La caratterizzazione geotecnica dei terreni e delle rocce

Nella realizzazione di un’opera, la caratterizzazione geotecnica dei terreni è un aspetto determinante nella fase di progettazione, come anche richiesto dall’ NTC 2018 in particolare quando si fa riferimento alla fase 3, consistente nella caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce presenti nel volume significativo e definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo (MGS) ( cfr. NTC 2018, § 6.2, punto 3).

Uno studio da parte del professionista eseguito con competenza ed in piena collaborazione con altre figure professionali, riduce il rischio di insuccesso e permette, in merito alla realizzazione, un’ottimizzazione delle risorse economiche impiegate in funzione della prestazione richiesta.

Progettazione delle indagini geognostiche

La progettazione delle indagini geognostiche, in sito ed in laboratorio, tra loro intrinsecamente connesse, necessita della conoscenza degli aspetti generali del progetto e deve essere guidata dall’inquadramento geologico preliminare, con lo scopo di:

• confermare l’inquadramento geologico preliminare previsto;
• acquisire le informazioni nei punti dove permangono dubbi interpretativi
• contribuire a definire il modello geologico ed il modello idrogeologico
• fornire i parametri geotecnici
  • contribuire a definire il modello geotecnico
  • creare una rete di monitoraggio mediante l’installazione di strumentazione  piezometri, inclinometri, capisaldi topografici, ecc.

E’ importante che le indagini geognostiche vengano progettate e concordate con il progettista delle strutture, poichè è lui che determina e definisce l’andamento delle tensioni applicate dall’opera sia in condizioni post operam sia durante le varie fasi di realizzazione.
La progettazione delle indagini geognostiche definisce la scelta qualitativa e quantitativa delle indagini più appropriate (carotaggi geognostici, prove geotecniche in sito, prelievo dei campioni, prove geotecniche di laboratorio, indagini geofisiche, posizionamento delle strumentazioni di monitoraggio, rilievi geomeccanici, ecc.) per ciascuna opera nel suo specifico contesto geologico.
In fase di progettazione la tipologia di indagini deve essere motivata con la definizione dei parametri da acquisire, riportandosi alla normativa (NTC 2018) e/o agli standard di riferimento.

Progettazione ed esecuzione delle indagini costituiscono comunque fasi di lavoro distinte.

I criteri generali che governano il progetto delle indagini sono costituiti da:

• dimensione e tipologia dell’opera
• natura e complessità geologica del sito
• possibili interferenze fra l’opera ed il suo intorno

Piano delle indagini geognostiche

Il piano delle indagini deve permettere di caratterizzare il volume di terreno significativo (VTS) (definito secondo le NTC 2018 “quella parte di sottosuolo influenzata, direttamente o indirettamente, dalla costruzione del manufatto e che influenza il manufatto stesso”) nell’ambito dell’opera in progetto, sulla base del modello geologico preliminare, delle informazioni progettuali acquisite e almeno delle seguenti problematiche generali:

• eventuali fenomeni di dissesto idrogeologico e/o criticità particolari (es. presenza di cavità, zone in subsidenza, ecc.), anche in aree limitrofe
• circolazione idrica ante e post-operam
• scelta della tipologia delle fondazioni
• sostegno degli scavi
• interazione dell’opera con manufatti circostanti
• piano di riutilizzo dei terreni scavati.

Tale caratterizzazione deve permettere la definizione, oltre che del modello geologico anche del modello geotecnico, e quindi la definizione dei parametri di resistenza al taglio e di deformabilità dei terreni dell’intero VTS, il quale deve essere indagato interamente.

In questa ottica si ritiene che la più importante assunzione di responsabilità da parte dei progettisti riguardi proprio la conoscenza geotecnica del volume significativo dell’opera, che deve essere indagato interamente.

Calcolo del volume significativo

Il VTS si proietta in profondità fino al livello nel quale gli incrementi di sollecitazioni indotti dai carichi di superficie divengono trascurabili (0,2 – 0,1 q).

Volume significativo non sismico (VTSN)

Il volume significativo da prendere in considerazione deve estendersi sempre al di sotto dei piani di scorrimento più probabili.

La determinazione del volume significativo sismico e non sismico di terreno da indagare comincia con lo stimare la profondità di indagine.

Profondità di indagine del volume significativo (Z_i) (o anche D) 

Di seguito sono indicate profondità da raggiungere e larghezza di indagine per diversi tipi di costruzione in casi di terreno omogeneo e per situazioni strutturali non complesse.

TIPI DI COSTRUZIONE	TERRENO NON SISMICO
	PROFONDITA’ (Zi)	LARGHEZZA (L)
FONDAZIONI SUPERFICIALI	Zi = B÷2B		NTC 2018*
PLATEE	Zi ≥ B		EC 7
PLATEA SEMPLICE	Zi ≅ 1,5 B	L= 2B	AGI 1977
PLINTI ISOLATI	Zi = B ÷ 3B		EC 7
TRAVI E PLINTI	Zi =B ÷ 2B		AGI 1977
TRAVI ROVESCE	Zi = B ÷ 3B		EC 7
MICROPALI	Zi ≅ 1,5 B	L= 2B	AGI 1977
PALIFICATE	Zi = 0,5 B÷1,5 B		AGI 1977
FONDAZIONI PROFONDE	Zi = lp(0,5 B÷B)		NTC 2018*
PLATEA SU PALI	Zi = 2/3 lP + 1,5B		AGI 1977
PALO	Zi = lP+5dP		EC7
PALO	Zi = (2/3)lP+Zbp		AGI 1977
GRUPPO DI PALI	Zi = lP+B’		EC7
OPERE DI SOSTEGNO			n.d.c
MURI DI SOSTEGNO	Zi= 0,5HM ÷ 1,5HM	L = 2HM	AGI 1977
PARATIE	Zi = 0,75HB ÷ 1,5HB		AGI 1977
COSTRUZIONI IN TERRA
RILEVATI E ARGINI	Zi= 0,25B ÷ 0,5B		AGI 1977
SCAVO O TRINCEA	Zi= 0,75B ÷ 1B	L = Ht ÷ 2Ht

 

Tabella riassuntiva stima del volume significativo di indagine: Z_i (profondità di indagine necessaria), d_p (diametro del palo), B (lunghezza del lato minore del rettangolo che meglio approssima la forma in pianta del manufatto), B’ (larghezza minore del rettangolo che circoscrive il gruppo di pali), H_B (altezza della paratia), H_M (altezza del muro dal piano superficiale), H_t (altezza della trincea, P (piano della trincea), L (lunghezza della terminazione laterale del volume significativo), lP (lunghezza del palo), Z_bp (profondità raggiunta dal bulbo di pressione)

Il criterio per la definizione del VTNS è quello della profondità alla quale si risentono delle variazioni significative dello stato tensionale e, più nel dettaglio, fino sino alla profondità in cui gli incrementi di sollecitazioni indotti dai carichi di superficie divengono trascurabili (0,2 – 0,1q).

