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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica

“ORIGINE E STRUTTURA DEI TERRENI ”

Corso di Fondamenti di GeotecnicaScienze dell’Ingegneria Edile, A.A. 2005\2006

Dott. Ing. Johann Facciorusso


OrigineOrigine e e strutturastruttura deidei terreniterreni –– FondamentiFondamenti didi GeotecnicaGeotecnicaCorsoCorso didi LaureaLaurea in in ScienzeScienze dell’Ingegneriadell’Ingegneria EdileEdile A.A. 2004/2005A.A. 2004/2005 2/492/49

A.A.2005-06

FondamentiFondamenti didi GeotecnicaGeotecnicaCorso di Laurea in Scienze dell’Ingegneria Edile (SIE)

1° Periodo didattico (5 CFU):26 settembre – 9 dicembre

ORARIO:Lunedì Martedì Mercoledì Giovedì Venerdì

08:1509:15

09:1510:1514:0015:0015:0016:0016:0017:00

Introduzione al corso

Aula 103

Aula 103

Aula 103

Aula 003

Aula 003

LezioneEsercitazione



Programma del corsoProgramma del corso


1. ORIGINE E STRUTTURA DEI TERRENI: proprietà indice, relazioni peso-volume, granulometria e limiti, sistemi di classificazione USCS e AASHTO

2. STATI DI TENSIONE NEL TERRENO: principio delle pressioni efficaci, tensioni geostatiche, storia dello stato tensionale

3. IDRAULICA DEI TERRENI: Capillarità, permeabilità, legge di Darcy, moti di filtrazione, gradiente idraulico critico

4. MODELLI REOLOGICI: Tensioni e deformazioni nei terreni. Concetti base: elasticità, plasticità, viscosità5. DIFFUSIONE DELLE TENSIONI: Pressioni di contatto, teoria di Boussinesq6. COMPRESSIBILITÀ DEI TERRENI: teoria della consolidazione monodimensionale, prova edometrica, calcolo dei cedimenti di consolidazione



Programma del corsoProgramma del corso


7. RESISTENZA AL TAGLIO DEI TERRENI: criterio di rottura di Mohr-Coulomb, resistenza al taglio di terreni granulari e coesivi, prova di taglio diretto, prove triassiali.

8. INDAGINI GEOTECNICHE IN SITO: perforazioni di sondaggio, prove CPT, CPTU, SPT, DMT

9. SPINTA DELLE TERRE: stati di equilibrio limite, metodo di Rankine e di Coulomb per il calcolo della spinta sui muri di sostegno

10. CAPACITÀ PORTANTE DELLE FONDAZIONI SUPERFICIALI: analisi in condizioni drenate e non drenate, metodo di Terzaghi, formula di Brinch-Hansen



ModalitModalitàà di esamedi esame


L’esame consta di una prova scritta da superare per accedere alla prova orale :

Appelli di esame oraleAppelli di esame oralemartedmartedìì 13 dicembre 2005 (ore 9.30) 13 dicembre 2005 (ore 9.30) lunedlunedìì 19 dicembre 2005 (ore 9.30) 19 dicembre 2005 (ore 9.30)

martedmartedìì 7 febbraio 2006 (ore 9.30) 7 febbraio 2006 (ore 9.30) lunedlunedìì 20 marzo 2006 (ore 9.30) 20 marzo 2006 (ore 9.30)

mercoledmercoledìì 5 aprile 2005 (ore 9.30) 5 aprile 2005 (ore 9.30)

lunedlunedìì 26 giugno 2006 (ore 9.30) 26 giugno 2006 (ore 9.30)

lunedlunedìì 10 luglio 2006 (ore 9.30) 10 luglio 2006 (ore 9.30) mercoledmercoledìì 6 settembre 2006 (ore 9.30) 6 settembre 2006 (ore 9.30)



Testi consigliatiTesti consigliati


Colombo P., Colleselli F. (1996) “Elementi di Geotecnica”Zanichelli, Bologna

Lancellotta R. (1993) “Geotecnica” Zanichelli, Bologna (Nuova Edizione)

Le dispense del Corso, esercizi e compiti svolti disponibili presso il sito: http://freedom.dicea.unifi.it/Claroline-1.3.1/

(Percorso GEO3 documenti)

Sintesi del testo “Soil Mechanics & Foundations” di MuniBudhu, comprendente esercizi, animazioni, laboratorio geotecnico virtuale, quiz, etc.. accessibile dai computers del laboratorio L.D.D.T.

