geotecnica 9(resistenza taglio)

8/19/2019 Geotecnica 9(Resistenza Taglio)

1/28

1.1

Università degli Studi di Trento - Facoltà di Ingegneria

Geotecnica A / Geotecnica B (Dr. A Tarantino)

RESISTENZA A TAGLIORESISTENZA A TAGLIO


2/28

1.2



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


3/28

1.3



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


4/28

1.4



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


5/28

1.5



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 discorrimento, in funzione dello sforzo normale σ


6/28

1.6



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 pressioniinterstiziali, è possibile calcolare le pressioni efficaci σ’ e correlarle alle azionitangenziali τ

τ = τ(σ’)

Resistenza a taglio in termini

di pressioni efficaci


7/28

1.7



Condizioni non drenateCondizioni non drenate

Condizioni non drenate: la variazione di stato tensionale avviene molto rapidamente

rispetto al tempo necessario affinché l’acqua possa uscire dal terreno e dissipare le

sovrappressioni 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


8/28

1.8



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


9/28

1.9



La condizione al contorno per le pressioniLa condizione al contorno per le pressioni

interstizialiinterstiziali

acqua δv

uw≅0

C

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


10/28

1.10



Fase di consolidazioneFase di consolidazione

log t

δ dissipazione pressioniinterstiziali

t100

σ=N/A

δv

La prima fase della prova consiste nell’incrementare la pressione verticale σ fino alvalore desiderato e misurare lo spstamento verticale δv, analogamente alla provaedometrica

t

δv


11/28

1.11



Fase di taglioFase di taglio

La seconda fase della prova consiste nell’imporre uno spostamento orizzontalerelativo δh e misurare lo sforzo tangenziale τ e lo spostamento verticale δv

τ

δv

δh


12/28

1.12



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 aumentare

L’acqua fuoriesce dal provino

La pressione tende a diminuire

L’acqua entra nel provino


13/28

1.13



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


14/28

1.14



Risposta dei terreni a bassa porositRisposta dei terreni a bassa porositàà

La resistenza si incrementa fino a raggiungere un valore di picco per poi

decresecere raggiungere un valore ultimo

Il volume inizialmente diminuisce per poi aumentare fino a raggiungere unvalore costante

Argille sovra-consolidate o sabbie dense

τ

δv

δh

δh

Interpretazione microstrutturale delInterpretazione microstrutturale del


15/28

1.15



Interpretazione microstrutturale delInterpretazione microstrutturale delcomportamento 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


16/28

1.16



Superficie ideale di rottura a dente diSuperficie ideale di rottura a dente di

segasega


17/28

1.17



omponenti dellomponenti dell’’angolo di resistenza al tagliangolo di resistenza al tagli

T

N

N*

T*

ψ ψ

ψ ψ

sincos

cossin

**

**

T N N

T N T

−=

+=

cr N

T φ tan

*

*

=

ψ

( )cr cr

cr

cr

cr

N N

N N

N

T φ ψ

ψ φ

φ ψ

ψ φ ψ

ψ φ ψ +=

−

+=

−

+= tan

tantan1

tantan

sintancos

costansin

**

**

cr p φ ψ φ +=


18/28

1.18



Un modello per la resistenza a taglio deiUn modello per la resistenza a taglio dei

terreniterreni

N

T

x

y

T dx – N dy = µ (N dx)

Energia fornita al

campione

Energia dissipata

per attrito

dx

dy += µ

σ

τ

coefficiente di attrito

dilatanza


19/28

1.19



Comportamento contraenteComportamento contraente

τ/σ

y

x

x

dx

dy += µ

σ

τ

0<dx

dy 0=

dx

dy

µ

σ

τ < µ

σ

τ =


20/28

1.20



Comportamento dilatanteComportamento dilatante

τ/σ

yx

xdx

dy += µ

σ

τ

0<

dx

dy 0>dx

dy

µ σ

τ <

µ σ

τ =

0=dx

dy

µ σ

τ

>

max

σ

τ

max dx

dy

Eff tt d ll i ti l llEff tt d ll i ti l ll


21/28

1.21



Effetto della pressione verticale sullaEffetto 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


22/28

1.22



Risultati di una serie di prove di taglio direttRisultati di una serie di prove di taglio dirett

τ

σ’v

resistenza di picco

resistenza ultima

La resistenza di picco ‘converge’ verso la resistenza ultima ad alte pressioni verticali


23/28

1.23



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

Criterio di resistenza di MohrCriterio di resistenza di Mohr CoulombCoulomb


24/28

1.24



Criterio di resistenza di Mohr Criterio 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

Criterio di resistenza diCriterio di resistenza di


25/28

1.25



Criterio di resistenza diCriterio di resistenza di

Mohr Mohr --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

Il parametro angolo di attritoIl parametro angolo di attrito ’’


26/28

1.26



Il parametro angolo di attritoIl parametro angolo di attrito

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 delterreno

L’angolo di attrito di picco dipende dall’intervallo di pressioni nel quale è

eseguita l’interpolazione lineare

Il parametro coesione cIl parametro coesione c’’


27/28

1.27



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 più

che une ‘vera’ coesione

c’ c’


28/28

1.28



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

geotecnica 9(resistenza taglio)

Documents