*** SEZIONE IN COSTRUZIONE ***

L’Associazione Geotecnica Italiana (A.G.I.) nella Raccomandazioni A.G.I. (1977)  suggerisce  di:

• investigare il terreno con almeno tre verticali, una verticale ogni 600 mq oltre le prime tre, per normali edifici e una verticale ogni 50-100 m per opere sviluppate in lunghezza (muri, argini, etc.).
• per scavi in falda si deve tenere in considerazione la possibilità di fenomeni di sifonamento alla base dello scavo e di cedimenti nelle aree limitrofe
• nel caso di pendii, il volume significativo deve estendersi al di sotto della superficie di scorrimento della frana
• in presenza di strutture limitrofe all’opera da realizzare, si dovrà tenere in considerazione la possibile interferenza dei bulbi di pressione connesse alla presenza delle strutture limitrofe: occorrerà pertanto ampliare il “volume significativo”.
• per le usuali fondazioni di edifici su terreni eterogenei, la profondità di indagine da indagare deve essere pari a quella per la quale l’aumento della pressione applicata dalla fondazione non sia superiore del 20% della tensione verticale efficace (σ’_v).

  *Circolare del 11-2-2019 – supplemento ordinario n. 5 alla G.U. Serie generale – n. 35

Il volume significativo sismico (VTSS)

Il VTSS è quella parte di sottosuolo compresa tra il punto di misura della Vs (velocità delle onde sismiche) ed il bedrock sismico. È quindi necessario trovare la profondità del substrato (bedrock) in base ai valori della velocità equivalente di propagazione delle onde di taglio VS_,eq, attraverso la seguente relazione (cfr. NTC 2018 § 3.2.2 [3.2.1]):

dove

V_{S, eq} (velocità di propagazione delle onde di taglio) [m/s]
h_i (spessore dell’i-esimo strato)
V_S,i (velocità delle onde di taglio nell’i-esimo strato)
N (numero di strati)
H (profondità del substrato, ovvero quella formazione costituita da roccia o terreno molto rigido, caratterizzata da VS > 800 m/s.

E’ quindi è possibile calcolare la profondità H a cui si dovranno estendere le indagini mediante la seguente formula:

Per le fondazioni superficiali, la profondità del substrato è riferita al piano di imposta delle stesse, mentre per le fondazioni su pali è riferita alla testa dei pali. Nel caso di opere di sostegno di terreni naturali, la profondità è riferita alla testa dell’opera. Per muri di sostegno di terrapieni, la profondità è riferita al piano di imposta della fondazione.

Per depositi con profondità del substrato H > 30 m, la velocità equivalente delle onde di taglio V_S,eq è definita dal parametro V_S,30, ottenuto ponendo H=30 m nella precedente espressione e considerando le proprietà degli strati di terreno fino a tale profondità.

E’ importante considerare che il volume di terreno che è possibile sottoporre ad indagine è comunque sempre estremamente ridotto. Se a ciò si aggiunge l’estrema variabilità dei terreni naturali, è intuitivo che non è possibile applicare il semplice metodo statistico.  Quest’ultimo deve invece deve essere integrato dal metodo geotecnico che, basandosi sull’esperienza, permette di assegnare un peso differente ai diversi risultati ottenuti.
La definizione precisa del VTS permette inoltre di distribuire in modo mirato le prove in sito, concentrando il prelievo dei campioni indisturbati su quelle litologie che presentano le maggiori problematiche.
Il piano delle indagini deve anche garantire, o almeno dichiarare, il grado di attendibilità delle prove proposte in relazione alle caratteristiche del terreno. Più in generale nella programmazione dell’indagine, come peraltro indicato espressamente nelle NTC 2018, si deve far uso sia di prove in sito e sia di prove in laboratorio.

Ogni prova può fornire risultati idonei alla progettazione, Per ciascuna tipologia di terreno avremo, solo in riferimento ad alcuni parametri geotecnici.

Nella piano delle indagini è bene considerare anche il fattore tempo che è un aspetto determinante per la corretta esecuzione delle prove. E necessaria quindi anche la redazione di un cronoprogramma delle indagini che tenga conto dei tempi tecnici di esecuzione delle prove stesse.

Lo studio degli aspetti geologici e geotecnici permette che il progetto, a fronte di problematiche inizialmente non previste, possa venire modificato in corso d’opera, ciò per meglio adattarsi alle più approfondite conoscenze del sito a vantaggio dell’economicità e della sicurezza dell’opera. La condizione necessaria è la presenza costante in cantiere del geologo preposto a dirigere e coordinare le varie fasi di indagini in sito e la possibilità di interagire con gli altri progettisti al fine di modificare il progetto delle indagini inizialmente stabilite. Riassumendo, il programma delle indagini deve essere strutturato in modo tale da definire i sondaggi, i campionamenti e le prove sia qualitativamente (tipologia, modalità e tempi di esecuzione), sia quantitativamente (profondità, posizione e numero).

La corretta pianificazione ed esecuzione degli studi geognostici, seguita da un’accurata elaborazione dei dati, permetterà al professionista geotecnico di interpretare i dati, e quindi pervenire a:

• individuare le unità geotecniche, ottenute eventualmente accorpando formazioni differenti e/o differenziando la medesima unità formazionale sulla base di differenti caratteristiche geotecniche
• attribuire alle unità geotecniche riconosciute delle caratteristiche fisico-meccaniche individuate mediante le indagini in sito ed in laboratorio (parametri nominali, dati disaggregati, range di variabilità, valori medi e/o ponderati, ecc.)
• individuare il regime delle pressioni interstiziali
• definire il modello geotecnico

La prova in sito fornisce, costituisce una sorta di “istantanea” delle condizioni geostatiche. Mentre le prove di laboratorio sono spesso il miglior mezzo per ricreare oltre che le condizioni a breve termine, soprattutto quelle a lungo termine.
Ovviamente le prove di laboratorio risultano strettamente in relazione con le indagini in sito, anche perché l’attendibilità ed il peso che le prime assumono dipende non solo dalla buona regola d’arte applicata alla fase di realizzazione dei provini e di esecuzione delle prove secondo standard di riferimento, ma anche dal “grado di disturbo” del campione.  L’indagine inizia il suo percorso in sito, in relazione al tipo di perforazione, al campionatore adottato, alle modalità di esecuzione, ecc., ma viene completata in laboratorio dove è possibile ottenere ulteriori informazioni, come zone allentate o essiccate, presenza di discontinuità di varia natura, problematiche nell’esecuzione delle prove, ecc.).

