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Prove Geotecniche in sito - CPT - Coggle Diagram
Prove Geotecniche in sito - CPT
Durante una campagna di indagini dobbiamo andare a caratterizzare il nostro deposito di terreno che interagisce con la struttura. Per conoscere la successione stratigrafica del terreno si può:
Prelevare campioni degli strati attraversati (campioni indisturbati per terreni a grana fine, campioni rimaneggiati per terreni a grana grossa);
Accertare la presenza e la posizione delle falde;
Altro: contaminazione, reperti archeologici, vuoti sotterranei ecc.
Per terreni a grana fine le proprietà fisiche, chimiche e meccaniche le posso conoscere attraverso le prove di laboratorio
Per i terreni a grana grossa è difficile fare prove di laboratorio per trovare le proprietà, per questo vengono eseguite due tipi di prove:
STP = caratterizzazione dei materiali a grana grossa per la definizione della densità relativa e l'angolo di resistenza al taglio.
CPT= consentono di attraversare terreni molto rigidi e valutare per i terreni a grana fine la resistenza non drenata e per i terreni a grana grossa la densità relativa e l'angolo di resistenza al taglio.
Scopo:
Ricostruzione del profilo stratigrafico (indiretta, non vedo gli strati ma acquisisco le resistenze all'attraversamento della punta nel terreno)
Resistenza del terreno
Parametri di rigidezza (dalle misure che faccio, valutazione indiretta)
Permeabilità (empiricamente)
Progettazione di fondazioni superficiali e fondazioni su pali
Valutazione del potenziale di liquefazione di sabbie
Le prove in sito sono utili: depositi con materiali a grana grossa difficile prelievo di campione indisturbato; variabilità dei depositi naturali; costi; tempo; prove in sito e in laboratorio complementari
CPT
= prova penetrometrica statica (valutazione resistenza del materiale)
Stima parametri geotecnici
Grado di sovranconsolidazione OCR
e
coefficiente di spinta a risposo K0
, teorici ma non vengono valutato come misura nella prova di CPT
Tensione di pre consolidazione
(empirica)
Rigidezza iniziale G0
, man mano che le deformazioni aumentano (CPT porta a rottura il terreno) G diminuisce, tuttavia quest'ultimo non è di valutazione nell'ambito della prova CPT
Angolo di resistenza al taglio
(classi 5,6,7,8) equazione di Khulhawy e Mayne, oppure equazione di Robertson e Campanella
Densità relativa Dr
per i terreni a grana grossa
Resistenza al taglio non drenata Cu
Tipi di punte
CPTe - Punta elettrica
= è dotato di sensori estensimetrici che consentono direttamente allo strumento di misurare
qc e fs
. Inoltre è dotato di un inclinometro per misurare la
deviazione della verticalità i
CPTm - Punta Begemann
= non vi sono sensori su essa, consente di valutare la
resistenza alla punta qc
e
l'attrito laterale fs
. Le letture di questi avvengono in superficie tramite la misura per mezzo di una cella di scarico della resistenza di avanzamento della punta nel terreno.
Come avviene la prova?
La punta viene fatta avanzare applicando un'azione sull'asta interna dello strumento, facendo avanzare la punta di 4 cm: conoscendo la forza applicata e l'area della punta posso calcolare qc. Facciamo un ulteriore avanzamento di 4 cm e si ipotizza che la resistenza alla punta sia la stessa in questi 8 cm e si misura la resistenza complessiva Rt da cui possiamo ricavare l'attrito laterale. Successivamente vengono fatte altri 3 avanzamenti di 4 cm (per arrivare ad un totale di 20 cm) per far tornare la punta nella configurazione iniziale. I limiti di questa prova sono: nel secondo avanzamento non misuriamo solo la resistenza all'attrito laterale ma anche la resistenza complessiva; effettuiamo due misure ogni 20 cm quindi poco ma il vantaggio è che costa poco (7 euro al metro)
CPTu -Piezocono
=è un penetrometro elettrico dotato di un filtro poroso che rende possibile la
misura della sovrapressione interstiziale
. Misura la
resistenza alla punta corretta qt
e
l'attrito laterale corretto ft
(
corretto
nel senso che tiene conto del valore della sovrapressione interstiziale). Il più affidabile perché attraverso le misure date posso fare dei
grafici
che mi dicono come si comporta il materiale: ad esempio dove i valori di qc sono elevati e i valori di u2 prossimi alla u0, abbiamo un materiale caratterizzato dalla rottura in condizioni drenate, quindi grana fine; mentre dove abbiamo valori di qc bassi e u2 elevati possiamo dire due cose: il materiale si sta rompendo in condizioni non drenate (materiale a grana fine) e le sovrapressioni sono positive, quindi è NC.
Se abbiamo una punta CPTm o CPTe come faccio a capire che materiale è senza la misura di u2, ovvero delle sovrapressioni interstiziali?
Attraverso la
carta di Schemertman (fs/qc;qc)
la quale ha una linea verticale che rappresenta fs/qc=2 che è una linea di demarcazione (a sinistra materiali a grana grossa, a destra materiali a grana fine)
Questo non va bene nel caso di una prova CPTu, perché?
Perché col tempo ci siamo resi conto che non si può calcolare qc senza tener conto dello stato tensionale: infatti le particelle di uno stesso materiale hanno uno sforzo di confinamento più elevato a profondità superiori -->
a parità di qc il materiale in superficie ha maggiore resistenza.
Per ovviare a questo problema c'è la
carta di classificazione di Robertson (F,Qt1)
: ha delle classi delimitate da archi di circonferenza di raggio
Ic
il quale richiede un calcolo iterativo (circa 3/4 volte) in cui la prima approssimazione si può considerare
Qtn=Qt1
. In questo modo tramite il calcolo di Ic possiamo collocare dove ricade nella carta attraverso degli
intervalli
.
Prova di dissipazione
= con la prova CPT è possibile fare una prova che serva a valutare il
coefficiente di consolidazione Ch
, per capire come si comporta il terreno da un punto di vista di dissipazione delle pressioni interstiziali. Supponiamo di avere uno strato di argilla compreso fra due strati di sabbia: si fa avanzare la punta fino allo strato di argilla e si stoppa l'avanzamento e si monitora l'evoluzione di u2 nel tempo in modo da capire come si dissipano le sovrapressioni generate a causa dell'attraversamento dello strato quindi alla rottura del terreno