNITA’ DI MISURA ?

Massa = kg

Lunghezza = m

Tempo = s

Forza = N 1kN = 103 N 1MN= 106 N

Una forza unitaria (1N) deriva da una massa unitaria e da un’accelerazione unitaria. L’accelerazione dovuta alla gravità terrestre è g = 9,81 m/s2 per cui la forza prodoKa

da una massa di 1 kg in stato di quiete è di 9,81 N.

1 kg ~ 10 N

1t ~ 10 kN

σ, τ =Tensione = kN/m2 = kPa

γ = Peso dell’unità di Volume = kN/m3

16

PROPRIETA’ DI UN INSIEME DI GRANI CON ACQUA (TERRENI A GRANA FINE) LIMITI DI ATTERBERG

● Plas+cità: proprietà di molte rocce sciolte a grana fine di lasciarsi lavorare e modellare in un certo intervallo del contenuto d’acqua. L’origine di questa proprietà è da ricercarsi nella par=colare cos=tuzione fisica e mineralogica della frazione più fine del terreno. I limi= di consistenza sono contenu= di acqua che si assumono convenzionalmente per delimitare lo stato plas=co.

● Il limite di liquidità wL: è il valore del contenuto d’acqua per il quale un solco eseguito con un utensile di dimensioni normalizzate su un campione contenuto nella coppa dell’apparecchio di Casagrande si richiude per la lunghezza di 13 mm dopo 25 cadute della coppa dall’altezza di 1cm. Indica il passaggio dallo stato plas=co a quello liquido. Ne consegue che per un contenuto d’acqua pari al wL tuR i terreni hanno uguale (ma molto piccola) resistenza alle sollecitazioni esterne. Il Cucchiaio di Casagrande non è l’unica apparecchiatura u=lizzata per la determinazione del limite di liquidità (esempio: penetrometro a cono).

● Limi+ di A[erberg: sono dei contenu= di acqua determina= in laboratorio con procedure standardizzate che rappresentano passaggi cri=ci del comportamento del terreno. Vengono determina= sulla frazione di passante al setaccio 40 (0,42mm).

● Il limite di plas+cità wP: è il valore del contenuto d’acqua minimo con cui un materiale si può modellare a mano in bastoncini di circa 3mm di diametro senza sgretolarsi ed è il contenuto d’acqua corrispondente al formarsi delle prime screpolature. Indica il passaggio dallo stato plas=co a quello semisolido.

● Il limite di ri+ro wS: è il valore del contenuto al di soKo del quale una perdita d’acqua non comporta più alcuna riduzione di volume. Si determina su campioni di terreno indisturbato.

Terreno secco

w

stato solido

stato semisolido

stato plas=co

stato liquido

wS wP wL wN

IP

Ic > 1 Ic = 1 0 < Ic < 1 Ic = 0 Ic < 0

Miscela fluida terreno-‐acqua

PROPRIETA’ DI UN INSIEME DI GRANI CON ACQUA (TERRENI A GRANA FINE) INDICI DI CONSISTENZA

● Indice di Plas+cità IP: indica il campo di variazione del contenuto d’acqua all’interno del quale il terreno ha un comportamento plas=co, cioè può essere deformato o rimaneggiato senza cambio di volume e senza fessurarsi.

Il valore di IP dipende, in un dato campione, dalla percentuale di argilla, dal =po di argilla e dalla natura dei ca=oni assorbi=.

Indice di Plas=cità IP Terreno

0-‐5 Non plas=co

5-‐15 Poco plas=co

15-‐40 Plas=co

>40 Molto plas=co

● Indici di consistenza: u=lizzando i limi= di AKerberg si possono oKenere degli indici rappresenta=vi della consistenza dei terreni coesivi.