La progettazione delle indagini di laboratorio deve tenere in conto che i parametri geotecnici dipendono più in generale da:

1. Proprietà dipendenti dalla storia geologica:

• caratteristiche intrinseche
• parametri di stato
• storia tensionale (variabile all’interno di uno strato)

2. Proprietà legate alle opere:

• percorso di carico
• condizioni di sollecitazione
• livello delle deformazioni
• velocità di deformazione

Secondo le indicazioni della circolare C6 11-2-2019 Supplemento ordinario n. 5 alla GAZZETTA UFFICIALE Serie generale – n. 35 NTC 2018

Lo studio geotecnico, di cui l’indagine in laboratorio è elemento costitutivo imprescindibile, permette di definire il Modello Geotecnico specifico di ciascun sito in funzione dell’opera da realizzare, così come indicato nelle NTC 2018.

Indagini geotecniche in sito

Di seguito sono elencati i mezzi di indagine e le prove geotecniche in sito di uso più frequente.

STRATIGRAFIA		Trincee Pozzi Cunicoli Sondaggi a carotaggio continuo Prove penetrometriche Indagini di tipo geofisico (*)
PROPRIETA’ FISICHE E MECCANICHE	Terreni a grana fine	Prove penetrometriche Prove scissometriche Prove dilatometriche Prove pressiometriche Prove di carico su piastra Prove di laboratorio Prove di tipo geofisico (*)
	Terreni a grana fine	Prove penetrometriche Prove di carico su piastra Prove di laboratorio Prove di tipo geofisico (*)
	Terreni a grana grossa	Prove penetrometriche Prove di carico su piastra Prove di laboratorio Prove di tipo geofisico (*)
	Rocce	Prove speciali in sito (prove di taglio) Prove di carico su piastra Prove di laboratorio Prove di tipo geofisico (*)
MISURE DI PRESSIONE INTERSTIZIALE	Terreni di qualsiasi tipo	Piezometri
PERMEABILITA’	Terreni a grana fine	Misure piezometriche Prove di laboratorio
	Terreni a grana grossa	Prove idrauliche in fori di sondaggio
		Prove di emungimento pozzi
VERIFICA DI PROCEDIMENTI TECNOLOGICI	Paificate	Prove di carico su pali singoli Prove di carico su gruppi di pali
	Impermeabilizazioni	Prove di permeabilità in sito e misura di altezza piezometrica prima e dopo l’intervento
	Consolidamenti	Determinazione proprietà meccaniche in sito prima e dopo l’intervento Prove di laboratorio
INDAGINI DI TIPO GEOFISICO	In foro con strumentazione in profondità	Cross hole Down hole
	Senza esecuzioni di fori, con strumentazione in profondità	Penetrometro sismico Dilatometro sismico
	Con strumentazione in superficie	Prove SASW o MASW Prove di rifrazione sismica Prove di riflessione sismica

Mezzi di indagine e prove geotecniche in sito (da § C. 6.2.2.1. – Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP. – Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018).

Prove di laboratorio

SCAVI NON CONTRASTATI
PROBLEMATICHE	PROVE DI LABORATORIO STANDARD	PARAMETRI GEOTECNICI	NOTE
Stabillità a breve termine	Triassiale CIU1 Triassiale UU2 Prove ELL3	Cu	Prove ELL, scissometriche di laboratorio e Torvane sono da ritenersi indicative3
Stabilità a lungo termine4	Triassiale CID Triassiale CIU5 Taglio Diretto6	c’  f’	Condizione di picco
	Taglio diretto/ Triassiale CID7Taglio diretto rimaneggiato al LL, Taglio diretto in modalità reverse	fcv	Condizione di rottura a valore costante con dislocazione  limitata
	Taglio anulare e “Taglio diretto in modalità reverse”8	fr	Condizione di rottura con dislocazione estesa su terreni coesivi
Cedimenti del terreno e delle strutture circostanti per aggottamento dell’acqua durante gli scavi	Prove edometriche	Cc Ed Cv	Nel caso di terreni granulari dovrà inoltre essere analizzata la possibilità di erosione interna del terreno
	Prove di permeabilità	k
Sifonamento del fondo dello scavo sotto falda (HYD)	Prove di permeabilità	kv	Su terreni granulari è preferibile la prova in foro
Rigonfiamento del terreno	Prova di ringofiamento in edometro Prova di ringofiamento in edometro Prova edometrica in mod. Huder-Amberg	Pressione di rigonfiamento Deformaz. di rigonfiamento Potenziale di rigonfiamento
OPERE DI FONDAZIONE SUPERFICIALI
Verifica della resistenza del complesso terreno-opera di fondazione a breve termine	Triassiale CIU1 Triassiale UU2	Cu	Prove ELL, scissometriche di laboratorio e Torvane sono da ritenersi indicative3
Verifica della resistenza del complesso terreno-opera di fondazione a lungo termine	Triassiale CID Triassiale CIU5 Taglio diretto6	c’  f’	Il ricorso a parametri non di picco dipende dal progettista geotecnico che dovrà dare indicazioni in merito
Valutazione dei cedimenti al di sotto delle fondazioni e delle opere adiacenti in condizioni non drenate	Triassiale UU	Eu	Cedimenti immediati
Valutazione dei cedimenti al di sotto delle fondazioni e delle opere adiacenti in condizioni drenate	Prove edometriche9	Ed Cc Cv	Cedimenti edometrici
	Triassiale CID Prove edometriche9,10	EYoung ν Cv	Cedimenti elastici
	Prove di permeabilità in edometro/triassiale	kv Kh
OPERE DI FONDAZIONE PROFONDE
Valutazione della portata laterale	Triassiale CIU1 Triassiale UU2		per terreni coesivi
	Triassiale CID Triassiale CIU5 Taglio diretto6	c’ f’	per terreni granulari/ coesivi
Valutazione della portata di punta	Triassiale CIU1 Triassiale UU2	Cu	per terreni coesivi
	Triassiale CID Triassiale CIU5 Taglio diretto6	c’ f’	per terreni granulari
Valutazione dei cedimenti al di sotto delle fondazioni	Prove edometriche9	Ed Cc Cv	Cedimenti edometrici
	Triassiale CID Prove edometriche9	EYoung ν Cv	Cedimenti elastici
	Prove di permeabilità in edometro/triassiale	kv Kh
OPERE DI SOSTEGNO
Stabilità a breve termine delle opere di sostegno	Triassiale CIU1 Triassiale UU2	Ed Cu
Stabilità a lungo termine delle opere di sostegno	Triassiale CID Triassiale CIU10 Taglio diretto5	c’ f’	Condizione di picco
	Taglio diretto Triassiale CID6 Taglio diretto rimaneggiato al LL Taglio diretto in modalità reverse	fcv	Condizione di rottura con dislocazione limitata
	Triassiale CID	EYoung ν	Cedimenti elastici
Valutazione allo scorrimento	Taglio diretto Triassiale CIU5 Triassiale CD	f‘ fcv	c’ = 0 (in sicurezza)
	Triassiale CIU Triassiale UU	Cu	l’adesione è funzione di Cu
Valutazione della capacità portante della fondazione dell’opera di sostegno			(cfr. casi applicativi precedenti: fondazione superficiale o profonda)
Sifonamento del fondo dello scavo sotto falda (HYD)	Prove di permeabilità	kv	su terreni granulari è preferibule la prova in foro
PENDII IN TERRA
Analisi di stabilità	Triassiale CID Triassiale CIU10 Taglio diretto5	c’ f’	Condizioni di picco
	Taglio diretto rimaneggiato al LL Taglio diretto in modalità reverse	fcv	Condizione di rottura con dislocazione limitata
	Taglio anulare	fr	Condizione di rottura con dislocazione estesa su terreni coesivi

