Lezione 00 – Introduzione - Geotecnica e Ingegneria

Corso di Laurea a ciclo Unico in Ingegneria Edile‐Architettura
Geotecnica e Laboratorio
INTRO U ION A CORSO
INTRODUZIONE AL CORSO
Prof Ing Marco Favaretti
Prof. Ing. Marco Favaretti
e‐mail: marco.favaretti@unipd.it
website: www.marcofavaretti.net
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Mario Salvadori ‐ “Perché
Mario Salvadori
Perché gli edifici stanno in piedi
gli edifici stanno in piedi”
M. Levy, M. Salvadori ‐ “Perché gli edifici cadono”
M. Levy, M. Salvadori
y,
‐ “Perché la terra trema”
C ll
Collana “Strumenti Bompiani”
“St
ti B
i i”
2
Architetti e ingegneri
g g
Sebbene le p
parti funzionali e q
quelle strutturali dell'architettura
svolgano solitamente ruoli separati, la struttura è sempre stata parte
dell'architettura.
Ciò è, prima di tutto, inevitabile: la struttura obbedisce alle leggi della
natura
t
e non può
ò soddisfare
ddi f
solo
l i desideri
d id i degli
d li architetti;
hit tti poii la
l
struttura, anche se necessaria, è spesso invisibile e non sembra
contribuire all'architettura che sostiene; per l'architetto la struttura è
come ll'avvocato
avvocato per ll'accusato:
accusato: un male necessario.
necessario
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Architetti e ingegneri
La struttura inoltre è un costo; anche se non lo è veramente in
rapporto al resto dell'edificio, è pur sempre costosa.
Nella maggioranza dei casi, la struttura incide da 1/4 a 1/5 sui costi
complessivi, ma nel caso di un ponte o di un grande spazio coperto,
può crescere fino a diventare il costo principale.
principale
La struttura è tra le principali fonti di discussione tra gli architetti e
gli ingegneri strutturisti.
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Architetti e ingegneri
Oggi, un bravo architetto deve possedere una conoscenza ampia e
generale: deve controllare la distribuzione degli spazi, conoscere
le tecniche di costruzione,
costruzione gli impianti elettrici e meccanici,
meccanici ma
deve anche possedere nozioni di finanza, di gestione immobiliare,
di psicologia e di sociologia.
Inoltre, l'architetto è un artista, è cioè in grado di esprimersi sul
piano estetico; deve conoscere tante specialità che spesso si dice
che non sa nulla di tutto.
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Architetti e ingegneri
L'ingegnere è un pragmatico, sia per educazione che per
formazione mentale. È un esperto
p
in alcuni aspetti
p
specifici
p
dell'ingegneria, ma solo in quegli aspetti.
Oggi non vi sono soltanto gli ingegneri strutturisti, vi sono anche
ingegneri strutturisti specializzati nell'uso del calcestruzzo, o nella
progettazione di cupole in calcestruzzo,
calcestruzzo o addirittura nella
progettazione di cupole in calcestruzzo di tipo particolare.
Non dovrebbe dunque sorprenderci che dell
dell'ingegnere
ingegnere si dica
che sa tutto di niente!
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Architetti e ingegneri
Non sorprende quindi che queste due personalità si scontrino;
deve considerarsi fortunato quel cliente il cui architetto capisce la
struttura e il cui ingegnere strutturista apprezza l'estetica
dell'architettura; alla fine è l'architetto il leader del gruppo di
progettazione, e saranno sue la responsabilità e la gloria del
progetto.
L'ingegnere
g g
strutturista ne è un supporto
pp
indispensabile;
p
; si dice
che uno dei principali motivi del suo lavoro è che può fare per un
solo
l dollaro
d ll
quello
ll che
h glili altri
l i fanno
f
per due.
d
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IDROGRAFIA
Settore culturale che si occupa della descrizione delle acque
marine e continentali, rappresentandole con carte che indicano
la localizzazione dei corsi d’acqua,
q , dei laghi,
g , dei mari,, la forma
delle coste, il rilievo dei fondi marini, la direzione delle correnti
marine.
GEOLOGIA
Scienza della Terra che ha per oggetto lo studio della
costituzione, struttura ed evoluzione della crosta terrestre, e dei
meccanismi e delle cause che determinano tale evoluzione.
GEOMORFOLOGIA
Settore culturale
l
l della
d ll geografia
f fisica
f
e della
d ll geologia
l
che
h ha
h
per oggetto lo studio del rilievo terrestre, delle sue forme e
modificazioni della sua evoluzione e delle cause che le
modificazioni,
determinano.