IP = wL !wP

17

● Indice di agvità A: l’indice di plas=cità cresce con la percentuale di argilla e per ogni =po di materiale la relazione è data da una reKa che ha pendenza differente a seconda del minerale presente. Tale pendenza è stata definita da Skempton (1953) indice di aRvità:

A = Indice di plasticità% in peso < 0,002mm

=IP

CF%Terreni inaRvi A< 0,75 Terreni normalmente aRvi 0,75 < A < 1,25 Terreni aRvi A > 1,25

● Indice di consistenza Ic e indice di liquidità IL: misurano la consistenza di un terreno dotato di contenuto d’acqua wN

IC =wL !wN

IP

Consistenza fluida IC< 0 Consistenza fluido-‐plas=ca 0 < IC < 0,25 Consistenza molle-‐plas=ca 0,25 < IC < 0,50 Consistenza plas=ca 0,50 < IC < 0,75 Consistenza solido-‐plas=ca 0,75 < IC < 1,0 Consistenza semisolida IC > 1

IL =wN !wP

IP=1! IC



16

l’analogia tra IC per terreni a grana fine e Dr per i terreni a grana grossa). Una suddivisione dei terreni basata sui valori dell’indice di plasticità e dell’indice di con-sistenza è riportata nelle Tabelle 1.5 e 1.6 rispettivamente, mentre nella Tabella 1.7 sono riportati i valori tipici di wL, wP e IP dei principali minerali argillosi.

Tabella 1.5 - Suddivisione dei terreni basata sui valori dell’indice di plasticità TERRENO IP NON PLASTICO 0 - 5 POCO PLASTICO 5 - 15 PLASTICO 15 - 40 MOLTO PLASTICO > 40

Tabella 1.6 - Suddivisione dei terreni basata sui valori dell’indice di consistenza CONSISTENZA IC FLUIDA 0 FLUIDO-PLASTICA 0 – 0.25 MOLLE-PLASTICA 0.25 – 0.50 PLASTICA 0.50 – 0.75 SOLIDO-PLASTICA 0.75 - 1 SEMISOLIDA (W WS) O SOLIDA (W WS) 1

Tabella 1.7 - Valori tipici di WL, WP e IP dei principali minerali argillosi MINERALE ARGILLOSO wL (%) wP (%) IP (%) MONTMORILLONITE 300-700 55-100 200-650 ILLITE 95-120 45-60 50-65 CAOLINITE 40-60 30-40 10-25

1.7 Sistemi di classificazione I sistemi di classificazione sono una sorta di linguaggio di comunicazione convenzionale per identificare attraverso un nome (o una sigla) il tipo di materiale, in modo da fornirne indirettamente, almeno a livello qualitativo, delle indicazioni sul comportamento. In pra-tica, individuano alcuni parametri significativi e distintivi dei vari tipi di terreno in modo da poterli raggruppare in classi e stabilire così dei criteri universali, convenzionali, di ri-conoscimento. Data l’estrema variabilità dei terreni naturali e le diverse possibili finalità ingegneristiche, non è pensabile di poter creare un unico sistema di classificazione. Per questo motivo, si sono sviluppati nel tempo diversi sistemi di classificazione, che possono essere utilizzati per scopi e finalità diversi. Tuttavia, alcuni aspetti fondamentali accomunano i diversi sistemi di classificazione nella scelta delle proprietà di riferimento. In particolare tali proprietà: - devono essere significative e facilmente misurabili mediante procedure standardizzate; - non devono essere riferite ad uno stato particolare, ossia devono essere indipendenti

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

Per quanto visto fino ad ora, i parametri che possiedono queste caratteristiche sono quelli precedentemente definiti proprietà indici, e riguardano la composizione granulometrica e

18

SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE

● I sistemi di classificazione sono una sorta di linguaggio convenzionale per iden=ficare aKraverso un nome (o una sigla) il =po di materiale, in modo da fornirne indireKamente, almeno a livello qualita=vo, delle indicazioni sul comportamento.