ELL (prove di espansione laterale libera), UU (non consolidata non drenata), CIU (consolidata non drenata), CID (consolidata  drenata), E_d (modulo edometrico), 

NOTE
1 La prova, condotta misurando le pressioni interstiziali, può essere utilizzata per la valutazione della resistenza non drenata mediante il valore a rottura di un provino che venga sottoposto ad una pressione di cella radiale pari alla pressione efficace media (σ’) che tiene conto della distribuzione delle pressioni litostatiche non sferiche ma dipendenti dal coefficiente di spinta a riposo. La fase di consolidazione permette di recuperare l’effetto del disturbo e detensionamento del
terreno ma si ritiene che una riduzione superiore al 2-4 % del volume iniziale sia da considerarsi un limite massimo oltre il quale l’eccessiva espulsione di acqua produce un incremento di resistenza eccessivo. L’utilizzo della pressione litostatica, secondo alcuni autori, induce un ingiustificato aumento di resistenza superiore al 10 %.

2 L’utilizzo di tale prova risulta in generale più idoneo, rispetto alla prova Triassiale CIU, a fronte di un terreno prelevato mediante campionamento di qualità elevata: in tale condizione potrebbe non essere opportuno ed utile ricorrere alla fase di consolidazione per riequilibrare lo stato tensionale.

3 Tali prove devono essere usate con molta cautela in quanto i dati potrebbero non essere accettati in fase di progettazione e/o contraddittorio. Le prove ELL trovano applicazione solo nei casi in cui è evidente l’impossibilità di realizzare provini triassiali, oppure per la presenza di discontinuità importanti che non verrebbero rappresentate in provini di dimensioni inferiori. Si deve considerare che la  resistenza avviene senza un’azione di contrasto laterale che invece, salvo i casi di scavi non  contrastati, spesso è presente in sito. Inoltre va considerato come, pur essendo di utilizzo frequente, e spesso anche utile, la prova eseguita con il Torvane non è comunque normata.

4 In relazione all’entità di deformazione prevista in fase di rottura del terreno possono valere le condizioni di picco, post picco (o ultimo) e di resistenza residua o singolarmente, ovvero possono coesistere qualora il fronte possa giungere a condizioni di rottura progressiva. L’utilizzo di quale parametro investigare deve essere indicato dal progettista geotecnico in quanto la tipologia di prova e/o le modalità di esecuzione possono essere differenti. Le prove in triassiale non sono idonee, anche se possibili in condizioni particolari e con accessori specifici, per ottenere misure di resistenza residua.

5 Da eseguirsi sempre con misura delle pressioni neutre.

6 La scelta tecnica del tipo di prova deve considerare che le due prove presentano differenti simmetrie di applicazione del carico e di sviluppo della superficie di taglio: la prova di taglio diretto presuppone di definire la superficie di taglio, a metà del provino, e ciò costituisce un vantaggio qualora si voglia meglio studiare la resistenza lungo piani specifici, ma viceversa, qualora in sito l’applicazione del carico svilupperà la rottura lungo curve di minor resistenza, la prova triassiale risulta più utile, soprattutto se questa viene eseguita su provini di grosso diametro (es. 100 mm).

7 Il ricorso con successo a tali prove deriva dal permettere una deformazione tale da indagare effettivamente il decorso sforzo/deformazione nel campo in cui risultano non significative le variazioni di volume.

8 L’utilizzo della prova di taglio diretto eseguita in modalità “reverse” presuppone tempi lunghi. Inoltre, data la modalità di applicazione dello sforzo, cioè alternando il verso di scorrimento ma senza realizzare effettivamente uno scorrimento lungo nel medesimo verso, non è sempre raggiunta l’isorientazione delle particelle argillose e perciò in genere si preferisce la prova ring shear che non presenta tali svantaggi. Quest’ultima prova ha senso in generale per terreni con frazione argillosa X_ar > 20% circa. Tale prova eseguita su terreno ricostituito non permette comunque la definizione dei parametri di picco.

9 L’utilizzo di prove di compressibilità edometrica è in questo caso indiretto, e quindi sconsigliato a meno che altre limitazioni maggiori di tipo pratico non insorgano nella realizzazione delle prove triassiali, in quanto dal modulo edometrico, passando attraverso il coefficiente di Poisson, si può ricavare il modulo di Young.

10 Eseguire le prove edometriche con un doppio ciclo di carico/scarico al fine di ridurre gli effetti del disturbo soprattutto su terreni sovraconsolidati.

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Lo studio sperimentale di laboratorio prevede l’applicazione di valori delle pressioni nel range della variazione di tensione (carico e/o scarico) a cui il sistema opera/terreno sarà soggetto in condizioni ante operam, nelle varie fasi di realizzazione ed in condizioni di esercizio. Tale informazione, unitamente alla stratigrafia ed all’eventuale livello di falda deve essere comunicata al laboratorio geotecnico al fine di permettere una più corretta impostazione delle condizioni di prova. Per la progettazione di ogni problematica sopra esposta, per una corretta determinazione della natura del terreno e delle sue caratteristiche geotecniche e interpretazione delle prove stesse, è sempre necessaria una caratterizzazione fisica, volumetrica e granulometrica del terreno mediante almeno l’esecuzione delle seguenti prove:

• determinazione del contenuto in acqua (w_{n o w})
• determinazione delle masse volumiche
• determinazione dei limiti di Atterberg
• analisi granulometrica 

Caratterizzazione fisica, volumetrica e granulometrica

Determinazione del contenuto naturale d’acqua naturale (w_n o w)