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica Introduzione al corso


Orario di ricevimentoOrario di ricevimento

Giovedì mattina (10.00-12.30)

Previo appuntamentovia telefono (055.4796354)via e-mail ([email protected])

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZEDIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILESezione geotecnica Origine e struttura dei terreni

La Geotecnica è una disciplina 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, etc..)

I terreni (o rocce sciolte) sono aggregati di particelle, o granuli, di minerali e materiali organici, generalmente sciolti o con deboli legami di cementazione o di adesione che possono essere distrutti con semplice agitazione meccanica o in acqua.

Le rocce (lapidee) sono aggregati naturali di minerali tra i quali si esercitano forze attrattive e di adesione di notevole entità che conferiscono all’insieme valori elevati della resistenza meccanica.

GEOTECNICA




Origine e struttura dei terreni

GEOTECNICAL’ Ingegneria Geotecnica è coinvolta nella risoluzione di una serie di problematiche relative a:1. Analisi e progettazione di fondazioni

Sears Tower, ChicagoPetronas Towers, Kuala Lampur




GEOTECNICA

2. Progettazione ed analisi di stabilità di dighe e discariche

Norman Landfill, U.S.Hoover dam, Colorado




GEOTECNICA

3. Analisi di stabilità di opere in terra (muri di sostegno, pendii, etc.)




GEOTECNICA

4. Conservazione di monumenti, etc.




Il terreno può essere schematizzato come mezzo particellare polifase, costituito da:

TERRENO :MEZZO “POLIFASE”

uno scheletro solido, formato dall’insieme di tutti i granuli, o meglio, di tutte le particelle

una fase liquida (generalmente acqua)una fase gassosa (generalmente aria e/o vapor d’acqua).

⇒ Non è continuo, né omogeneo, néisotropo PARTICELLE

SOLIDE

ACQUA INTERSTIZIALE

ARIA +VAPOR D’ACQUA




ORIGINE DEI TERRENII terreni derivano dai processi di alterazione:

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;

alterazione chimica o organica legati a fenomeni di ossidazione, riduzione ed altre reazioni chimiche generate dagli acidi presenti nell’acqua o prodotti dai batteri.




STRUTTURA DEI TERRENI

Il comportamento del terreno dipende dalle sue caratteristiche strutturali:

MICROSTRUTTURA (forma, dimensione dei grani, disposizione geometrica e legami fra le particelle) ;

MACROSTRUTTURA (Fessure, intercalazioni, inclusioni rilevabili alla scala del campione da laboratorio);

MEGASTRUTTURA (giunti, discontinuità, faglie etc.. osservabili in sito a grande scala)

A livello di microstruttura esistono due tipi di interazione:

un’interazione di tipo meccanico, dovuta alle forze di massa o di volume;un’interazione di tipo chimico, dovuta alle forze di superficie;





La prevalenza delle forze di volume o delle forze di superficie è qualcosa legato essenzialmente alla geometria dei granuli, ovvero alla superficie riferita all’unitàdi massa, che si definisce superficie specifica:

dove S è la superficie del granulo, M la massa, V il volume e ρ la densità

VS

MSSsp ⋅

==ρ

Dimensione media [mm]

Superficie specifica [m

2/g]

SABBIE (forma sub-sferica) 2 mm 2⋅10-4

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

Valori elevati implicano prevalenza di forze di superficie (granuli attivi) Valori bassi implicano prevalenza di forze di volume (granuli inerti)





