Obiettivi Formativi

Il corso mira a fornire le conoscenze di base sul comportamento meccanico delle terre e sulle teorie fondamentali per la risoluzione di problemi applicativi. Il corso ha l'obiettivo di mettere lo studente in grado di: a) interpretare le prove di laboratorio per la classificazione delle terre e per la determinazione delle proprietà fisiche e meccaniche, b) di risolvere problemi riguardanti moti di filtrazione nei terreni in condizioni stazionarie e incaso di flusso monodimensionale e bidimensionale, c) di risolvere problemi di consolidazione monodimensionale; d) di eseguire la valutazione della spinta delle terre sulle opere di sostegno e di valutare le condizioni di stabilità di un fronte di scavo in condizioni non drenate, e) di valutare le tensioni indotte in un deposito di terreno dell'applicazione di un carico in superficie, f) di calcolare i cedimenti indotti nel terreno dall'applicazione di un carico sul terreno e la loro evoluzione nel tempo, g) di calcolare il valore del carico applicato sul terreno che produce la formazione di un meccanismo plastico. L'obiettivo complessivo è dunque quello di fornire al lauretao in Ingegneria Civile e dei Sistemi Edilizi gli strumenti per la caratterizzazione dei terreni attraverso l'analisi critica dei dati sperimentali e per la risoluzione di problemi di geotecnica ricorrenti nella prassi professionale mediante l'applicazione di soluzioni teoriche consolidate.

Learning Goals

The course aims to provide a basic knowledge on the mechanical behaviour of soils. The student will be able to understand and interpret laboratory tests and to solve practical problems relative to water seepage and consolidation in soils, to the evaluation of foundation bearing capacity and settlements, and to the evaluation of soil lateral pressures.

Metodi didattici

Lezioni frontali (36 ore) ed esercitazioni in aula (24 ore). Le lezioni sono svolte alla lavagna stimolando frequentemente l'interazione con gli studenti. Le esercitazioni vengono svolte dagli studenti sotto la guida del docente. Esse rappresentano un momento fondamentale di interazione e di partecipazione nel quale è incoraggiato il lavoro di gruppo e il confronto tra i risultati ottenuti. Nel corso delle esercitazioni gli studenti vengono chiamati a turno alla lavagna per illustrare i risultati ottenuti.

Teaching Methods

Lectures (36 hours) and class excercises (24 hours). Lectures are given at the blackboard frequently stimulating interaction with students. The exercises are carried out by the students under the guidance of the professor. They represent a fundamental moment of interaction and participation in which teamwork is encouraged. During the class work the students are called in turn to the blackboard to illustrate the results they obtained.

Prerequisiti

Conoscenze di analisi matematica (concetti di limite, derivata, integrale, equazioni differenziali), conoscenze di fisica (concetti di forze, tensioni, deformazioni, equilibrio); conoscenze di idraulica (carico idraulico, equazione di Bernoulli)

Prerequisites

Basic knowledge in mathematics, physics and hydraulics

Verifiche dell'apprendimento

Prova di esame scritta ed orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di un problema e in generale contempla diversi argomenti trattati durante le lezioni e le esercitazioni. essa è volta a valutare la capacità dello studente di risolvere un problema applicativo, sviluppando la soluzione a partire dalla analisi dei dati, individuando le soluzioni teoriche da applicare e analizzando criticamente i risultati. Le formule e i diagrammi necessari per lo svolgimento della prova vengono forniti insieme al testo del problema . Questo viene letto a voce alta prima dell'inizio della prova, chiarendo eventuali dubbi relativi alla effettiva comprensione dei dati e dei risultati richiesti. La durata della prova scritta è di tre ore durante le quali lo studente lavora in autonomia. La prova scritta è valutata in trentesimi e lo studente è ammesso a sostenere la prova orale se il voto della prova scritta è non inferiore a 16/30. La prova orale è volta a valutare il grado di preparazione dello studente, l'approfondimento degli argomenti, la capacità di collegare le diverse parti del programma. Sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti. La prova orale si svolge dopo pochi giorni dalla prova scritta, consiste generalmente nella discussione della prova scritta e nella formulazione di tre quesiti. La valutazione finale dell'esame tiene conto per il 25% del risultato della prova scritta e per il 75% delle risposte ai tre quesiti della prova orale.