Questa prova definisce il contenuto medio d’acqua del campione in analisi (espresso come valore percentuale di peso) e, nel caso in cui il campione fosse indisturbato, può essere adottato dal progettista come caratteristico del terreno in sito*.
La prova in realtà non fornisce il contenuto d’acqua proprio del terreno (ossia quello “naturale”), ma il contenuto d’acqua medio del campione, in modo da distinguerlo da altri contenuti d’acqua che sono normalmente misurati.
Per questa ragione, il certificato dovrebbe indicare il punto sulla carota in cui è stata effettuata la prova.
Nella maggior parte dei casi, la determinazione del contenuto d’acqua medio del campione viene eseguita con tre misure su punti diversi della carota: da una serie di pesate del materiale umido e secco, è ricavabile la percentuale d’acqua per ognuna
delle misure, per poi mediare i tre valori calcolati.
Quello che viene ottenuto sono valori percentuali di peso, da indicare nel certificato con approssimazione alla prima cifra decimale (questo vale per la stragrande maggioranza dei contenuti d’acqua).
Il dato può essere ben descritto dalla deviazione standard dei valori ottenuti o da altro indice statistico riportato nel certificato.
Qualsiasi analisi statistica, per completezza, dovrebbe anche riportare note esplicative dell’analisi eseguita.
A compendio delle misure è possibile richiedere ai laboratori il certificato di taratura della bilancia (emesso da centro Accredia o autorizzato) ed i certificati di verifica della taratura stessa, che sono emessi dal laboratorio sulla base di campioni di misura (campioni aziendali, o di secondo livello) tarati essi stessi da un centro Accredia ed aventi un certificato di taratura.

*Tale estrapolazione non è certamente possibile nel caso di terreni a parziale disturbo o rimaneggiati e, comunque, anche in campioni indisturbati conservati male (es. conservati in posizione verticale e/o privi della sigillatura isolante della paraffina), soprattutto se prevalentemente sabbiosi.

Peso di volume naturale (γ_n) [kN/m³]

Analogamente a quanto detto per w_n, relativamente al peso di volume naturale si intende il peso dell’unità di volume del terreno in condizioni naturali, conosciuto anche come peso specifico apparente o densità naturale,  e viene approssimato alla seconda cifra decimale.
Essendo noto il peso del terreno, si calcola il γ_n in laboratorio mediante due modalità principali:

• attraverso la misura geometrica del volume del terreno
• attraverso l’immersione in un fluido.

Nel primo caso si utilizzano delle fustelle di forma geometrica e volume noti, mentre nel secondo si esegue una pesata idrostatica con bilancia tarata. Anche la taratura delle fustelle, di solito per verifica interna al laboratorio, assume particolare rilevanza. Infatti, il confezionamento di provini cilindrici o prismatici è propedeutico all’esecuzione della stragrande maggioranza delle prove geotecniche (prova edometrica o prova triassiale).
Appare poi molto improbabile che una fustella tarata abbia un volume rappresentato da un numero intero esatto come a volte dichiarato dalla casa costruttrice: una taratura imprecisa, può determinare un errore mediamente del 3%, con valori massimi del 10% .
Questa particolare attenzione rivolta all’accuratezza della misura è necessaria, perché il peso di volume naturale rientra spesso nelle formule di calcolo (ad esempio: capacità portante, stabilità di versanti, ecc.), ed è l’unico parametro che le NTC 2018 lasciano inalterato, ovvero non subisce nessuna valutazione statistica o geotecnica nella progettazione, qualunque sia l’approccio di calcolo.

Sul certificato è opportuno che siano presenti le principali grandezze e le relative misure che sono state acquisite per l’ottenimento del risultato.

La determinazione del γ_n è economicamente più onerosa quando eseguita tramite pesata idrostatica, ma non necessariamente restituisce un valore più preciso rispetto al metodo che utilizza le fustelle.
Di contro la pesata idrostatica permette di determinare il γ_n su materiali difficilmente sagomabili o campionabili, in particolare quando non è possibile ricavare provini di forma e volume noti: in questo caso è opportuno che sia riportata anche un’esauriente analisi statistica dei risultati.

Peso di volume della fase solida (o dei grani) (γ_s o G_s )[kN/m³]

Questo parametro rientra in tutte le formule necessarie per il calcolo di parametri di stato come peso di volume saturo e grado di saturazione, è indispensabile per l’elaborazione dell’analisi granulometrica per sedimentazione (areometria, legge di Stokes) e rientra anche nel calcolo della porosità e dell’indice dei vuoti (prova di compressibilità edometrica).
Statisticamente il valore medio del γ_s = 25,51 ÷ 26,78 kN/m3; tale variabilità è più che sufficiente ad indurre sostanziali errori di calcolo e perciò il γ_s non può essere semplicemente stimato.

Nei certificati il valore del γ_s è determinato con la media di almeno due determinazioni eseguite con il picnometro, strumento che, quando è riempito di acqua distillata e disareata, può essere calibrato ricavando la curva di variazione del
peso proprio in funzione della T.
Tale curva può essere richiesta al laboratorio, in associazione ai certificati e/o rapporti di taratura delle bilance e dei termometri utilizzati per eseguire le misure in fase di prova.
Sul certificato geotecnico, i risultati dovranno essere normalizzati a 20°C, poichè la misura è sensibile alla temperatura ed indicata la T alla quale sono state eseguite le misure.
Affinché queste siano accettabili (valore medio del parametro), la deviazione standard non può superare il valore di 0,208 kN/m³.
Altri parametri statistici differenti dalla deviazione standard sono accettati nel certificato, ma devono essere giustificati, anche se non costituiscono elemento di validazione delle misure; è quindi importante che la deviazione standard delle misure venga anch’essa indicata sul certificato.
Anche la valutazione di tutte le deviazioni standard ottenute dalle misure eseguite può risultare molto utile per una corretta parametrizzazione geotecnica; infatti il γ_s è un parametro estremamente variabile anche per litologie omogenee.

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Fasi operative

1. Si versa nel volumenometro (o nel picnometro) una certa quantità di acqua distillata (il cui peso specifico come è noto γ_w = 1).
2. Si effettua la pesata e si determina il peso del volumenometro/picnometro P_p.
3. Si inserisce il campione di terreno nel volumenometro/picnometro che avrà un γ_n > γ_w e quindi andrà a depositarsi sul fondo. Il volume del terreno verrà misurato immediatamente leggendo la differenza delle tacche segnate sullo strumento
4. Si calcola

Vs = V₂ – V1 (volume secco) .