Data l’estrema variabilita dei terreni naturali e le diverse possibili finalita ingegneris=che,

NON È PENSABILE DI POTER CREARE UN UNICO SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE

A prescindere dal sistema di classificazione, le proprieta che vengono valutate devono essere significa=ve e facilmente misurabili mediante procedure standardizzate; non devono essere riferite ad uno stato par=colare, ossia devono essere indipenden= dalla storia del materiale, dalle condizioni di sollecitazione o da altre condizioni al contorno.

Per quanto visto fino ad ora, i parametri che possiedono queste caraKeris=che sono quelli precedentemente defini+ proprieta indici, e riguardano la composizione granulometrica e la composizione mineralogica.

I sistemi di classificazione piu vecchi sono basa+ unicamente sulla granulometria come quelli vis= nella slide 7 . Insufficiente per terreni a grana fine (limi e argille) , il cui comportamento è legato sopraKuKo alla composizione mineralogica.

19

SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE : CASAGRANDE 1948

Sistema di classificazione di Casagrande (1948): basato sui limi= di AKerberg , noto come “carta di plas=cita di Casagrande” nel quale si individuano sei zone, e quindi sei classi di terreno, in funzione del limite liquido e dell’indice di plas=cita.

La suddivisione è rappresentata da una reKa inclinata e due reR ver=cali di equazione rispeRvamente:

Le classi che si trovano sopra la reKa inclinata includono le argille inorganiche, quelle soKo i limi e i terreni organici.

NOTA BENE: la presenza di materiale organico in un terreno puo essere rilevata aKraverso la determinazione del limite liquido prima e dopo l’essiccamento. L’essiccamento provoca infaR nei materiali organici dei processi irreversibili con riduzione di wL; se tale riduzione è maggiore del 75%, il materiale viene ritenuto organico.

I p = 0, 73 wL ! 20( ) wL = 30 wL = 50

1. Limi inorganici di bassa compressibilità

2. Limi inorganici di media compressibilità

e limi organici

3. Limi inorganici di alta compressibilità

e argille organiche

4. Argille inorganiche di bassa plas=cità

5. Argille inorganiche di media plas=cità

6. Argille inorganiche di alta plas=cità

20

SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE: SKEMPTON (1957)

Sistema di classificazione delle Argille di Skempton (1957): basato sull’indice di ARvità.

CARTA DI ATTIVITA’

21


Esistono poi sistemi che, facendo riferimento sia alla caraKeris=che granulometriche sia a quelle mineralogiche, possono essere u=lizza= per la classificazione di qualunque =po di terreno. I due sistemi piu comunemente u=lizza= sono:

sistema USCS

sistema HRB (AASHTO-‐ CNR_UNI 10006)

HRB: Highway Research Board (1942) e successivamtne revisionato da ASSTHO : American Associa=on of State Highway and Transporta=on Officials

USCS : Unified Soil Classifica=on System

22


Il sistema USCS (Unified Soil Classifica=on System), sviluppato originariamente da Casagrande e successivamente modificato negli USA, è il sistema piu u=lizzato per classificare i terreni di fondazione.

Secondo tale sistema, i terreni vengono suddivisi in cinque gruppi principali:

2 a grana grossa (con percentuale passante al setaccio 200 minore del 50%), ghiaie (simbolo G) e sabbie (simbolo S),

3 a grana fine (con percentuale passante al setaccio 200 maggiore del 50%), limi (simbolo M), argille (simbolo C) e terreni organici (simbolo O). Ciascun gruppo è a sua volta suddiviso in soKogruppi, in relazione ad alcune proprieta indici: U=coefficiente di Uniformità, C= coefficiente di curvatura, Quan=tà di passante al setaccio n.200 (fine), PI= indice di plas=cità, Limi= di AKerberg. Secondi simboli sulla qualità del fine: W= ben gradato, P= poco gradato, M = limo, C= argilla, L= con bassa plas=cità, H=con alta plas=cità.