Assessment

Written and oral examination The written test consists in the resolution of a problem and in general includes several topics dealt with during the lessons and exercises. It aims to assess the student’s ability to solve a problem of geotechnical engineering by developing the solution starting from data analysis, identifying the theoretical solutions to be applied and critically analysing the results. The formulae and diagrams necessary for the test are given together with the text of the problem. This is read out loud before the start of the test, clarifying any doubts regarding the actual understanding of the data provided and results required. The duration of the written test is three hours during which the student works independently. The written test is evaluated in 30th and the student is admitted to take the oral test if the mark of the written test is not less than 16/30. The purpose of the oral test is to assess the degree of preparation of the student, the depth of his knowledge of the topics, the ability to connect the different parts of the program. The methodological rigour and language property in the presentation of the topics are also assessed. The oral test takes place a few days after the written test, usually consisting in the discussion of the written test and the formulation of three questions. The final evaluation of the examination takes into account the result of the written test and of the answers to the three questions of the oral test, weighing for about 25% and 75% of the final mark, respectively.

Programma del Corso

Il corso è suddiviso in sei capitoli che riguardano i fenomeni naturali di formazione dei depositi di terreni sedimentari, argomenti di meccanica del continuo necessari per la valutazione dello stato di sforzo e deformazione nei terreni, tenendo conto della loro natura di mezzi porosi multifase, la modellazione teorica del comportamento meccanico e la valutazione sperimentale, mediante prove di laboratorio, dei parametri che governano tale comportamento, i problemi connessi ai moti di filtrazione all'interno dei terreni e infine, le soluzioni teoriche utili per la risoluzioni di problemi applicativi. L'elenco dettagliato degli argomenti trattati è il seguente: 1. NATURA E COSTITUZIONE DELLE TERRE Origine dei terreni, ambiente di deposizione, mineralogia Struttura e interazione tra le fasi Sistemi di classificazione: analisi granulometrica, limiti di Atterberg. 2. STATI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE NELLE TERRE Stati di tensione e deformazione in un continuo (richiami) Elementi di meccanica del continuo per mezzi multifase: principio delle tensioni efficaci Rappresentazione degli stati di tensione e deformazione e della loro evoluzione Calcolo delle tensioni in condizioni litostatiche – fenomeni di capillarità. 3.MODELLAZIONE DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DELLE TERRE Il modello di mezzo elastico Il modello di mezzo plastico perfetto ed elasto-plastico incrudente Criteri di resistenza Condizioni drenate e condizioni non drenate. 4. COMPORTAMENTO MECCANICO E DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI Prove di Laboratorio Compressibilità dei depositi naturali in condizioni monodimensionali Resistenza al taglio in termini di tensioni efficaci Resistenza al taglio in termini di tensioni totali Caratteristiche di deformabilità. 5.PERMEABILITÀ E MOTI DI FILTRAZIONE Richiami di idraulica: carico idraulico, gradiente idraulico, portata e velocità di filtrazione Moti di filtrazione in regime stazionario: equazione di governo, soluzioni disponibili, moti di filtrazione monodimensionali e moti di filtrazione piani, effetti della filtrazione sullo stato tensionale e sifonamento Moti di filtrazione in regime vario: Teoria della consolidazione, soluzione in condizioni di flusso e deformazione monodimensionale, cedimenti di consolidazione e cedimenti secondari. 6.INTRODUZIONE A PROBLEMI APPLICATIVI Stati di equilibrio limite, teoria di Rankine: tensioni attive e passive Resistenza ai carichi superficiali Tensioni indotte dai carichi superficiali e calcolo dei cedimenti.

Course Syllabus

The course is divided into six chapters dealing with the natural phenomena of deposition of sedimentary soils, topics of continuous mechanics necessary for the evaluation of the state of stress and deformation in soils, taking into account their nature as multiphase porous media, the theoretical modelling of mechanical behaviour and the experimental evaluation, by laboratory tests, of the parameters governing this behaviour, problems related to the seepage of water through soil and finally, theoretical solutions useful for the resolution of practical problems. The list of the topics dealt with in the course is the following: 1. Soil nature, Classification and identification properties of soils 2. Stresses and strains in soils 3. Elasticity, plasticity and yielding 4.Laboratory testing of soils 5. Flow of water in soils and one-dimensional consolidation 6. Lateral earth pressure, Bearing capacity of footings and settlement analysis