Post on 16-Feb-2019
1.1
Università degli Studi di Trento - Facoltà di IngegneriaGeotecnica A / Geotecnica B (Dr. A Tarantino)
RESISTENZA A TAGLIORESISTENZA A TAGLIO
1.2
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CapacitCapacitàà portante di una fondazioneportante di una fondazione
F
Wribaltante Wstabilizzante τmobilitata
La stabilità del complesso terreno-fondazione dipende dalle azioni tangenziali che si possono mobilitare lungo la superficie di scorrimento e che si oppongono alla rotazione del volume di terreno
1.3
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Muri di sostegnoMuri di sostegno
τmobilitata
W
S
La spinta sull’opera di sostegno dipende dalle azioni tangenziali che si possono mobilitare lungo la superficie di scorrimento e che ‘sostengono’il volume di terreno che spinge sull’opera
1.4
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Scavi a parete verticaleScavi a parete verticale
τmobilitata
W
L’altezza di autosostentamento dipende dalle azioni tangenziali che si possono mobilitare lungo la superficie di scorrimento e che ‘sostengono’ il volume di terreno potenzialmente instabile
1.5
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Azioni tangenziali mobilitate nel terrenoAzioni tangenziali mobilitate nel terreno
banda di taglio
τ σ
Problema: determinare la resistenza a taglio mobilitata τ lungo la superficie di scorrimento, in funzione dello sforzo normale σ
1.6
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Condizioni drenateCondizioni drenate
Banda di taglio
τ σ’
Condizioni drenate: la variazione di stato tensionale avviene molto lentamente rispetto al tempo necessario per la dissipazione delle sovrappressioni interstiziali
Le pressioni interstiziali assumono il valore imposto dalle condizioni al contorno e possono essere determinate studianto il processo di filtrazione. Note le pressioni interstiziali, è possibile calcolare le pressioni efficaci σ’ e correlarle alle azioni tangenziali τ
τ = τ(σ’)
Resistenza a taglio in termini di pressioni efficaci
1.7
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Condizioni non drenateCondizioni non drenateCondizioni non drenate: la variazione di stato tensionale avviene molto rapidamente rispetto al tempo necessario affinché l’acqua possa uscire dal terreno e dissipare lesovrappressioni interstiziali
Il volume si mantiene costante (poiché l’acqua non puàò uscire) e le pressioni interstiziali aumentano o diminuiscono di un valore che non può essere noto a priori. Non conoscendo le pressioni interstiziali, non è possibile calcolare le pressioni efficaci σ’ e non è possibile utilizzare la funzione τ=τ(σ’)
Si preferisce correlare la resistenza a taglio τ direttamente alla tensione totale σ a condizione di eseguire prove in condizioni non drenate
Banda di taglio
τ σ
τ = τ(σ)
Resistenza a taglio in termini di pressioni totali
1.8
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Apparecchiatura di taglio direttoApparecchiatura di taglio diretto
campione telaio rigido
pietra porosa
piastra di caricoacqua
Nδv
uw≅0
M
C
δh
T
L’apparecchiatura di taglio diretto consente di investigare la resistenza mobilitata lungo una superficie di scorrimento
N
cella di carico
1.9
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La condizione al contorno per le pressioni La condizione al contorno per le pressioni interstizialiinterstiziali
acqua δv
uw≅0C
cella di carico
L’aqua interstiziale è in comunicazione, attraverso le pietre porose, con l’acqua nel contenitore la cui pressione può assumersi pari a zero.
In condizioni drenate (equilibrio tra l’acqua intertiziale e l’acqua allesterno del provino) la pressione interstiziale è nulla e σ=σ’
N
1.10
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Fase di consolidazioneFase di consolidazione
log t
δ dissipazione pressioni interstiziali
t100
σ=N/A
δv
La prima fase della prova consiste nell’incrementare la pressione verticale σ fino al valore desiderato e misurare lo spstamento verticale δv, analogamente alla provaedometrica
t
δv
1.11
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Fase di taglioFase di taglioLa seconda fase della prova consiste nell’imporre uno spostamento orizzontale relativo δh e misurare lo sforzo tangenziale τ e lo spostamento verticale δv
τ
δv
δh
1.12
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La velocitLa velocitàà della prova di tagliodella prova di taglio
La prove di taglio deve essere eseguita imponendo una velocità di spostamento orizzontale relativo sufficientemente lenta da consentire che l’acqua interstiziale possa drenare e dissipare le sovrappresioni interstiziali
trottura = 10 t100
Comportamento contraente Comportamento dilatante
La pressione tende ad aumentareL’acqua fuoriesce dal provino
La pressione tende a diminuireL’acqua entra nel provino
1.13
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Risposta dei terreni ad elevata porositRisposta dei terreni ad elevata porositàà