Una prima distinzione tra i vari tipi di terreno, che ne differenzia notevolmente il comportamento, può essere fatta in base alle dimensioni e alla forma delle particelle (che dipendono dai minerali costituenti) :

TERRENI A GRANA GROSSA (ghiaie e sabbie) e forma sub-sferica, o comunque compatta

TERRENI A GRANA FINE (limi e argille) e forma appiattita o lamellare;

N.B. I terreni naturali consistono generalmente in una miscela di più tipi di terreno appartenenti alle due categorie suddette, a cui può aggiungersi talvolta del materiale organico.




TERRENI A GRANA GROSSA

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

i. STRUTTURA A GRANI SEPARATI (riconoscibili a occhio nudo e costituiti frammenti di roccia o da singoli minerali o da frammenti di minerali sufficientemente resistenti e stabili dal punto di vista chimico, come ad esempio quarzo, feldspati, mica, granati, 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)




TERRENI A GRANA GROSSA

Il comportamento dei terreni a grana grossa dipende soprattutto :

dalle DIMENSIONI;

dalla FORMA (angolare, sub-angolare, sub-

arrotondata, arrotondata) ;

dalla DISTRIBUZIONE GRANULOMETRICA ;

dallo STATO DI ADDENSAMENTO dei granuli

ANGOLARE

ARROTONDATA SUBARROTONDATA

SUBANGOLARE

SABBIA BENE ASSORTITA SABBIA POCO ASSORTITA

SABBIA SCIOLTA SABBIA DENSA




TERRENI 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)

iv. STRUTTURA AGGREGATA




TERRENI A GRANA FINE

Le unità elementari sono rappresentate da tetraedri(con atomo di silicio al centro e ossigeno ai vertici) o ottaedri (con atomi di alluminio o magnesio al centro e ossidrili ai vertici)

e e

a) b)= sil icio

e = ossidrili = alluminio, magnesio

I terreni a grana fine sono aggregati di particelle colloidali di forma lamellare, che risultano dalla combinazione di molecole (o unità elementari). :

che si combinano tra loro per formare reticoli piani (pacchetti elementari).

Successive combinazioni diverse di pacchetti elementari danno origine alle particelle di argilla, ai granuli.

++--

--

--




ACQUA LIBERA E INTERSTIZIALE

Il comportamento dei terreni a grana fine dipende soprattutto :

dalle COMPOSIZIONE MINERALOGICA;

dall’interazione col FLUIDO INTERSTIZIALE.

H + H+Acqua adsorb ita

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

O-

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

+

+

2-H

H

O


ACQUA LIBERA E INTERSTIZIALE

Allontanandosi dalla superficie delle particelle i legami diventano via via più deboli, finché l’acqua assume le caratteristiche di “acqua libera” o “acqua interstiziale”.

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





STRUTTURA AGGREGATALe 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.

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 deposizionec) DEPOSIZIONE IN ACQUA SALMASTRA

(si riducono le azioni repulsive)d) DEPOSIZIONE IN ACQUA DOLCE

(struttura orientata)




RELAZIONI TRA LE FASI

P

Gas

Acqua

Particellesolide

PW

PS

VG

VW

VS

VV

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’H2O 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)




1. POROSITÀ 100(%) ⋅=VvV

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

2. INDICE DEI VUOTIs

v

VV

e =

3. VOLUME SPECIFICOsV

Vv =

v = 1+ e;)100/(1

)100/(n

ne−

=

4. GRADO DI SATURAZIONESr=0 terreno asciutto,Sr=100% terreno saturo 100

VVw(%) S

vr ⋅=

5. CONTENUTO D’ACQUA 100(%) ⋅=s

w

PP

w





6. PESO SPECIFICO DEI COSTITUENTI SOLIDI

7. PESO DI VOLUME

8. PESO DI VOLUME DEL TERRENO SECCO

9. PESO DI VOLUME SATURO

10. PESO DI VOLUME IMMERSO

γs ss

PV

=

VP

=γ

VPs

d =γ )0S per VP ovvero( r =

VP

sat =γ

wsat' γγγ −=

(per Sr=100% )

dove γw è il peso specifico dell’acqua (9.81 kN/m3)

