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    Luciano PICARELLI

    Insegnamento di FONDAMENTI DI GEOTECNICA

    Corso di laurea in INGEGNERIA CIVILE - EDILE - AMBIENTALE

    SSD: ICAR/07

    CFU: 9,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 72,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Il corso di Fondamenti di Geotecnica rappresenta il primo momento in cui lo studente si trova a trattare problemi di ingegneria che riguardano un mezzo, globalmente definibile come continuo, costituito da fasi (o materiali) molto differenti: un sistema di particelle, ed il fluido, sia esso acqua o gas, presente nei pori. Il corso esamina solo problemi semplici trattando esclusivamente il materiale (e non le opere che con esso dovranno interagire) e le specificità che lo caratterizzano.

    Testi di riferimento

    I contenuti del corso sono riportati in circa 210 pagine di appunti a cura del docente che vengono distribuiti gratuitamente agli studenti.
    Ulteriori utili testi di riferimento sono:
    R. Lancellotta: Geotecnica. Zanichelli ed.
    R.V. Whitman e T.W. Lambe: Meccanica dei terreni. D. Flaccovio ed.

    Obiettivi formativi

    Il corso ha lo scopo di mettere lo studente in grado di applicare ai sistemi particellari asciutti o saturi d’acqua le nozioni della meccanica del continuo e della meccanica dei fluidi acquisite in altri corsi di base. Al termine del corso, lo studente avrà gli elementi per comprendere ed interpretare il comportamento dei sistemi particellari tenendo conto della interazione fra le fasi costituenti.

    Prerequisiti

    Per affrontare con profitto le tematiche del corso, lo studente dovrà possedere una buona conoscenza di tutte le discipline fisico-matematiche propedeutiche oltre che degli elementi di base della Meccanica dei Fluidi e del Continuo

    Metodologie didattiche

    Il corso ha una struttura tradizionale, con lezioni frontali ed esercitazioni di calcolo

    Metodi di valutazione

    Il profitto viene accertato mediante esercitazioni, due prove scritte, di cui una intercorso, ed una prova orale.

    Programma del corso

    Oggetto del corso: Inquadramento. Problematiche geotecniche nel campo dell’Ingegneria Civile e dell’Ambiente ed il Territorio.

    I terreni come sistemi particellari. Granulometria, forma e dimensione delle particelle. Rapporti volumetrici e ponderali nei terreni. Plasticità ed attività dei terreni a grana fina; densità relativa dei terreni a grana grossa

    Gli stati tensionali. Tensioni totali, neutre ed efficaci. Il principio delle tensioni efficaci e sua capacità di interpretare il comportamento dei terreni. Capillarità e sua influenza sullo stato tensionale. Stato tensionale litostatico nel caso del mezzo asciutto e del mezzo saturo con acqua in quiete.

    Filtrazione e permeabilità dei terreni. Definizioni. Misura della conducibilità idraulica mediante prove a carico costante ed a caso variabile. Fattori influenti sulla conducibilità idraulica. Permeabilità in serie ed in parallelo.
    Equazione di Laplace. Soluzione nel caso di moto unidirezionale. Soluzione grafica nel caso di moto bidimensionale. Cenni alle soluzioni numeriche. Influenza della filtrazione sullo stato tensionale litostatico. Sifonamento.
    Cenni a problemi applicativi di filtrazione.

    Consolidazione e compressibilità dei terreni. Prova di compressione edometrica.
    Consolidazione monodimensionale, modello fisico di Terzaghi ed equazione risolvente in forma chiusa. Grado di consolidazione e calcolo del tempo di consolidazione.
    Relazioni tra tensioni efficaci, deformazioni volumetriche e tempo: consolidazione primaria e tempo di consolidazione; modulo edometrico. Misura dei parametri (indici di compressibilità e rigonfiamento, coefficiente di consolidazione, modulo edometrico) e fattori influenti. Concetto di preconsolidazione.