SISTEMA USCS



18

1.7.1 Sistema USCS Il sistema USCS (Unified Soil Classification System), sviluppato originariamente da Casa-grande e successivamente modificato negli USA, è il sistema più utilizzato per classificare i terreni di fondazione. Secondo tale sistema, i terreni vengono suddivisi in cinque gruppi principali, due a grana grossa (con percentuale passante al setaccio 200 minore del 50%), ghiaie (simbolo G) e sabbie (simbolo S), tre a grana fine (con percentuale passante al setaccio 200 maggiore del 50%), limi (simbolo M), argille (simbolo C) e terreni organici (sim-bolo O). Ciascun gruppo è a sua volta suddiviso in sottogruppi, in relazione ad alcune proprietà indici, secondo quanto indicato nello schema di Figura 1.17. In particolare i terreni a grana grossa vengono classificati sulla base dei risultati dell’analisi

granulometrica in ghiaie (G) e sabbie (S) a seconda che la percentuale passante al setaccio N.4 sia rispettivamente minore o maggiore del 50%. Quindi viene analizzata la compo-nente fine del materiale (passante al setaccio N.200): 1) se essa risulta minore

del 5% allora si con-sidera solo l’assorti-mento del materiale sulla base dei valori del coefficiente di u-niformità, U, e di curvatura, C (se U>4 e 1<C<3, per le ghiaie o U>6 e 1<C<3, per le sabbie, allora il materiale si considera ben gradato e come secondo sim-bolo si adotta W, altrimenti si considera poco gradato e si adotta il simbolo P);

2) se essa risulta maggiore del 12% allora viene classificata, dopo averne misurato i limi-ti di Atterberg (sul passante al setaccio N. 40), con riferimento ad una carta di plastici-tà derivata da quella di Casagrande con alcune modifiche (Figura 1.18), come limo (M) o argilla (C), che verrà utilizzato come secondo simbolo;

3) se essa è compresa tra il 5 e il 12% allora verrà classificata sia la granulometria della frazione grossolana (ben assortita, W, o poco assortita, P) secondo il criterio mostrato al punto 1) sia la componente fine (M o C) secondo il criterio indicato al punto 2), ot-tenendo così un doppio simbolo (ad es. SW-SM).

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

Figura 1.16 – Carta di plasticità di Casa-grande

Figura 1.17 – Sistema di classificazione USCS

23

SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE SISTEMA USCS

I terreni a grana fine vengono classifica= per mezzo della carta di plas=cità di Casagrande modificata

Colombo & Colleselli, figura 2.10

24

SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE ASSHTO (CNR_UNI 10006)

Il sistema ASSHTO è un sistema di classificazione che viene u=lizzato principalmente nel campo delle costruzioni stradali, o comunque per terreni u=lizza= come materiali da costruzione.

In base alla granulometria e alle caraKeris=che di plas=cità, i terreni vengono suddivisi in o[o gruppi, indica= con le sigle da A-‐1 ad A-‐8, alcuni dei quali (A-‐1, A-‐2 e A-‐7) suddivisi a loro volta in soKogruppi.

I materiali granulari sono inclusi nelle classi da A-‐1 ad A-‐3 (con percentuale passante al setaccio 200 minore o uguale al 35%), i limi e le argille nelle classi da A-‐4 ad A-‐7 (con percentuale passante al setaccio 200 maggiore del 35%), mentre la classe A-‐8 comprende i terreni altamente organici.

Per i terreni granulari si considera nell’ordine:

− la percentuale passante al setaccio N.10



e quando disponibili si considerano anche i valori del limite liquido e dell’indice di plas=cità

determina= sul passante al setaccio N.40.

Per i limi e le argille la classificazione viene faKa solo sulla base dei valori misura= del milite liquido e dell’indice di plas=cità.

Colombo & Colleselli, figura 2.8

GEOTECNICA) LEZIONE)2) · PDF filecomposizione)chimica(carbona,)fosfa,)ossidi)) 5 PROPRIETA

Documents

Transcript of GEOTECNICA) LEZIONE)2) · PDF filecomposizione)chimica(carbona,)fosfa,)ossidi)) 5 PROPRIETA