- Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) “La prova Triassiale Ciclica: teoria ed applicazioni di laboratorio”

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1 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) “La prova Triassiale Ciclica: teoria ed applicazioni di laboratorio” Tesi di Laurea Triennale in Geotecnologie Relatore: Prof. Luigi Carmignani Candidato: Gianni Benucci Correlatore: Dott. Marco Iannini Anno Accademico 2010/2011

2 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Obiettivi Prova Triassiale Ciclica: principi teorici campi di applicazione Applicazioni pratiche in contesti differenti: Liquefazione in terreni incoerenti Decadimento dei parametri elastici in terreni coesivi.

3 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Indagini di Laboratorio – prove Dinamiche e Cicliche Principali prove dinamiche e cicliche di laboratorio ( Lanzo 2011)

4 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) La Prova Triassiale Ciclica Ciclo di isteresi nella prova triassiale ciclica. (da Corso Formazione Direz. Laboratorio Geotecnico, Iannini 2011)

5 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Modalità di esecuzione della prova In controllo di carico: Carico assiale costante Misuro le deformazioni In controllo di deformazione: Le deformazioni sono costanti Misuro lo sforzo assiale Esistono due norme, pubblicate dall’ASTM (American Society for Testing and Materials), che regolano l’esecuzione delle prove : ASTM D 5311 – 92  procedura standard per la determinazione del potenziale di liquefazione ASTM D 3999 – 91  procedura standard per la determinazione del modulo di deformazione (E o G) e del fattore di Smorzamento (D)

6 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) i cicli di isteresi: - curve sforzi – deformazioni - Modulo di Young E - Modulo di Taglio G - Fattore di Smorzamento D La prova Triassiale Ciclica consente di svolgere indagini utili a determinare: La Prova Triassiale Ciclica il potenziale di liquefazione in terreni incoerenti saturi

7 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Il fenomeno della Liquefazione “La Liquefazione è un fenomeno che determina la drastica riduzione di resistenza e rigidezza di un terreno incoerente saturo per effetto di un evento sismico o di qualsiasi altro evento dinamico” Liquefazione in prove triassiali cicliche. (da Corso Formazione Direz. Laboratorio Geotecnico, Iannini 2011)

8 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Il ciclo di isteresi Nella Prova Triassiale Ciclica (in controllo di carico):  applicazione del carico assiale ciclico (Δq)  misurazione della deformazione assiale (ε)  calcolo il modulo di Young (E) Attraverso il Coefficiente di Poisson è possibile correlare i parametri E (modulo di Young) e G (modulo di Taglio) che giacciono sui rispettivi piani, con l’equazione: Il Modulo di Young (E) è la tangente alla porzione elastica del ciclo di isteresi nel piano (q - ε). Esiste una correlazione tra i piani (q - ε) e ( τ – γ)

9 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) _ _ G W ΔWΔW I parametri ottenibili dal ciclo di isteresi

10 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) I parametri ottenibili dal ciclo di isteresi

11 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Strumentazione di prova Pistone di carico elettropneumatico Apparecchio Triassiale Ciclico Dynatriax in dotazione al CGT.

12 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Applicazioni di laboratorio: liquefazione materiale granulare

13 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Applicazioni di laboratorio: liquefazione materiale granulare Parametri di prova (ASTM D5311 – 92 ): Prova in controllo di carico Forza assiale applicata = 75N Ampiezza picco-picco = 150N Frequenza di prova = 0,250 Hz Forma d’onda = sinusoidale Condizioni non drenate

14 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Applicazioni di laboratorio: liquefazione materiale granulare

15 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Applicazioni di laboratorio: liquefazione materiale granulare Ru = Δu/δc Liquefazione

16 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Conclusioni – Liquefazione materiale granulare Dalla prova svolta, è emerso come il materiale abbia raggiunto la liquefazione dopo circa 10-15 cicli di isteresi applicati, in relazione ai valori di sollecitazioni impostati. Sono necessari ulteriori approfondimenti per poter determinare con certezza le variabili che influenzano la liquefazione di un materiale granulare saturo. Si può però affermare con il supporto della letteratura di riferimento, che il potenziale di liquefazione di un materiale incoerente dipende sia dalle caratteristiche intrinseche (granulometria, densità relativa e drenaggio) che dalla tipologia di onda elastica applicata (ampiezza, n° di cicli).

17 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Applicazioni di laboratorio:decadimento dei parametri dinamici mater. coesivo

18 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Parametri di prova: Prova in controllo di carico N° 5 fasi cicliche con differenti carichi assiali ed ampiezze picco-picco (ASTM D 3999-91): Forza assiale 80 N ; Ampiezza picco-picco 160 N Forza assiale 100 N ; Ampiezza picco-picco 200 N Forza assiale 120 N ; Ampiezza picco-picco 240 N Forza assiale 150 N ; Ampiezza picco-picco 300 N Forza assiale 200 N ; Ampiezza picco-picco 400 N Frequenza di prova = 0,250 Hz Forma d’onda = sinusoidale N° 40 cicli per fase ciclica Applicazioni di laboratorio:decadimento dei parametri dinamici mater. coesivo

19 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Fase ciclica n°1 F = 80N Fase ciclica n°5 F = 200N Applicazioni di laboratorio:decadimento dei parametri dinamici mater. coesivo

20 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) D G Applicazioni di laboratorio:decadimento dei parametri dinamici mater. coesivo

21 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Conclusioni – decadimento dei parametri dinamici materiale coesivo La prova svolta, ha evidenziato come con l’aumentare del carico assiale applicato vi sia stata una graduale variazione delle proprietà elastiche del materiale, con dissipazioni sempre maggiori di energia. Questo comportamento marcatamente non lineare viene descritto da due parametri: il Modulo di Taglio (G) il fattore di Smorzamento (D) Con l’aumentare del livello deformativo, c’è stata una diminuzione graduale del modulo di Taglio G, ed un aumento del fattore di Smorzamento D.

22 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) Vantaggi della prova Triassiale Ciclica: possibilità di controllare separatamente pressione di cella δ r e lo sforzo assiale δ a possibilità di controllare le variazioni dei parametri elastici durante la prova, quali Modulo di Young, di Taglio e lo Smorzamento possibilità di scegliere la modalità di esecuzione della prova - controllo di carico - controllo di deformazione Limitazioni della prova Triassiale Ciclica : non corrispondenza tra il piano di taglio imposto in prova e quello su cui agiscono le tensioni di taglio in sito non è possibile controllare la direzione delle tensioni principali Conclusioni

23 http://www.geotecnologie.unisi.it - Via Vetri Vecchi 34, 52027 - San Giovanni Valdarno (AR) … grazie per l’attenzione!