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Risposta tenso-deformativa di una sabbia compattata

Informazioni tesi

  Autore: Eleonora Testani
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2009-10
  Università: Università degli Studi di Cassino
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria civile e ambientale
  Relatore: Giuseppe Modoni
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 194

L’obiettivo del lavoro di tesi svolto è stato quello di chiarire, con l’ausilio di una dettagliata sperimentazione di laboratorio, i caratteri fondamentali del comportamento meccanico dei materiali sabbiosi e di sintetizzare tali osservazioni in opportuni modelli costitutivi. Il lavoro si è così articolato:
• esecuzione di prove triassiali su campioni di sabbia;
• interpretazione e modellazione dei risultati sperimentali ottenuti.
L’apparecchiatura utilizzata per la sperimentazione, condotta presso il laboratorio La.G.S dell’Università di Cassino, è una cella triassiale di tipo Bishop e Wesley, denominata SP2, che consente di effettuare prove triassiali a carico o a deformazione controllata in condizione di totale saturazione su provini cilindrici di 70 mm di diametro e 140 mm di altezza. La SP2 è completamente automatizzata, sia relativamente all’acquisizione dei dati, sia con riferimento al controllo delle prove. Lo stato tenso-deformativo è rilevato da trasduttori ed è trasmesso al sistema di controllo che regola le pressioni. Le recenti modifiche apportate alla cella, consistite nell’istallazione di strumenti per la misura locale degli spostamenti (LDT), hanno permesso di rimuovere dalle misure delle deformazioni assiali una serie di errori sistematici (bedding errors) e di indagare le proprietà del terreno anche a piccoli livelli di deformazione. Gli LDT presentano una precisione di 3*10-3%, di poco superiore al limite di 1*10-3% tra comportamento elastico ed elasto-plastico dei terreni.
Poiché è noto che il comportamento delle sabbie è influenzato dal grado di addensamento e dallo stato tensionale, i quali a loro volta rappresentano, a differenza di quanto accade per le argille, due fattori tra cui non sussiste una relazione univoca, le prove, eseguite sulla sabbia di Fossanova, sono state concepite con l’intento di esaminare il comportamento del materiale nel più ampio intervallo possibile di condizioni sperimentali. Dunque i campioni di sabbia monogranulare sono stati compattati a diversi indici dei vuoti e sottoposti a prove triassiali monotoniche in compressione e in estensione a diverse tensioni efficaci di confinamento.
La fase di inquadramento teorico dei risultati sperimentali ha permesso di sintetizzare i caratteri fondamentali del comportamento tenso-deformativo della sabbia di Fossanova in opportuni modelli costitutivi. A tale scopo si è fatto riferimento a due modelli costitutivi elasto-plastici, basati sulla teoria dello stato critico. Nell’applicazione dei modelli si è trattato il comportamento del terreno a livelli di deformazione medio-alti in termini di deformazioni totali, senza distinzioni tra la componente elastica e plastica. I due modelli utilizzati sono il modello di Muir Wood e il modello di Muir Wood modificato.
I risultati delle simulazioni hanno evidenziato che le modellazioni costitutive adottate riproducono discretamente la dipendenza dall’indice dei vuoti e dallo stato tensionale del terreno.

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Capitolo 1 Introduzione 1 CAPITOLO 1 INTRODUZIONE 1.1 Impiego dei materiali a grana grossa I terreni a grana grossa costituiscono da sempre un’importante risorsa del’ingegneria civile, essendo impiegati nella costruzione di numerose infrastrutture (ad esempio dighe, rilevati stradali, bonifica dei sottofondi). Il loro vasto impiego è dovuto alle ottime proprietà meccaniche di cui essi godono. Infatti i terreni a grana grossa garantiscono con ottime prestazioni le funzioni statiche dei rilevati; la loro elevata permeabilità semplifica la soluzione di numerosi problemi nella gestione delle opere; la deformabilità delle strutture realizzate con questi materiali, rispetto a quelle costruite con conglomerati cementizi, consente di ammortizzare cedimenti differenziali anche rilevanti; essi inoltre, modellandosi, si adattano al territorio anche quando questo presenta una morfologia accidentata; infine sono facilmente reperibili e di conseguenza hanno un costo unitario relativamente basso rispetto ad altri materiali da costruzione. Tuttavia, a causa delle eccellenti proprietà meccaniche, scarsa attenzione è stata dedicata alla loro conoscenza, mentre ci si è affidati, nel campo delle applicazioni, prevalentemente a considerazioni di carattere empirico. I recenti progressi della ricerca hanno reso disponibili tecniche di indagine sperimentale e modelli teorici sempre più sofisticati, capaci di effettuare previsioni sul comportamento meccanico dei terreni molto più accurate che in passato. Tutto ciò ha avuto l’effetto di migliorare l’utilizzo dei materiali, sfruttandone al meglio le prestazioni e riducendo i costi connessi alla realizzazione dei manufatti, e al contempo di favorire affidabili previsioni del grado di sicurezza delle opere a fronte di possibili situazioni limite.

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Parole chiave

anisotropia
argille
compressione
errori sistematici
estensione
legge di flusso
modelli costitutivi
modello elasto-plastico
prove triassiali
resistenza attritiva
rottura
sabbie
simulazioni
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stato critico
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stato tenso-deformativo
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