GEOTECNICA

Il corso di Geotecnica si propone di far acquisire allo studente le conoscenze di base sul comportamento fisico-meccanico dei terreni, necessarie per la progettazione delle opere geotecniche e delle strutture/infrastrutture dell'ingegneria civile interagenti con il terreno.

Nello specifico gli obiettivi di apprendimento attesi sono:

DD1: Conoscenza della genesi e natura multifase dei terreni, dei principali fenomeni che la caratterizzano in ragione dell’eventuale presenza di acqua e del moto di essa all’interno del terreno (filtrazione e consolidazione) e dei relativi effetti positivi e negativi sul costruito e sulle opere di ingegneria civile da realizzare. Conoscenza delle principali prove di lavoratorio ed in situ per la caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni, necessaria in fase di progettazione geotecnica. Conoscenza dello stato tenso-deformativo in condizioni di assenza di sollecitazioni esterne (stato a riposo), ovvero a seguito di perturbazioni indotte da cause antropiche e/o naturali (stato attivo o passivo).

DD2: Capacità di applicare le conoscenze geotecniche acquisite per determinare tutti i parametri fisico-meccanici necessari per risolvere successivamente problemi specifici dell'ingegneria geotecnica in ambito civile-ambientale, come: instabilità di pendii naturali, realizzazione di strutture in sotterraneo ed in superficie, progettazione di fondazioni superficiali e profonde, progettazione di opere di sostegno, dighe in terra, discariche, rilevati, progettazione di processi sostenibili o di salvaguardia dell’ambiente, utilizzo di nuovi geomateriali ecosostenibili.

Capacità di interpretare dati e risultati ottenuti nelle esercitazioni, al fine di simulare i principali fenomeni che interessano i terreni (filtrazione, consolidazione, erosione, alterazione dello stato tenso-deformativo indotto da scavi, sovraccarichi, etc.), ricorrenti nell’ambito dell’ingegneria civile-ambientale.

DD3: Capacità di valutare criticamente dati e parametri geotecnici ottenuti da prove in laboratorio ed in situ al fine di essere in grado di prendere decisioni progettuali basate sulla propria conoscenza e capacità di comprensione in ambito geotecnico. Capacità di intraprendere studi successivi e risolvere problemi di progettazione geotecnica di varia complessità che richiedono l'applicazione delle conoscenze di base di Geotecnica con un alto grado di autonomia.

DD4: Capacità di comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni in ambito geotecnico a interlocutori specialisti e non specialisti, sia in forma scritta che orale, utilizzando un linguaggio appropriato, chiaro e conciso. Capacità di presentare i risultati di un’esercitazione utilizzando equazioni, grafici e tabelle e/o altre rappresentazioni visive. Capacità di lavorare in gruppo, comunicando efficacemente le proprie idee e ascoltando quelle degli altri.

Lezioni frontali. Esercizi svolti in classe dal docente con il coinvolgimento degli studenti. Verifiche in aula su aspetti teorici ed applicativi.

Origine e natura dei terreni – Classificazione delle terre e limiti di Atterberg – Curve granulometriche. Indici e pesi specifici. Densità relativa. Variabili di stato per terreni a grana fine ed a grana grossa. Continui plurifase. Principio degli sforzi efficaci. Equazione di continuità del flusso. Legge di Darcy. Problemi accoppiati e disaccoppiati. Stato di sforzo geostatico. Parametri di Skempton.

Processi di filtrazione in regime stazionario. Moti confinati e non confinati. Soluzione di problemi di filtrazione 1D: moto dell’acqua parallelo agli strati di terreno; moto dell’acqua ortogonale agli strati di terreno. Disomogeneità. Soluzione di problemi di filtrazione 2D: metodo delle differenze finite e reticoli di flusso. Prova di laboratorio con permeametro. Determinazione del coefficiente di permeabilità- Sifonamento. Moti non confinati: pozzo in falda freatica. 

Processi di filtrazione in regime transitorio. Consolidazione monodimensionale: condizioni iniziali, al contorno ed integrazione dell’equazione differenziale. Subsidenza. Prova edometrica. Determinazione dei parametri necessari per lo studio della consolidazione primaria e dei suoi effetti in ambito urbano ed extra-urbano. Consolidazione secondaria. 

Comportamento meccanico delle terre e prove di laboratorio. Resistenza al taglio e deformabilità dei terreni. Elasticità. Plasticità. Criteri di rottura. Teoria dello stato critico. L’apparecchiatura triassiale ordinaria e l’apparecchio di taglio diretto. I percorsi di carico. Prove triassiali C-D, C-U, U-U per terreni a grana fine e terreni a grana grossa. Determinazione dei parametri di resistenza. Cenni sulla determinazione dei parametri di deformabilità. 

Stati di equilibrio limite e spinta delle terre. Condizioni di spinta a riposo, attiva e passiva. Teoria di Rankine. Teoria di Rankine generalizzata. Applicazioni a casi reali. 

Prove in-situ. Scavi accessibili, sondaggi, prelievo di campioni. Prove CPT, CPTU, SPT, scissometriche, pressiometriche, dilatometriche statiche e dinamiche, SASW, MASW. Principali correlazioni tra i risultati delle indagini in-situ ed i parametri geotecnici.

Esempi di progettazione geotecnica nelle opere di ingegneria civile.

Testo n. 2 -  Budhu M. (2010). Soil mechanics and foundations. John Wiley & Sons Inc. USA.

Testo n. 3 - Picarelli L. (2021). Appunti di Geotecnica con 100 esercizi risolti. Hevelius.

Testo n. 4 - Tonni, L., Gottardi, G. (2010). Esercizi di geotecnica. Esculapio, Bologna. 

Testo n. 5 - Burghignoli A. (2018). Meccanica delle terre. Hevelius.

Testo n. 6 - Lancellotta, R., Costanzo, D., Foti, S. (2020). Progettazione geotecnica secondo l’Eurocodice 7 e le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018. Hoepli, Milano.  

- Quali sono i parametri di Skempton e come si determinano?

- In che cosa si differenzia il comportamento dei terreni a grana grossa da quello dei terreni a grana fine?

- Come può essere studiato il fenomeno della consolidazione e quali sono i suoi potenziali effetti sulle opere da costruire o già costruite?

- Quali sono i rischi del fenomeno del sifonamento?

- Come si determinano i parametri di resistenza e deformabilità di un terreno e come incidono nelle varie scelte progettuali?

- Che differenza c'è tra l'angolo di resistenza al taglio di picco e quello a volume costante?

- Determini la spinta passiva ed attiva su un muro di sostegno.

- Illustri la prova SPT ed indichi quali parametri geotecnici possono essere ottenuti da tale prova e come.