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Peso di volume dei grani (γ_s) [kN/m³]

Rappresenta il peso di volume delle particelle e il peso di volume della fase solida; è espresso in kN/m3 e deve essere riportato approssimato alla seconda cifra decimale.
Tutte le altre definizioni non sono corrette.
Questo parametro è fondamentale poichè rientra in tutte le formule necessarie per il calcolo di parametri di stato come peso di volume saturo e grado di saturazione, è inoltre indispensabile per l’elaborazione dell’analisi granulometrica per sedimentazione (areometria, legge di Stokes), rientra nel calcolo della porosità e dell’indice dei vuoti (prova di compressibilità edometrica).
Statisticamente il valore medio del γ_n è 25,51≤ γ_n ≤ 26,78 kN/m³ (o 2,60 ≤ γ_n ≤ 2,73 g/ cm3); tale variabilità è più che sufficiente ad indurre sostanziali errori di calcolo e perciò il peso di volume dei grani non può essere semplicemente stimato.
Nei certificati il valore del γ_n è la media di almeno due determinazioni eseguite con il picnometro, strumento che, quando è riempito di acqua distillata e disareata, può essere calibrato ricavando la curva di variazione del peso proprio in funzione della temperatura. Tale curva può essere richiesta al laboratorio, in associazione ai certificati e/o rapporti di taratura delle bilance e dei termometri utilizzati per eseguire le misure in fase di prova.
Sul certificato geotecnico, i risultati dovranno essere normalizzati a T = 20°C (la misura è sensibile alla temperatura) ed indicata la T alla quale sono state eseguite le misure.
Affinché queste siano accettabili (valore medio del parametro), la deviazione standard non può superare il valore di 0,208 kN/m³. Altri parametri statistici differenti dalla deviazione standard sono accettati nel certificato, ma devono essere giustificati, anche se non costituiscono elemento di validazione delle misure; è quindi importante che la deviazione standard delle misure venga anch’essa indicata sul certificato.
Anche la valutazione di tutte le deviazioni standard ottenute dalle misure eseguite può risultare molto utile per una corretta parametrizzazione geotecnica; infatti il γ_n è un parametro estremamente variabile anche per litologie omogenee.

Limiti di Atterberg

Queste prove forniscono, immediatamente ed a costi contenuti, importanti informazioni inerenti la resistenza al taglio (coesione ed angolo di attrito in condizioni drenate), la permeabilità, la compressibilità ed il rigonfiamento di un terreno.

I limiti di attemberg sono:

• Limite liquido (LL)
• Limite plastico (LP)
• Limite di ritiro (LR)

LL ed LP sono presenti sempre sul medesimo certificato, in quanto vengono eseguiti congiuntamente.
LR è legato a specifiche problematiche geologiche e geotecniche come ad esempio l’azione prodotta su manufatti, dovuta all’eccessiva variazione di volume di materiali argillosi del terreno durante i periodi più asciutti. Questa variazione di volume simula fenomeni di consolidazione che in realtà non esistono; pertanto i processi legati a fenomeni di
ritiro devono essere attentamente valutati.
Il comportamento fisico e meccanico dei terreni a grana fine può essere ricondotto, in relazione al contenuto di acqua, in quattro diversi stati fisici: solido, semisolido, plastico e liquido.

Il contenuto d’acqua del terreno influisce sulla resistenza del materiale.
Per contenuti d’acqua prossimi al punto B il materiale mantiene a malapena la forma; man mano che il contenuto d’acqua si approssima al punto C il terreno può essere modellato senza che intervenga alcuna forma di rottura (es. crepe). Il terreno mantiene tale condizione fino al punto C detto Limite Plastico LP. Proseguendo con la diminuzione del contenuto d’acqua, il terreno diventa un semisolido e, in questo stato, il terreno non può
più essere modellato senza la comparsa di crepe visibili; in questo stato comunque il terreno può essere modellato, ma per farlo è necessario utilizzare sempre più energia man mano che il contenuto d’acqua diminuisce.
Continuando a ridurre il contenuto d’acqua, si arriva allo stato finale chiamato stato solido (punto D). In questo stato, non si verifica più nessuna variazione di volume poiché quasi tutta l’acqua libera presente nel terreno (ovvero quella non legata al terreno stesso da forze intermolecolari forti) è stata rimossa. Questo è il Limite di Ritiro LR, molto utile per la valutazione della capacità di rigonfiamento e compressibilità dei terreni.
Ogni limite è quindi individuato da un contenuto di acqua caratteristico per quel terreno.
La variazione di contenuto d’acqua in cui il terreno si deforma plasticamente è noto come Indice di Plasticità IP. Questo indice assume particolare importanza per la progettazione geotecnica, in quanto fornisce un’indicazione del campo di variazione di comportamento di un materiale nello stato plastico a diversi contenuti d’acqua (non si fessura, aumenta la
permeabilità, piping, ecc.).
I Limiti di Atterberg sono determinati sempre su materiale rimaneggiato ed aggiunto di acqua distillata e passante al setaccio avente luce 0,425 mm (setaccio N40 della serie A.S.T.M.).

Preparazione generale dei campioni 

 

Fasi operative

1. Prelevare dal campione circa 550 g di materiale
2. indicare il numero del contenitore di prova e i dati del campione su apposito modello precostituito
3. tagliare il materiale a lamelle verticalmente al campione
4. essiccare in forno a 60° per circa 16 ore
5. ottenere circa 250 gr di materiale secco passante al setaccio 0,425 mm (setaccio N40 della serie A.S.T.M.)

Limite liquido (LL)

Preparazione dei campioni per il limite liquido

Fasi operative

1. pesare i 3 contenitori per la prova e indicarne il numero e peso su apposito modello
2. utilizzare circa 180 g di materiale e conservare il resto per gli altri limiti
3. disporre il materiale sul vetro molato in modo da creare un cono aperto al centro
4. versare un pò d’acqua distillata all’interno e mescolare omogenizzando tutto il materiale

Misura di LL con il cucchiaio di Casagrande

Viene misurato il contenuto d’acqua w_L in corrispondenza del quale un provino di terreno, posto nel cucchiaio di Casagrande di dimensioni normalizzate, suddiviso in due parti con un apposito utensile per scanalature, e fatto rimbalzare da un h = 10 mm. fino alla chiusura del solco per una l = 13 mm. 

Fasi operative

1. prelevare il materiale precedemente preparato con la spatola e disporlo nel cucchiaio di Casagrande con una pressione non eccessiva ma sufficiente a colmare tutti i vuoti
2. eliminare il materiale in eccesso con una spatola, eliminando le bolle presenti e ottenendo una superficie orizzontale
3. effettuare un solco con l’apposito utensile nella parte centrale del cucchiaio partendo da monte seguendo la curvatura della coppetta con la base dell’utensile
4. far ruotare la manovella ad una velocità di 2 giri/sec fino ad ottenere una chiusura dei due lembi pari a 13 mm
5. prelevare 30/40 g di materiale in prossimità della chiusura del solco
6. mettere il materiale nel contenitore numerato e pesarlo
7. registrare sul modulo il peso ottenuto e il numero di colpi (Nc) ottenuto a far chiudere il solco per 13 mm
8. riprendere il materiale dal cucchiaio, pulirlo e mescolare di nuovo tutto il materiale aggiungendo acqua o altro materiale a seconda che rispettivamente il Nc sia stato minore oppure maggiore di 25.
9. ottenute le tre misurazioni mettere in forno a 110°C per 16h
10. pesare i contenitori col materiale secco
11. se il materiale è un po’ sabbioso utilizzare la coppella rugosa
12. la prova viene ritenuta valida solo se i punti si allineano avendo un coefficiente di correlazione r² ≥ 0.95