τ
δv
δh
Argille normalmente consolidate o sabbie sciolte
La resistenza si incrementa monotonicamente fino al raggiungimento di un valore ultimo
Il volume diminuisce fino a raggiungere un valore costante
δh
1.14
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Risposta dei terreni a bassa porositRisposta dei terreni a bassa porositàà
La resistenza si incrementa fino a raggiungere un valore di picco per poidecresecere raggiungere un valore ultimo
Il volume inizialmente diminuisce per poi aumentare fino a raggiungere un valore costante
Argille sovra-consolidate o sabbie dense
τ
δv
δh
δh
1.15
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Interpretazione microstrutturale del Interpretazione microstrutturale del comportamento volumetricocomportamento volumetrico
Terreni addensati
Terreni sciolti
I grani si dispongono formando una struttura ‘aperta’Per effetto del taglio, i grani scorrono l’uno sull’altro e il terreno tende ad addensarsi
I grani si dispongono formando una struttura ‘addensata’I grani tendono a scavalcare quelli sottostanti per poter scorrere per effetto dell’azione di taglio
1.16
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Superficie ideale di rottura a dente di Superficie ideale di rottura a dente di segasega
1.17
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Componenti dellComponenti dell’’angolo di resistenza al taglio angolo di resistenza al taglio
T
N
N*
T*ψψ
ψψ
sincos
cossin**
**
TNN
TNT
−=
+=
crNT φtan*
*
=
ψ
( )crcr
cr
cr
cr
NNNN
NT φψ
ψφφψ
ψφψψφψ
+=−
+=
−+
= tantantan1
tantansintancoscostansin
**
**
crp φψφ +=
1.18
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Un modello per la resistenza a taglio dei Un modello per la resistenza a taglio dei terreniterreni
NT
x
y
T dx – N dy = µ (N dx)
Energia fornita al campione
Energia dissipata per attrito
dxdy
+= µστ
coefficiente di attritodilatanza
1.19
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Comportamento contraenteComportamento contraente
τ/σ
y
x
xdxdy
+= µστ
0<dxdy 0=
dxdy
µστ
< µστ
=
1.20
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Comportamento dilatanteComportamento dilatante
τ/σ
y
x
xdxdy
+= µστ
0<dxdy 0>
dxdy
µστ
<
µστ
=
0=dxdy
µστ
>
max
στ
max
dxdy
1.21
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Effetto della pressione verticale sulla Effetto della pressione verticale sulla resistenza a taglioresistenza a taglio
τ
y
x
x
σ’v crescente
σ’v crescente
L’incremento della pressione verticale tende a sopprimere la dilatanza
1.22
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Risultati di una serie di prove di taglio direttoRisultati di una serie di prove di taglio diretto
τ
σ’v
resistenza di picco
resistenza ultima
La resistenza di picco ‘converge’ verso la resistenza ultima ad alte pressioni verticali
1.23
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Inviluppi di rotturaInviluppi di rottura
τ
σ’v
resistenza di picco
resistenza ultima
I dati di resistenza ultima si dispongono su di una retta passante per l’origine
1.24
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Criterio di resistenza di MohrCriterio di resistenza di Mohr--CoulombCoulomb
τ
σ
φ
c
Nel mezzo ideale di Mohr-Coulomb, φ e c sono costanti
τ = c + σ tan φ
1.25
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Criterio di resistenza di Criterio di resistenza di MohrMohr--Coulomb adattato ai terreniCoulomb adattato ai terreni
τ
σ’v
resistenza di picco
resistenza ultima
La resistenza ultima è rappresentabile da una retta
La resistenza di picco è ‘linearizzabile’ a tratti
1.26
Università degli Studi di Trento - Facoltà di IngegneriaGeotecnica A / Geotecnica B (Dr. A Tarantino)
Il parametro angolo di attrito Il parametro angolo di attrito φφ’’L’angolo di attrito è un parametro del modello e NON del terreno
τ
σ’v
resistenza di picco
resistenza ultima
φ’
φ’φ’ultimo
L’angolo di attrito ultimo può essere considerato un valore caratteristico del terreno
L’angolo di attrito di picco dipende dall’intervallo di pressioni nel quale èeseguita l’interpolazione lineare
1.27
Università degli Studi di Trento - Facoltà di IngegneriaGeotecnica A / Geotecnica B (Dr. A Tarantino)
Il parametro coesione cIl parametro coesione c’’
La coesione è un parametro del modello e NON del terreno
τ
σ’v
resistenza di picco
resistenza ultima
La coesione è tipicamente nulla per la resistenza ultima
La coesione di picco dipende dall’intervallo di pressioni nel quale è eseguita l’interpolazione lineare e rappresenta l’intercetta dell’inviluppo lineare piùche une ‘vera’ coesione
c’c’
1.28
Università degli Studi di Trento - Facoltà di IngegneriaGeotecnica A / Geotecnica B (Dr. A Tarantino)
Limite delle prove di taglio direttoLimite delle prove di taglio diretto
Non è possibile investigare la resistenza in condizioni non drenate, poiché non è possibile impedire che l’acqua esca o entri nel campione
Non si ha controllo dello stato tensionale e di deformazione