COMPORTAMENTO MECCANICO DEI TERRENI E DETERMINAZIONE DELLE PROPRIETA’ MECCANICHE DEI TERRENI IN LABORATORIO E IN SITO

1. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” COMPORTAMENTO MECCANICO DEI TERRENI E DETERMINAZIONE DELLE PROPRIETA’ MECCANICHE DEI TERRENI IN LABORATORIO E IN SITO ►La realizzazione di un’opera (la struttura in elevazione, ma in generale anche rilevati e opere interrate) produce una variazione dello stato di tensione nel sottosuolo. Per prevedere la risposta meccanica del terreno occorre conoscere le leggi che legano le tensioni alle deformazioni e queste al tempo (legame costitutivo del materiale). ►Le proprietà meccaniche del terreno che ci interessa analizzare sono: -la rigidezza, che collega le variazioni di tensione a quelle di deformazione; -la resistenza, che è il massimo valore dello sforzo di taglio che il terreno può sopportare senza rompersi.

2. s e PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Abbiamo visto che il terreno, che è un mezzo polifasiconaturale costituito da granuli e vuoti riempiti da acqua e/o gas, viene assimilato a un mezzo continuo. A differenza però del calcestruzzo e dell’acciaio (materiali costruiti opportunamente dall’uomo), che hanno (nell’intervallo di tensioni che interessa la progettazione) un comportamento elastico e lineare, il terreno ha comportamento meccanico anelastico e non lineare anche per piccoli valori degli sforzi applicati.

3. s e PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Cioè? Le deformazioni dipendono dal percorso delle tensioni seguìto (dall’ordine secondo cui sono applicate i carichi, dalla direzione di applicazione dei carichi e dalla loro entità) e in alcuni casi dal tempo (comportamento viscoso).

4. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Le deformazioni a cui facciamo riferimento sono: Configurazione iniziale Configurazione deformata s s DL DL Deformazioni assiali (longitudinali): e = L L1<L L   Configurazione iniziale Configurazione deformata g t t DL DL Deformazioni di taglio (distorsioni): g = H H

5. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Come reagisce il terreno a una variazione dello stato di tensione agente? ► Consideriamo prima di tutto il caso di un terrenoincoerente (ad es. una sabbia) asciutto (assenza di acqua di porosità: i vuoti tra i granuli sono riempiti da aria).

6. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” In un terreno asciutto: -le forze agenti si trasmettono in corrispondenza dei punti di contatto tra i granuli; -per avere una deformazione dell’elemento di volume (essendo i singoli granuli incomprimibili) si deve uguagliare la resistenza allo scorrimento tra i granuli (che dipende dalla tensione normale sulle facce a contatto e dal coefficiente di attrito del materiale costituente i granuli); -tali scorrimenti sono per lo più irreversibili: lo scheletro solido non riacquista la sua originaria configurazione al cessare della sollecitazione, e quindi il comportamento dei terreni non può essere elastico.

7. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Posso sollecitare questo elemento di volume in due modi diversi: -in condizioni di deformazioni laterali completamenteimpedite: lo scorrimento tra i singoli granuli, se possibile, produce una variazione di volume per addensamento (riduzione del volume dei vuoti); -in condizioni di deformazioni laterale parzialmenteimpedite: Lo scorrimento tra i granuli può portare, oltre che alla riduzione di volume per addensamento, anche alla rottura del terreno. Per “rottura” si intende un fenomeno di scorrimento indefinito traigranuli (non c’è rottura dei singoli granuli) che, se concentrato lungo una fascia di piccolo spessore, determina la formazione di una “superficie di rottura”.

8. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ► Se il terreno è saturo (i vuoti tra i granuli sono completamente riempiti di acqua), il risultato finale dei meccanismi di deformazione e rottura non cambia. Però durante lo sviluppo dei meccanismi di deformazione e rottura l’acqua libera di porosità e lo scheletro solido del terreno interagiscono tra loro. Pensiamo di applicare a questo elemento una variazione delle tensioni totali o della pressione interstiziale:

9. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ► se il terreno è incoerente, l’acqua libera di porosità può muoversi abbastanza facilmente (incontrando basse resistenze che si oppongono al suo moto) poiché il terreno ha vuoti “abbastanza grandi” e facilmente permeabili; ► se il terreno è invece a grana fina, l’acqua libera di porosità deve muoversi all’interno di vuoti molto piccoli e trova forti resistenze che si oppongono al suo moto. In questo caso l’acqua si muove molto lentamente.

10. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Per valutare l’interazione tra scheletro solido e acqua libera di porosità in un terreno saturo soggetto a compressione, si fa riferimento a un modello fisico costituito da un pistone (sul quale è presente una valvola, e che agisce in una camera a pareti indeformabili) in grado di trasmettere una tensione s a una molla immersa in acqua; La molla schematizza lo scheletro solido del terreno; La valvola schematizza la permeabilità del terreno. F pistone acqua valvola molla acqua A s = F/A

11. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Valvola aperta ma non esce più acqua F u u0 ►Tengo la valvola aperta e applico la forza F. In conseguenza dell’applicazione della forza F si ha un abbassamento del pistone e un efflusso di acqua dalla valvola fino a arrivare a una condizione di equilibrio in cui il pistone si arresta e non esce più acqua dalla valvola. h0 acqua A s = F/A zw

12. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Valvola aperta ma non esce più acqua ►In questa condizione di equilibrio la valvola è aperta e: -la tensione totale è pari al valore della tensione applicata: s = s0 = F/A -la pressione neutra sarà: u0 = gwh0 (h0 come in figura) -la tensione efficace sarà: s’ = s0 – u0 -la variazione di volume al di sotto del pistone sarà pari al volume d’acqua fluito dalla valvola F u u0 h0 acqua A s = F/A zw

13. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Adesso chiudo la valvola e impongo un incremento DF (Ds = DF/A) dopo aver chiuso la valvola. -la tensione totale è : s = s0 + Ds -la pressione neutra sarà: u = u0 + Du = u0+ Ds -la tensione efficace non è variata, ossia: s’ = s’0 -la variazione di volume al di sotto del pistone sarà nulla. Valvola chiusa F + DF h0+Dh h0 acqua A Quindi: in condizioni di drenaggio impeditol’incremento di tensione totale si trasforma in un incremento di pressione neutra in quanto l’acqua è incompressibile, mentre la molla è deformabile. La tensione efficace e il volume non variano.

14. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Tornando al nostro elemento di volume di terra possiamo dire che: in condizioni NON DRENATEl’incremento di tensione totale si trasforma in un incremento di pressione neutra in quanto l’acqua è incompressibile, mentre lo scheletro solido è deformabile. La tensione efficace e il volume non variano.

15. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Adesso apro la valvola; tra l’interno e l’esterno del pistone si determina un gradiente di carico idraulico che tenderà a far uscire acqua attraverso la molla; il pistone di conseguenza scenderà e la molla si accorcerà col passare del tempo fino a una nuova condizione di equilibrio. Contestualmente l’eccesso Du di pressione neutra si ridurrà fino ad annullarsi, determinando un incremento di tensione efficace (denunciato appunto dall’accorciamento della molla). Il volume presente al di sotto del pistone si ridurrà progressivamente. F + DF F + DF Valvola aperta L’incremento di carico applicato è progressivamente assunto dallo scheletro solido (molla).

16. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Nella nuova condizione di equilibrio (che si raggiungerà quando il gradiente idraulico che si era generato per effetto dell’incremento di pressione neutra nelle condizioni di drenaggio impedito si sarà annullato), e sarò in condizioni drenate: -la tensione totale è : s = s0 + Ds -la pressione neutra sarà: u = u0 la tensione efficace sarà: s’ = s’0 + Ds’ = s’0 + Ds -la variazione di volume al di sotto del pistone sarà pari al volume di acqua fluito attraverso la valvola dall’interno all’esterno della camera. F + DF F + DF Valvola aperta

17. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Le condizioni drenate finali sono raggiunte in un tempo più o meno lungo a seconda del grado di apertura della valvola (poco aperta o molto aperta) cioè della permeabilità del terreno. Il processo di variazione di volume del sistema prende il nome di “consolidazione”

18. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” In condizioni DRENATE (a fine consolidazione) l’incremento di tensione totale si trasforma in un incremento di tensione efficace.

19. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Quindi nei terreni saturi le variazioni di volume avvengono a spese dell’acqua interstiziale (la compressione di un terreno saturo assomiglia alla compressione di una spugna). L’acqua può muoversi più o meno facilmente a seconda della permeabilità del terreno: è intuitivo quindi che questa proprietà del terreno influenzi il decorso del processo di consolidazione e di deformazione. acqua

20. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Quando si fanno variare le tensioni totali si possono cioè avere due condizioni: -Se le tensioni sono applicate lentamente in rapporto alla permeabilità del terreno, il contenuto d’acqua varia senza che la pressione neutra aumenti apprezzabilmente rispetto al suo valore iniziale u0 (gli incrementi Du di pressione neutra si dissipano man mano che si formano). In questo caso l’incremento di tensione applicato si traduce in un incremento di tensione efficace e si parla di “condizioni drenate”. Nei terreni che hanno un coefficiente di permeabilità k > 10-5 m/s (sabbie e ghiaie) le deformazioni avvengono praticamente sempre in condizioni drenate. -Se le tensioni sono applicate con velocità tale che il contenuto d’acqua non può variare immediatamente per effetto della ridotta permeabilità del terreno, nel terreno si ha un aumento apprezzabile delle pressioni neutre rispetto al valore iniziale u0(si ha u = u0 + Du, con Du = Ds),e si parla di “condizioni non drenate”. Nei terreni a grana fina (limi e argille) saturi, dato che k è molto basso, le condizioni non drenate sono molto frequenti.

21. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Abbiamo quindi visto come reagisce il terreno a una variazione dello stato di tensione. Resta ben inteso che “tutti gli effettimisurabili prodotti da una variazione dello stato di tensione sono dovuti ESCLUSIVAMENTE a variazioni dello stato di tensione EFFICACE (s’ = s – u)” (principio delle tensioni efficaci di Terzaghi, 1936).

22. s e PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Come si modella il comportamento meccanico (resistenza e ridigezza) del terreno, che abbiamo detto ha comportamento anelastico e non lineareanche per piccoli valori degli sforzi applicati? A seconda del problema che si intende affrontare (determinazione del carico limite di una fondazione, previsione dei cedimenti, previsioni delle spinte su opere nel caso di terreni con comportamento reologico, etc.) si ricorre a modelli semplici differenti, ognuno caratterizzato da parametri meccanici propri. I modelli semplici di comportamento meccanico adottati in Geotecnica sono: -Solido elastico lineare -Mezzo plastico perfetto -Mezzo viscoso

23. K F F PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” s ►il modello elastico lineare -ha una legge costitutiva indipendente dal tempo e di tipo lineare (esiste una corrispondenza biunivoca tra lo stato di tensione e quello di deformazione: s = E e , t = G g), con tensioni e deformazioni dipendenti dal modulo di Young E e da quello di deformabilità trasversale G. E’ rappresentato da una molla. e t g

24. K F F PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” s -il modello elastico lineare viene utilizzato: nei problemi di definizione delle tensioni indotte nel sottosuolo dalla applicazione di carichi e nella valutazione delle deformazioni conseguenti a variazioni dello stato di tensione nel sottosuolo (ad es. cedimenti del piano di posa di una fondazione) e t g

25. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” s ►il modello rigido plastico -è caratterizzato dalla esistenza di una soglia di tensione raggiunta la quale si hanno deformazioni plastiche. E’ rappresentato da un morsetto ad attrito. s* e t t* F* F F g

26. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” s • È impiegato nei problemi di rottura dei terreni (ad es. calcolo del carico limite di una fondazione, spinta della terre, stabilità dei pendii, etc.). • Il parametro meccanico di riferimento è la resistenza del terreno, ossia il valore limite s* o t*. s* e t t* F* F F g

27. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” s ►il modello viscoso -è caratterizzato dalla esistenza di un legame tra tensioni applicate e velocità di deformazione, ed è rappresentato da un ammortizzatore idraulico (stantuffo). Non lo utilizzeremo in questo corso di Geotecnica. . e t . F F g

28. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” s ►In questa figura è rappresentata una possibile curva sforzi-deformazioni di un terreno. e s E’ possibile rappresentare tale comportamento mediante un modello composto di tipo elasto-plastico. s* E e

29. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” ►Argomenti da trattare: -Resistenza al taglio dei terreni a grana grossa (sabbie e ghiaie) -Deformabilità dei terreni a grana grossa (sabbie e ghiaie) -Resistenza al taglio dei terreni a grana fina (limi e argille) -Deformabilità dei terreni a grana fina (limi e argille)

30. s’1 PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” RESISTENZA DEI TERRENI A GRANA GROSSA (SABBIE E GHIAIE) Per via dell’elevata permeabilità nelle sabbie si hanno sempre condizioni drenate; per la determinazione delle caratteristiche meccaniche delle sabbie si fa pertanto riferimento a prove drenate (le sovrappressioni neutre si dissipano man mano che si formano) e il comportamento viene definito in termini di tensioni efficaci. Sabbia addensata s’1-s’3 s’3 Le prove di laboratorio indicano che il comportamento di questi materiali dipende dal valore iniziale e0 dell’indice dei vuoti (e quindi dal grado di addensamento del materiale). ea Sabbia sciolta

31. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Sabbia addensata Per le sabbiesciolte la curva sforzi deformazioni è di tipo duttile (andamento regolare fino a un valore costante). Per quelle addensate è di tipo fragile, con raggiungimento di una resistenza di picco e poi decremento al procedere della deformazione, fino a un valore che è indipendente dal grado di addensamento iniziale. s’1-s’3 ea Sabbia sciolta

32. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Sabbia addensata s’1-s’3 Le sabbie addensate hanno comportamento dilatante, ossia se sottoposte a sollecitazioni di taglio tendono a far aumentare il proprio volume. Questo meccanismo si spiega considerando che per esse, al procedere delle deformazioni, è necessario uno scavallamento tra i granuli che causa un incremento dell’indice dei vuoti. ea e Sabbia sciolta Sabbia sciolta ecr Sabbia addensata ea

33. j’ PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” t Il criterio di resistenza delle sabbie si esprime attraverso la relazione: j’ tf = s’n tg j’ (criterio di resistenza di Mohr-Coulomb, che rappresenta l’inviluppo di tutti i cerchi di Mohr a rottura; essosepara quindi la regione di spazio corrispondente a stati tensionali possibili per il materiale da quella corrispondente a stati tensionali non possibili) sn’ La resistenza è puramente attritiva; j’ è detto angolo di resistenza al taglio (o “di attrito”) e dipende dal coefficiente di attrito tra i granuli e dal grado di mutuo incastro tra essi. Il suo valore non differisce dall’angolo di base di un cono di materiale (angolo di natural declivio)

34. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” t tf = s’n tg j’ Valori di riferimento di j’: j’ Sabbia sciolta 26° ÷ 30° Sabbia addensata 30° ÷ 36° Sabbia addensata con ghiaia 36° ÷ 42° sn’

35. d(s’1-s’3) E’ = dea PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” DEFORMABILITA’ DEI TERRENI A GRANA GROSSA (SABBIE E GHIAIE) Sabbia addensata s’1-s’3 Per i terreni a grana grossa il valore del modulo di deformabilità E’ si possono ricavare dai diagrammi (s’1-s’3) – ea : ea Sabbia sciolta Pertanto essi dipendono: -dall’ intervallo di tensione considerato -dal valore dell’indice dei vuoti iniziale Il rapporto di Poisson, per piccoli valori di e, è minore di 0,3

36. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” RESISTENZA DEI TERRENI A GRANA FINA (LIMI E ARGILLE) Immediatamente dopo la fine della costruzione della struttura il drenaggio è impedito dalla ridotta permeabilità del materiale. Si parla di “brevetermine” e le condizioni a cui fare riferimento sono quelle non drenate. Data la ridotta permeabilità delle argille, bisogna considerare se esse sono sollecitate in condizioni drenate oppure non drenate: Molto tempo dopo la fine della realizzazione dell’opera, alla fine del processo di consolidazione indotto dalla realizzazione dell’opera stessa, gli eccessi di pressione neutra sono dissipati (“lungo termine”) e occorre fare riferimento alle condizioni drenate.

37. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” A breve termine (condizioni non drenate) per motivi pratici (difficoltà pratiche di prevedere le pressioni neutre, e quindi le tensioni efficaci, in condizioni non drenate) si lavora in tensioni totali, e quindi facendo riferimento al terreno come un mezzo monofase (indifferenziato) continuo. Il criterio di resistenza è un criterio di Tresca t tf = cu La resistenza è puramente coesiva (indipendente dal valore di tensione applicato) e cu è detta “coesione non drenata”. Anche in questo caso il criterio di resistenza rappresenta l’inviluppo di tutti i cerchi di Mohr a rottura e separa quindi la regione di spazio corrispondente a stati tensionali possibili per il materiale da quella corrispondente a stati tensionali non possibili. tf = cu sn

38. s’1-s’3 ea PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Il comportamento sperimentale di un’argilla NC (normalmente consolidata) differisce da quello di una OC (sovraconsolidata). Argilla OC In condizioni drenate le curve tensioni-deformazioni e variazioni di volume-deformazione sono differenti. Per le argille OC il comportamento è lievemente fragile, mentre le NC hanno comportamento duttile. Le argille OC inoltre hanno una naturale tendenza a dilatare, mentre le NC sono contraenti. Argilla NC DV/V0 Argilla OC AUMENTO DI VOLUME ea DIMINUIZIONE DI VOLUME Argilla NC

39. t j’ PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” A lungo termine (condizioni drenate) la resistenza viene espressa in termini di tensioni efficaci. Occorre distinguere tra materiali NC (normalmente consolidati) e OC (sovraconsolidati). Per argille NC il criterio di Mohr-Coulomb si scrive: tf = s’n tg j’ sn’ Per argille OC esso ha invece la forma: t j’ tf = c’ + s’n tg j’ sn’ c’

40. t j’ PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Per argille NC l’angolo di resistenza al taglio è generalmente compreso tra 20° e 30°, variabile in funzione dell’indice di plasticità IPdel materiale (composizione mineralogica); sn’ tf = s’n tg j’

41. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Per argille OC l’angolo di resistenza al taglio ha valori lievemente minori (generalmente è compreso tra 16° e 26°) e dipende dalla storia dello stato tensionale e dalla composizione mineralogica dell’argilla. c’ è detta “coesione efficace” e rappresenta una resistenza disponibile quale che sia il valore della tensione applicata. t j’ c’ sn’ tf = c’ + s’n tg j’

42. d(s1-s3) Eu = de PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” DEFORMABILITA’ DEI TERRENI A GRANA FINA (LIMI E ARGILLE) In condizioni non drenate si fa riferimento al modulo di Young in condizioni non drenate Eu. Esso viene dedotto come modulo tangente iniziale in opportune prove di laboratorio: Sperimentalmente si è visto che: -Per argille NC: Eu = 200 ÷ 800 cu -Per argille OC: Eu = 100 ÷ 300 cu (i valori minori si riferiscono a argille con IP elevato, e viceversa). Il rapporto di Poisson in condizioni non drenate vale 0,5.

43. s’1-s’3 d(s’1-s’3) ea E’ = dea PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Argilla OC In condizioni drenate il valore del modulo di deformabilità E’ si possono ricavare dai diagrammi (s’1-s’3) – ea : Argilla NC Pertanto essi dipendono: -dall’ intervallo di tensione considerato -dal grado di sovraconsolidazione del materiale Per le argille NC i moduli sono fortemente influenzati dallo stato di disturbo dei campioni sottoposti a prova. Il rapporto di Poisson è pari a 0,3

44. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” PROVE DI LABORATORIO PER LA DETERMINAZIONE DELLE PROPRIETA’ MECCANICHE DEI TERRENI In laboratorio si opera su provini di terreno di piccole dimensioni (dell’ordine del decimetro), in condizioni crollate. Le prove vengono eseguite su “campioni indisturbati”, ossia campioni che conservano la struttura, il contenuto d’acqua e la consistenzapropri del terreno nella sua sede. Il prelievo di campioni indisturbati richiede particolari cure, così come la preparazione dei provini estratti dal campione. I campioni devono essere prelevati nell’ambito del cosiddetto “volume significativo”, ossia del volume di terreno che verrà influenzato dalla realizzazione dell’opera o che influenzerà il comportamento dell’opera stessa.

45. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” Le varie apparecchiature di laboratorio sono state ideate per riprodurre in laboratorio le condizioni di sollecitazione del terreno che più frequentemente si presentano nei problemi di interesse per l’Ingegneria Geotecnica. Le principali prove di laboratorio sono: -prova di compressione triassiale: consente di determinare le caratteristiche di deformabilità e di resistenza di terreni in condizioni di deformazioni triassiali (ed eventualmente in condizioni di espansione laterale libera). -prova di taglio diretto: consente di determinare le caratteristiche di resistenza dei terreni coerenti ed incoerenti in condizioni di superficie di rottura imposta. -prova edometrica: è una prova di compressione in condizioni di espansione laterale impedita, e fornisce le caratteristiche di compressibilità dei terreni in condizioni di deformazione uniassiale.

46. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” -prova di compressione triassiale: consente di determinare le caratteristiche di deformabilità e di resistenza di terreni in condizioni di deformazioni triassiali (ed eventualmente in condizioni di espansione laterale libera). Le tensioni s1, s2, s3 sono tensioni principali. In realtà la prova viene condotta con s2=s3=scella e s1=sz. Le condizioni di drenaggio del provino possono essere controllate e le pressioni neutre misurate. Le prove prevedono una fase di consolidazione in cui s1=s2=s3=scella e successivamente una fase di rottura nella quale viene imposto lo sforzo deviatorico. Controllando le condizioni di drenaggio si possono condurre prove: -consolidate drenate (CD): usate solo a fini di ricerca. -consolidate non drenate con misura delle pressioni interstiziali (CU): permettono la determinazione di c’,j’ e di E’. -non consolidate non drenate (UU): permettono la determinazione di cue di Eu. s1 s3 s2

47. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” -prova di taglio diretto: consente di determinare le caratteristiche di resistenza drenate dei terreni coerenti ed incoerenti in condizioni di superficie di rottura imposta. Le prove prevedono una fase di consolidazione e successivamente una fase di rottura nella quale viene imposta una velocità di scorrimento tra le due metà della scatola di Casagrande costante e lenta (si assicurano condizioni drenate nel provino), e si misura la resistenza offerta dal terreno. Resistenza di picco Resistenza residua (a grandi scorrimenti) Scorrimento (mm)

48. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” -prova edometrica: è una prova di compressione in condizioni di espansione laterale impedita, e fornisce le caratteristiche di compressibilità dei terreni in condizioni di deformazione uniassiale. La definizione delle caratteristiche di compressibilità e di consolidazione (argille) è necessaria nei problemi di cedimento dei manufatti che possono essere riportati a condizioni di deformazione uniassiale del terreno di fondazione; la definizione delle caratteristiche di compressibilità serve a valutare la grandezza dei cedimenti, quelle di consolidazione a valutarne il decorso nel tempo. Vediamo come si comporta un’argilla satura ricostituita artificialmente in laboratorio e non sottoposta in precedenza a carichi.

49. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” -Nella fase di carico l’indice dei vuoti decresce in un piano semilogaritmico in figura secondo una linea retta detta “linea vergine”. Questa retta ha equazione e = e0 – CC log (s’/s’0) e Il coefficiente CC (adimensionale) è detto “indicedi compressibilità”, e dipende dalla natura del terreno (in prima approssimazione è legato all’indice di plasticità IP) s’ (log)

50. PrimaFacoltà di Architettura “Ludovico Quaroni” -se adesso si scarica il materiale (fase di scarico) l’indice dei vuoti aumenta, ma seguendo una retta meno inclinata della precedente. Infatti, poichè le deformazioni sono in gran parte irreversibili, durante lo scarico lo stato si sposta su una retta differente (detta di “rigonfiamento”) e La massima tensione raggiunta nella precedente fase di carico è detta “tensionedi preconsolidazione” s’p s’p s’ (log)