N.B. Mentre 0 < Sr < 100%, 0 < n < 100%, w può essere maggiore di 100%γd (Sr = 0) <γ < γsat (Sr = 100%)

[kN/m3]

[kN/m3]

[kN/m3]

[kN/m3]





11. DENSITÀ RELATIVA 100(%) minmax

max ⋅−−

=ee

eeDr

dove emax ed emin sono rispettivamente gli indici dei vuoti corrispondenti al minimo e al massimo stato di addensamento

RETICOLO CUBICO

RETICOLO TETRAEDRICO

n (%) e γd (kN/m3) γ (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

γs (kN/m3) SABBIA QUARZOSA 26

LIMI 26.3-26.7 ARGILLE 23.9-28.6 BENTONITE 23



Le proprietà che risultano indipendenti dalla storia tensionale e dalle condizioni ambientali che caratterizzano il terreno allo stato naturale, vengono dette proprietà indici.

Tra le proprietà indici possono essere annoverate anche: la granulometriae i limiti di Atterberg, che verranno definite nei paragrafi seguenti.

- la granulometria

PROPRIETÀ INDICI

- i limiti di Atterberg





COMPOSIZIONE GRANULOMETRICAIl comportamento dei terreni a grana grossa è marcatamente influenzato dalle dimensioni dei grani e dalla distribuzione percentuale di tali dimensioni, ovvero dalla granulometria.

L’analisi granulometrica consiste nella determinazione della distribuzione percentuale del diametro dei granuli presenti nel terreno e può essere eseguita mediante due tecniche:

1. setacciatura per la frazione grossolana (diametro dei grani maggiore di 0.074 mm)

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

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 passante in ordinata (curva granulometrica) .




COMPOSIZIONE GRANULOMETRICA

10

60

DD

U =1060

230

DDD

C⋅

=COEFFICIENTE DIUNIFORMITÀ

COEFFICIENTE DICURVATURA

D60

60%

D10

10%

Terreno 1(ben gradato)

Terreno 3(uniforme)

Terreno 2(granulometria estesa con mancanza di certi diametri)

Terreno 1: D60 = 3 mm, D30 = 0.22 mm, D10 = 0.008 mm,

U = 375.0; C =2.0

Terreno 2: D60 = 0.93 mm, D30 = 0.038 mm, D10 = 0.023 mm,

U = 40.4; C =0.07

Terreno 3: D60 = 0.42 mm, D30 = 0.24 mm, D10 = 0.2 mm,

U = 2.1; C = 0.69




COMPOSIZIONE GRANULOMETRICA1. 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 . A STM A pertura delle m aglie , D[m m ]

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-esimoPk = trattenuto al setaccio k-esimoPT = peso totale campione

Dim

ensi

one

dei s

etac

ci c

resc

ente




COMPOSIZIONE GRANULOMETRICA

2. L’analisi granulometrica per sedimentazione si basa sulla legge di Stokes:

v g Ds w=−⋅

⋅ ⋅ρ ρ

η182

dove:v (mm/s) è la velocità di precipitazione di una particellasferica in un liquido viscoso,

ρs e ρw (Mg/m3) le densità rispettivamente dei grani e dell’acqua,

η (Pascal s) è la viscosità dell’acqua, D (mm) il diametro della particella




LIMITI DI ATTERBERG (LLAA)

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.