8
9
10
IDROLOGIA
Settore culturale che ha per oggetto lo studio delle precipitazioni
Settore culturale che ha per oggetto lo studio delle precipitazioni meteoriche che raggiungono la superficie terrestre, in parte ruscellano, in parte evapotraspirano
, p
p
p
o penetrano nel sottosuolo, p
,
infiltrandosi più o meno profondamente in esso (ciclo dell’acqua). L’idrologia consente la determinazione razionale dei parametri idrologici (portata di piena, volume di deflusso, ecc.) essenziali per il dimensionamento delle opere idrauliche. Le elaborazioni idrologiche si suddividono in deterministiche e statistiche. Le prime descrivono attraverso relazioni logico‐matema‐
p
g
tiche, interpretanti i fenomeni fisici, gli effetti di eventi meteorici (reali ed ipotetici) sulle condizioni di deflusso dei corsi d’acqua. Le seconde, di impiego più ampio delle altre, consentono di determi‐
d d
ù
d ll l
d d
nare la probabilità (rischio idraulico) che nel futuro possa verificarsi un evento più gravoso di quanto previsto in sede di progetto
un evento più gravoso di quanto previsto in sede di progetto.
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IDROGEOLOGIA
Settore culturale che studia gli aspetti geologici dell’idrologia.
Più specificamente il termine “idrogeologia” è riferito allo studio
delle acque sotterranee con particolare riguardo all’influenza che
l’ambiente geologico ha sul loro accumulo e sulle modalità di
circolazione.
L’Idrogeologia si occupa dei seguenti temi: le acque sotterranee e le
loro p
proprietà
p
fisico‐chimiche;; le caratteristiche dei terreni e delle
rocce in rapporto alle acque in condizioni statiche e dinamiche
(porosità, grado di fatturazione, permeabilità, modalità di flusso); le
f ld acquifere
falde
f
sotterranee (freatiche,
(f
h artesiane, risalienti);
l
) la
l
temperatura delle acque sotterranee; la geochimica delle acqua
sotterranee; ll’alimentazione
alimentazione delle falde acquifere; le ricerche
d’acqua e l’emungimento delle falde.
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GEOLOGIA APPLICATA
campo culturale avente per oggetto i rapporti tra realtà geologica e
le attività pratiche dell’uomo che in qualche modo con essa
interferiscono.
GEOTECNICA
Disciplina dell’ingegneria che studia su basi fisico‐matematiche il
comportamento dei mezzi naturali e/o artificiali, costituiti da terreni
o rocce,
rocce quando siano soggetti ad azioni esterne ed a modifiche
delle condizioni al contorno. La geotecnica comprende quindi quel
complesso
p
di discipline,
p , metodologie
g e tecnologie
g necessarie p
per lo
studio e la realizzazione di opere che interessano formazioni naturali
di rocce sciolte o lapidee (fondazioni di edifici, scavi a cielo aperto
ed
d in sotterraneo, opere di
d sostegno, interventi di
d stabilizzazione
bl
e/o
/
difesa dalle frane, recupero del territorio) o di opere costituite esse
stesse da tali materiali (rilevati,
(rilevati dighe,
dighe argini,
argini fondazioni stradali).
stradali)
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INGEGNERIA GEOTECNICA CAMPI DI
INGEGNERIA GEOTECNICA ‐
CAMPI DI ATTIVITA
ATTIVITA’
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INTRODUZIONE AI PROBLEMI DELL’INGEGNERIA GEOTECNICA
PROPRIETA’ INDICI E CLASSIFICAZIONE DELLE TERRE. Definizioni di base. Relazioni tra fasi solida, liquida e gassosa. Tessitura e forma. Distribuzione granulometrica. Limiti di Atterberg. Sistemi di classificazione.
CARATTERISTICHE GEOLOGICHE DEI TERRENI. Composizione, formazione e tipo dei terreni. Minerali argillosi. Forze di superficie. Acqua adsorbita. Struttura. Attività.
COMPATTAZIONE DELLE TERRE. Compattazione delle terre a grana fine e grossa. Proprietà geotecniche delle terre compattate. Prove di laboratorio. Prove di controllo in situ
Prove di controllo in situ.