In almeno 3 ripetizioni va registrato il numero dei colpi (N_l) a cui si richiude il solco e misurato il contenuto d’acqua (w_L). Il limite LL (W_L %) è il valore corrispondente a 25 colpi ottenuto mediante interpolazione tra le misure eseguite (in scala semi logaritmica)

Limite plastico (LP)

1. utilizzare parte del campione (circa 15 g) già mescolato con acqua per il limite liquido
2. pesare i 2 contenitori per la prova e indicarne il numero e peso su apposito modello
3. pulire accuratamente il vetro molato ed asciugarlo con panno
4. fare una pallina con il materiale mescolato con l’acqua e lavorarla con la mano finchè non si fessura in mano – aggiungere acqua o materiale se rispettivamente il materiale è troppo plastico o troppo fluido
5. dividere in due la pallina ottenuta
6. con una parte della pallina ottenere 4 partizioni
7. ottenere 4 bastoncini di 6 mm di diametro e sfregare i bastoncini sul vetro molato fino a ridurli a 3 mm di diametro – la prova è conclusa se i bastoncini arrivati a 3 mm. di diametro si fessurano, altrimenti aggiungere acqua o materiale
8. eseguire la procedura su i 4 bastoncini
9. quando tutti e 4 i bastoncini si fessurano a 3 mm di diametro unirli e metterli nel contenitore e pesarli
10. eseguire la prova anche sull’altra parte di palla conservata
11. far essiccare in forno a 110°c per 16h
12. pesare il contenitore col campione secco
13. la prova viene ritenuta valida solo il valore del limite plastico è minore di quello liquido

Se il cilindretto di terra si rompe prima che il diametro di 3,2 mm sia stato raggiunto, occorre bagnare ulteriormente la terra e ripetere l’operazione, se invece è possibile scendere sotto i 3,2 mm senza che il campione di terreno si rompa in frammenti di 5-10 mm di lunghezza occorre ripetere l’operazione finché il cilindretto essiccandosi per effetto delle manipolazioni, si divida in cilindretti di queste dimensioni (5-10 mm). A questo punto si misura il contenuto di acqua di alcuni cilindretti. La prova deve essere ripetuta almeno tre volte, le tre determinazioni non devono differire tra loro oltre una unità percentuale. Altrimenti la prova va ripetuta scartando i valori ottenuti in precedenza. Il risultato sarà dato dalla media delle tre determinazioni, deve essere arrotondato all’unità. Tale valore è per definizione pari al Limite Plastico (Wp o LP). In alcuni casi il LP non è determinabile poiché è impossibile modellare la terra in cilindretti del diametro stabilito e la terra viene indicata come Non Plastica (NP).

Limite di ritiro (LR)

Rappresenta il punto in cui il contenuto d’acqua di un terreno raggiunge un livello tale che qualsiasi ulteriore diminuzione non comporta variazioni significative nel volume del materiale. Una volta che il terreno raggiunge questo punto critico, il suo volume rimane sostanzialmente costante nonostante la perdita di umidità.

La determinazione del LR è stata modificata a causa delle restrizioni sull’uso del mercurio nell’ambito lavorativo. In passato, la procedura era semplice: il terreno secco veniva immerso nel mercurio e la variazione di volume risultante forniva il LR. Oggi, il mercurio è stato sostituito dalla paraffina, e la sua densità è fondamentale per il calcolo. Le normative concordano sulle modalità di esecuzione, ma differiscono sul numero di determinazioni richieste e sull’attrezzatura di misura da utilizzare. Tuttavia, non esistono prescrizioni riguardanti l’analisi statistica dei dati per garantire l’accettabilità della misura.

È considerato essenziale che un certificato riporti almeno i risultati di due misurazioni, entrambe con una deviazione standard inferiore a 0,90, come nel caso del Limite di Plastico (LP). Inoltre, il valore del LR, calcolato come media delle due misurazioni, viene approssimato all’intero più vicino.

Per il limite di ritiro si utilizzano tre coppette di metallo, di volume noto, le quali vengono riempite con il campione di terreno e si pesano: otteniamo così il “peso umido”. Si lasciano asciugare per qualche ora all’aria esterna, fino a che il terreno non cambia colore, dopodiché si mettono in un essiccatore, per 24 ore a 105 °C. Si pesano e si ottiene il “peso secco”. Il volume finale del campione si determina con l’ausilio di un volumometro a mercurio (Hg), ossia depositando il campione in un recipiente graduato di volume noto e versandovi dentro un determinato quantitativo del metallo liquido fino ad avere una risalita apprezzabile dello stesso. La differenza tra il volume misurato sul recipiente e del mercurio versatovi darà come risultato il volume del campione di terra.

Il limite di ritiro (w_R) sarà dato da:
w_R = w_n – [(V_i – V_f) / _Υn] x 100

dove

Vi (volume inziale prima dell’essiccazione)
Vf (volume finale dopo essiccazione)
_Υn (peso specifico del campione in condizioni naturali)

w_n (%) = [(Pw – Pd)/Pd] x 100 (contenuto d’acqua naturale o tenore d’acqua)

Pw (peso umido)
Pd (peso secco)

Fasi operative

1. utilizzare la parte di campione mescolato che presenta un N_c > 25 e spalmare di grasso le capsule di monel dopo aver individuato la numerazione 1 e 2 ed indicata sul modulo della prova
2. inserire il materiale nelle capsule a strati esercitando pressione per far uscire il materiale in eccesso
3. far assestare il materiale con dei colpi per far uscire l’aria presente
4. mettere altro materiale e ripetere l’operazione
5. con la spatola ottenere una superficie liscia e priva di bolle
6. pulire accuratamente la capsula
7. pesare la capsula piena di materiale
8. far essiccare in forno a 110°c per 16h
9. pesare le capsule col materiale essiccato
10. estrarre il materiale dalle capsule facendo attenzione a non perdere alcun frammento
11. mettere il cristallizzatore nella capsula di porcellana
12. riempire il cristallizzatore di mercurio
13. applicare il vetrino con 3 fori e facendo pressione espellere il mercurio in eccesso
14. sollevare il cristallizzatore pieno di mercurio e svuotare il mercurio in eccesso dalla capsula di porcellana al conternitore di mercurio
15. mettere di nuovo il cristallizzatore nella capsula di porcellana
16. sollevare il vetrino e mettere nel cristallizzatore il camipione essiccato
17. far di nuovo pressione con il vetrino facendo uscire il materiale in eccesso
18. levare il cristallizzatore
19. mettere il mercurio in eccesso caduto nella capsula di poircellana in una buretta graduata
20. misurare il volume di mercurio nella buretta ed indicarlo su modulo
21. recuperare tutto il mercurio
22. la prova viene ritenuta valida solo se il valore del limite di ritiro è minore di quello plastico

Indici

Dai dati dei Limiti di Atterberg, si possono estrarre diversi indici utili per una valutazione più approfondita di altri caratteri del terreno, come la coesione.