CO

NTE

NU

TO D

’AC

QU

A

LIQUIDO

PLASTICO

SEMISOLIDO

SOLIDO DIM

INU

ZIO

NE

DEL

miscela fluida terra-acqua

terreno secco

LIMITE LIQUIDO, wL

LIMITE PLASTICO, wP

LIMITE DI RITIRO, wS

w

Così è importante non solo conoscere la quantità di acqua contenuta allo stato naturale, ma anche confrontare questo valore con quelli corrispondenti ai limiti di separazione tra stati fisici particolari (limiti da Attrberg).




DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DEI LLAA

1. Un prefissato volume di terreno, prelevato dal passante al setaccio n. 40 (0.42 mm), viene mescolato con acqua distillata fino ad ottenere una pastella omogenea

LIMITE LIQUIDO, wL

2. L’impasto viene disposto nel cucchiaio, praticando nella zona centrale un solco di 2 mm di larghezza e 8 mm di altezza. Vengono contati i colpi necessari a far richiudere il solco per una lunghezza di 13 mm.

3. Viene poi prelevato un po’ di materiale dal cucchiaio e determinato su questo il valore del contenuto d’acqua.

4. La procedura viene ripetuta più volte variando la quantità di acqua nell’impasto, in modo da ottenere una serie di coppie (4 o 5) di valori, numero di colpi-contenuto d’acqua

5. si assume convenzionalmente come il limite liquido, wL il contenuto d’acqua corrispondente a 25 colpi determinato per interpolazione





1. Si impasta una certa quantità di terreno passante al setaccio n. 40 (0.42 mm) con acqua distillata in modo da formare dei bastoncini di 3.2 mm (1/8 in.) di diametro

LIMITE PLASTICO, wP

2. Tali cilindretti vengono fatti rotolare continuamente su una lastra di materiale poroso (in modo da perdere progressivamente acqua)

3. Quando iniziano a fessurarsi, si determina il contenuto d’acqua e questo rappresenta il limite plastico, wP

4. La procedura viene ripetuta almeno tre volte e si assume come wP il valor medio

≅ 3.2 mm





1. Si determina in laboratorio su un provino indisturbato che viene essiccato per passi successivi, misurando ad ogni passaggio il volume e il contenuto d’acqua

LIMITE DI RITIRO, wS

2. I valori del volume vengono riportati in un grafico in funzione del contenuto d’acqua

3. wS è definito come il contenuto d’acqua corrispondente al punto di intersezione tra le tangenti alla parte iniziale e finale della curva ottenuta interpolando i punti sperimentali

N.B. wS 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.

volu

me

contenuto d’acqua, wwS




INDICI DI CONSISTENZA

INDICE DI PLASTICITÀ, IP

CF

IP

I a= 0.75

I a= 1

.25

Inattivi

Normalmenteattivi

Attivi

IP (%) = wL -wP

CFII P

a = (Indice di attività)

dove CF = % in peso con diametro d < 0.002 mm

INDICE DI LIQUIDITÀ, IL

P

PL I

wwI −=

INDICE DI CONSISTENZA, IC

LP

LC I

Iww

I −=−

= 1




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 anche l’analogia tra IC per terreni a grana fine e Dr per i terreni a grana grossa.

INDICI DI CONSISTENZATERRENO IP

Non Plastico 0 - 5

Poco Plastico 5 - 15

Plastico 15 - 40

Molto Plastico > 40

CONSISTENZAFluida

Fluido-PlasticaMolle-Plastica

PlasticaSolido-Plastica

Semisolida (w > wS)o Solida (w < wS)

IP (%)

200-650

50-65

10-25

IC

< 00 – 0.25

0.25 – 0.500.50 – 0.75

0.75 – 1

> 1

wP (%)

55-100

45-60

30-40

Minerale argilloso

Montmorillonite

Illite

Caolinite

wL (%)

300-700

95-120

40-60




I sistemi di classificazione sono una sorta di linguaggio di comunicazione convenzionale per identificare (attraverso alcuni parametri significativi) il tipo di materiale, in modo da fornirne, almeno a livello qualitativo, delle indicazioni sul comportamento.