    Resistenza al taglio dei terreni. Prova di taglio diretto. Relazioni tra spostamenti e resistenza al taglio. Criterio di resistenza di Mohr: coesione ed angolo di attrito. Loro determinazione nelle prove di taglio diretto. Fattori influenti.
    Prove di compressione triassiale a drenaggio libero (CID). Relazioni tra tensioni e deformazioni lineari, angolari e volumetriche. Cerchio di Mohr, giaciture principali e di crisi. Utilizzazione del cerchio di Mohr per la definizione della curva intrinseca. Coefficienti di spinta attiva e passiva. Deformabilità e sua determinazione.
    Prove di compressione triassiale a drenaggio impedito (CIU). Relazioni tra tensioni e deformazioni lineari ed angolari. Coefficienti di Skempton. Determinazione della deformabilità, dei coefficienti di Skempton e dei parametri di resistenza. Fattori influenti.

    Campionamento indisturbato e misura dei paramenti idraulici e meccanici dei terreni. Effetti del campionamento: pressione neutra residua. Determinazione del grado di preconsolidazione. Misura della conducibilità idraulica, della compressibilità, della deformabilità e della resistenza al taglio di provini indisturbati tramite prove di laboratorio. Influenza del grado di preconsolidazione.
    Misura della resistenza non drenata (Prove UU). Fattori influenti.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    In the Fundamental of Geotechnics class the students for the first time will deal with problems concerning a particulate system, which is globally considered as a continuum, and consists of extremely different materials: solid particles and a fluid (a liquid, a gas or both) filling the pores. The class examines simple problems dealing with features and properties of such a particulate system.

    Textbook and course materials

    The class contents are reported in more than 200 pages of notes, which are distributed free to students.
    Further useful books on the subject are:
    R. Lancellotta: Geotecnica. Zanichelli ed.
    R.V. Whitman e T.W. Lambe: Meccanica dei terreni. D. Flaccovio ed.

    Course objectives

    Using the basic principles of Fluid and Soil Mechanics, students will be able to understand the behaviour of soils accounting for the interaction among the constituent phases.

    Prerequisites

    To face with success the discipline contents, the students should have a good knowledge of the contents of all preparatory classes in Mathematics and Physics.

    Teaching methods

    The structure of the class is a traditional one including lectures and practice exercises

    Evaluation methods

    The student advancement will be checked through practice exercises, written and oral examinations

    Course Syllabus

    General contents. Geotechnical problems in Civil and Environmental Engineering
    Soils as particulate systems. Shape and grain size of soil particles. Physical properties. Plasticity and activity of fine-grained soils; density of coarse-grained soils
    State of stress. Pore pressure, total stresses and effective stress. The principle of effective stress and use of this for analysis of the soil behaviour. Capillarity and influence on the state of stress. The geostatic state of stress: dry and saturated soils under hydrostatic conditions.
    Seepage and hydraulic soil conductivity. Definitions. Measurement of the hydraulic conductivity or reconstituted soils through constant and variable hydraulic head tests. Influencing factors.
    The Laplace equation. Seepage solutions for the 1D case. Graphical solutions for 2D cases. Hints to numerical solutions. Influence of water seepage on the geostatic stress field. Quick conditions.
    Consolidation and compressibility. The confined compression test.
    Mathematical solutions for 1D consolidation poblems. The degree of consolidation and the consolidation time.
    The relationships among effective stresses, volumetric strains and time: primary consolidation and consolidation time. The soil stiffness. Measurement of the main compressibility parameters (compressibility and swelling indexes, coefficient of consolidation, constrained modulus); influencing factors. Normally and overconsolidated soils. The overconsolidation ratio.
    Shear strength. Direct shear test. Relationship between soil displacements and shear strength. The shear strength criterion. Soil cohesion and friction angle and measurement through direct shear tests. Influencing factors.
    Drained triaxial compression tests. Stress-strain relationships. Mohr’s circle. Shear stress envelope. Coefficients of active and passive earth pressure. Soil deformability. Measurement of the Young modulus.
    Undrained triaxial compression tests. Stress-strain relationships and excess pore pressure. Skempton-s coefficients. Shear strength. Undrained soil stiffness.
    Sampling and measurement of the hydraulic and mechanical parameters of natural soils. Effects of sampling: residual pore pressure. Determination of the overconsolidation ratio. Measurement of hydraulic conductivity , soil stiffness and shear strenght through laboratory tests. Influence of the overconsolidation degree.
    Measument of the undrained strength. Influencing factors.

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