L’ACQUA NEL TERRENO. Capillarità. Falde freatiche e artesiane. Zona vadosa. Fenomeni di ritiro e rigonfiamento Tensioni totali efficaci e neutre Relazioni
Fenomeni di ritiro e rigonfiamento. Tensioni totali, efficaci e neutre. Relazioni tra tensioni orizzontali e verticali.
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MOTI DI FILTRAZIONE DI ACQUA NEL TERRENO. Legge di Darcy. Misura del coefficiente di permeabilità con prove in situ e in laboratorio Moti di
coefficiente di permeabilità con prove in situ e in laboratorio. Moti di filtrazione mono‐ e bi‐dimensionali. Forza di filtrazione. Sifonamento. Liquefazione.
COMPRESSIBILITA’ DELLE TERRE. Storia tensionale. Tensione di preconsolidazione. Terreni normal‐e sovra‐consolidati. Prove di consolidazione monodimensionale. Componenti e calcolo del cedimento. Determinazione in situ dei parametri di compressibilità.
TEMPO DI CONSOLIDAZIONE. Il processo di consolidazione. Teoria della consolidazione monodimensionale di Terzaghi. Determinazione del coefficiente di consolidazione e di permeabilità. Compressione secondaria.
p
p
DISTRIBUZIONE DELLE TENSIONI E ANALISI DEL CEDIMENTO. Cedimento di una fondazione superficiale Distribuzione delle tensioni nel sottosuolo
una fondazione superficiale. Distribuzione delle tensioni nel sottosuolo. Cedimento immediato. Cedimento di consolidazione primaria e di compressione secondaria.
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CERCHIO DI MOHR, CRITERI DI ROTTURA, PROVE DI RESISTENZA. Stato di tensione in un punto Relazioni tensioni‐deformazioni e criteri di rottura Il
tensione in un punto. Relazioni tensioni‐deformazioni e criteri di rottura. Il criterio di rottura di Mohr‐Coulomb. Prove di laboratorio per la determinazione della resistenza al taglio delle terre.
RESISTENZA AL TAGLIO DELLE TERRE. Comportamento delle sabbie in condizioni drenate e delle argille in condizioni drenate e non drenate. Fattori che influenzano la resistenza al taglio delle sabbie e delle argille. Prove in situ. Coefficiente di spinta a riposo. Parametri della pressione dei pori. Resistenza residua.
FONDAZIONI SUPERFICIALI E PROFONDE. Capacità portante e cedimenti di fondazioni superficiali isolate, continue e a platea. Tipologie di palo. Capacità p
,
p
p g
p
p
portante di pali caricati verticalmente.
OPERE DI
OPERE
DI SOSTEGNO.
SOSTEGNO Teorie delle spinte laterali delle terre. Stabilità di muri di Teorie delle spinte laterali delle terre Stabilità di muri di
sostegno rigidi e flessibili. Scavi sbadacchiati.
CENNI SULLA STABILITA’ DEI PENDII
CENNI SULLA STABILITA’ DEI PENDII.
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TESTO DI RIFERIMENTO
•
C l b P & C ll lli F. (2004): “Elementi di Geotecnica”, Zanichelli Editore
Colombo P. & Colleselli
F (2004) “El
ti di G t i ” Z i h lli Edit
TESTI CONSIGLIATI
TESTI CONSIGLIATI
•
Tonni L. & Gottardi G. (2010): “Esercizi di Geotecnica”, Esculapio
•
,
W.D. & Sheahan T.C. (2011): “An Introduction
(
)
to Geotechnical Engineering”, g
g,
Holtz. R.D., Kovacs
Pearson.
•
Budhu M. (2007): “Soil Mechanics and Foundations”, John Wiley & Sons, Inc..
TESTI DI CONSULTAZIONE PROFESSIONALE
•
Rossini L De Deo M.: “Pali di Fondazione”, DEI, Tipografia del Genio Civile
Rossini L., De Deo
M “Pali di Fondazione” DEI Tipografia del Genio Civile
•
Rabuffetti A.S.: “Manuale di progettazione geotecnica”, DEI, Tipografia del Genio Civile
•
Rabuffetti A.S.: A S : “Manuale
Manuale di Geotecnica avanzata
di Geotecnica avanzata”, DEI, Tipografia del Genio Civile
DEI Tipografia del Genio Civile
•
Rabuffetti A.S.: “Fondazioni superficiali”, DEI, Tipografia del Genio Civile
•
Mancina M., Nori R, Iasiello P. “Progetti e calcolo di geotecnica in excel”, voll. 1 e 2, , DEI, Tipografia del Genio Civile
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