SISTEMI 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 composizione mineralogica per i terreni a grana fine)




Sistemi di classificazione basati unicamente sulla granulometria , validi solo per i materiali a grana grossa (ghiaie e sabbie):


I termine: nome della frazione granulometricaprevalenteII termine: nomi delle eventuali frazioni maggiori del 25%, precedute dal prefisso conIII termine: nomi delle eventuali frazioni comprese tra il 15% e il 25%, con il suffisso osoIV termine: nomi delle eventuali frazioni minori del 15%, con il suffisso oso, precedute dal prefisso debolmente.




Sistema di classificazione di Casagrande , valido per i materiali a grana fine (limi e argille):


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




Sistemi di classificazione basati sulla granulometria e sulla composizione mineralogica, validi per tutti i terreni


SISTEMA USCS (Unified Soil Classification System) Terreni d fondazione

1) Si analizza il passante al setaccio N.200, P200:

1a lettera: G, S

1a lettera: M, C,O

P200 < 50%

P200 > 50%

(terreno a grana grossa, punto 2)

(terreno a grana fine, punto 3)

2a) Si analizza il passante al setaccio N.4, P4:

1a lettera: G (ghiaia)

1a lettera: S (sabbia)

100 - P4 > P4 – P200

100 - P4 < P4 – P200




SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE2b) Si analizza il passante al setaccio N.200, P200:

Componente fine trascurabile:si determina dalla curva granuolmetrica U, C

P200 < 5%

U > 4 (G) o U > 6 (S)1 < C < 3

2a lettera: W (ben gradato)

v

altrimenti

2a lettera: P (poco gradato)P200 > 12% Componente fine significativa:

si determinano i limiti di Atterberg sul passante al setaccio N.40 e si segue il punto 3.

v

2a lettera: M (limoso) 2a lettera: C (argilloso)5% < P200 < 12% si determinano i limiti di Atterberg sul passante al

setaccio N.40 e U, C dalla curva granulometrica

DOPPIO SIMBOLO CON 2a lettera: M o C, W o P




3a) Si determinano i limiti di Atterberg sul passante al setaccio N.40 e si consulta la Carta di Plasticità di Casagrande (modificata) :


1a lettera: C (argilla)Sopra la retta IP = 0.73 (wL-20)

3b) Si analizza il il limite liquido, wL:

2a lettera:L (bassa plasticità)

wL < 50%

1a lettera: M (limo) o O (organico)Sotto la retta IP = 0.73 (wL-20)

2a lettera:H (alta plasticità)

wL > 50%

wL > 10%4% < Ip < 8%IP > 0.73 (wL-20)

DOPPIO SIMBOLO:CL-ML




SISTEMI DI CLASSIFICAZIONESISTEMA HRB (Highway Research Board) Costruzioni stradali

(N.B.Quando un terreno rientra in più categorie sia adotta quella corrispondente ai limiti piùrestrittivi )

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

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

Limi-Argille(passante al setaccio N.200 ≥ 35%)

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




SISTEMI DI CLASSIFICAZIONEL’indice di gruppo è definito come:

I = 0.2 a + 0.005 ac + 0.01 bddove:a = % passante al setaccio 200 maggiore del 35% e minore del 75%,

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

espressa come numero intero compreso tra 0 e 40c = valore del limite liquido maggiore di 40 e minore di 60,

espresso come numero intero compreso tra 0 e 20d = valore dell’indice di plasticità maggiore di 10 e minore di 30,

espresso come numero intero compreso tra 0 e 20

(N.B. In entrambi i sistemi di classificazione, la presenza di materiale organico in un terreno può essere rilevata attraverso la determinazione del limite liquido prima, wL, e dopo l’essiccamento, wL’. L’essiccamento provoca infatti nei materiali organici dei processi irreversibili con riduzione di wL; se wL’/wL > 0.75, il materiale viene ritenuto organico)

universita’ degli studi di firenzegeotecnica.dicea.unifi.it/less_orig.pdfdell’uomo; alterazione...

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