INDICE PLASTICO

IP = LL – LP

Questo indice è stato correlato empiricamente alla resistenza al taglio (coesione ed angolo di attrito in condizioni drenate), alla permeabilità, alla compressibilità ed al rigonfiamento.

Classificazione del terreno con l’Indice Plastico IP

INDICE DI CONSISTENZA	PLASTICITA’ DEL TERRENO
0≤IP≤5	Non plastico
5≤IP≤15	Poco plastico
15≤IP≤40	Plastico
IP>40	Molto Plastico

 

L’Indice di Plasticità (IP) consente di valutare la coerenza dei valori di coesione derivati ​​dalla prova di taglio, nonché se un materiale tende alla compressione o all’espansione.

INDICE DI CONSISTENZA (IC) /LIQUIDITA’ (IL)

Lo stato naturale del materiale, cioè la sua consistenza, è delineato dall’Indice di Consistenza (IC) e dal suo complemento, l’Indice di Liquidità (IL).

INDICE DI CONSISTENZA (IC)

L’Indice di Consistenza (IC) è calcolato come la differenza tra il Limite Liquido e il contenuto di umidità naturale Wn, diviso per l’Indice Plastico.

IC = (LL-w_n)/IP

INDICE DI CONSISTENZA (IC)		RESISTENZA DEL TERRENO
IC < 0	wn>WLL	Fluido
0,00 ≤ IC ≤ 0,25	wn <WLL	Fluido-plastico
0,25 ≤ IC ≤ 0,50		Molle-Plastico
0,50 ≤ IC ≤ 0,75		Plastico
0,75≤ IC ≤ 1		Solido-Plastico
IC  > 1	wn>WLR	Semi-Solido
IC >1	wn>WLR	Solido

 

INDICE DI LIQUIDITA’ (IL)

IC = (w_n-LP)/IP

INDICE DI LIQUIDITA’ (IL)	RESISTENZA DEL TERRENO
IL < 0	Stato semisolido	Resistenza alta, comportamento fragile, possibile apertura di fratture
0 ≤ IC ≤ 10	Stato plastico	Resistenza intermedia, il terreno si deforma come un materiale plastico
IL >1	Stato liquido	Resistenza bassa, il terreno si deforma come un liquido viscoso

 

RAPPORTO DI RITIRO (Rr)

Rr = (peso del terreno secco/ volume minimo secco del terreno)

INDICE DI ATTIVITA COLLOIDALE (o ATTIVITA’)(A)

A = IP/ (% fraz. argillosa)

Questo indice risulta assai utile per confermare o meno le valutazioni che portano poi ad interpretare correttamente le risultanze di altre prove, in particolar modo quelle di taglio.

Analisi granulometrica

Descrizione	Attività (A)
Non attivo	< 0,75
Normale	0,75-1,25
Attivo	1,25-2
Molto attivo (es.bentonite)	> 6
Minerali
Caolinite	0,3-0,5
Illite	0,5-1,3
Na-Montmorillonite	4-7
Ca-Montmorillonite	0,5-2

 

Documento di certificazione dei Limiti

Il documento di Certificazione dei Limiti dovrebbe essere semplificato per renderlo più pratico ed efficace. Piuttosto che includere una vasta quantità di informazioni, molte delle quali non fondamentali sarebbe opportuno concentrarsi su dati chiave.
Oltre alla data e alla normativa di riferimento, il certificato dovrebbe includere i seguenti elementi:

• Per il Limite Liquido: i valori dei contenuti d’acqua e il numero di colpi ottenuti dalle varie misurazioni (minimo tre), insieme al grafico semilogaritmico e al valore del LL.
• Per il Limite Plastico: i valori dei contenuti d’acqua delle due misurazioni, la deviazione standard e il valore del LP.
• Per il Limite di Ritiro: i risultati delle due determinazioni, la deviazione standard e il valore del LR.
• Indici di Consistenza (IC), Liquidità (IL), e Ritiro (Ir), Rapporto di ritiro (Rr), e l’Attività (A) del materiale.
• Contenuto naturale d’acqua (Wn).

Inoltre, il certificato dovrebbe annotare l’eventuale utilizzo del setaccio N40, poiché questo può essere rilevante per il progettista e riflette la prassi normativa.

 

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Granulometria

Le prove fisiche giungono alla conclusione con l’analisi della granulometria, una delle più importanti nell’ambito geotecnico. Il termine “granulometria” comprende tutte le prove necessarie per definire la curva granulometrica, che rappresenta il risultato finale dell’analisi.

La curva granulometrica rappresenta su un piano semilogaritmico i diametri delle particelle che compongono un terreno in relazione alla loro percentuale in peso. La misurazione dei diametri delle particelle avviene tramite vagliatura per le particelle di dimensioni maggiori, mentre per quelle troppo piccole per essere trattenute si utilizza la sedimentazione. Quest’ultima si basa sulla legge di Stokes, che correla la velocità di sedimentazione al diametro e alla quantità di particelle nel terreno.

La separazione dei granuli in funzione del loro diametro può avvenire seguendo due procedimenti: la decantazione e la setacciatura.

Il sistema della decantazione viene applicato quando la granulometria è fine, con gra nuli di diametro inferiore a 0,06 ÷ 0,075 mm.

Quando i granuli hanno diametri maggiori di 0,06 ÷ 0,075 mm si usa il sistema della setacciatura, adoperando un semplice apparecchio costituito da una serie di setacci (o vagli) sovrapposti con maglie di dimensioni crescenti dal basso verso l’alto.

Se la curva granulometrica è contenuta entro un intervallo limitato, come la curva 4 relativa alla sabbia, si hanno terreni con granulometria uniforme, mentre se l’intervallo è molto ampio, come la curva 6, si hanno terreni con granulometria non uniforme che presentano un’elevata variazione nelle dimensioni dei granuli.

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FONTI

Testi

La caratterizzazione geotecnica mediante prove di laboratorio – Stefano Cianci
Fabio Garbin, Franco Ori, Massimo Parente, Maurizio Scarapazzi – Professione geologo otiziario dell’Ordine dei Geologi del Lazio, n. 49, Ottobre 2016

Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018, 11-2-2019, Circolare 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP.  Supplemento ordinario n. 5 alla GAZZETTA UFFICIALE Serie generale, n. 35

Link

www.dimms.eu/images/cms/Limiti_di_Atterberg.pdf