Obiettivi Formativi

Il corso mira a fornire allo studente conoscenze avanzate sulla progettazione geotecnica delle fondazioni di strutture semplici e complesse e delle opere di sostegno delle terre. Tale obiettivo viene conseguito attraverso la comprensione dell’importanza di una profonda conoscenza delle tecniche realizzative, dei materiali da costruzione e di una adeguata modellazione geotecnica dei problemi applicativi. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite in merito ai principi fondamentali della disciplina per: a) risolvere problemi di interazione terreno-fondazione e terreno-fondazione-sovrastruttura sia nel caso di sistemi di fondazioni superficiali che profonde; b) valutare le implicazioni dei fenomeni di interazione sul dimensionamento geotecnico e strutturale delle opere di fondazione superficiali e profonde ed eseguire le opportune verifiche di sicurezza nei confronti di possibili stati limite ultimi o di esercizio. c) individuare la tipologia di opera di sostegno delle terre più adatta al problema in esame ed eseguire l’analisi ed il progetto dell’opera e dei relativi sistemi di vincolo ai terreni di fondazione. Gli elementi di teoria consentiranno allo studente di identificare, formulare e risolvere problemi utilizzando metodi, tecniche e strumenti aggiornati, in modo da poter affrontare con successo la professione di ingegnere geotecnico. La comprensione degli argomenti è accompagnata dall’uso di linguaggio appropriato e rigoroso, utile a sviluppare la capacità di elaborazione dei concetti con piena autonomia di giudizio, a presentare i risultati e sostenere argomentazioni teoriche su temi applicativi dell'Ingegneria civile, con particolare riferimento a quelli riguardanti le opere e i sistemi geotecnici, e a permettere una sicura ed efficace comunicazione sia con interlocutori esperti nella disciplina che con interlocutori diversa estrazione.

Learning Goals

The course aims to provide advanced knowledge on the geotechnical design of shallow and deep foundations and earth-retaining structures. This is achieved by understanding the need of a proper definition of construction technologies and of a proper geotechnical modelling. At the end of the course the student will be able to apply the acquired knowledge and the understanding of the basic principles of the discipline in order to: • examine soil-foundation and soil-foundation-superstructure interaction problems for both shallow and deep foundations; • estimate the influence of soil-structure interaction on the geotechnical and structural design of both shallow and deep foundations and evaluate the safety against ultimate or serviceability limit states; • detect the proper typology and design earth-retaining structures and ground anchors. Elements of theory will allow the student to identify, formulate and solve problems using up-to-date methods, techniques and tools, in order to successfully address geotechnical problems frequently recurring in professional practice. The understanding of the topics is aimed at developing the ability to process concepts with complete autonomy of judgment and is supported by the learning of an appropriate and rigorous technical language, useful to present the results and to support theoretical arguments on practical issues of geotechnical engineering, with particular reference to foundations and earth-retaining structures, and is aimed also at allowing an effective communication both with interlocutors experienced in the field of soil mechanics and geotechnical engineering and with interlocutors not specialized in this field having a different education background.

Metodi didattici

Il corso viene erogato mediante lezioni frontali (24 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 in modo da stimolare la loro capacità di formulare soluzioni elaborate in autonomia o in gruppo, da acquisire dimestichezza con la presentazione dei loro risultati e da affinare la loro capacità di espressione utilizzando un linguaggio rigoroso. Il confronto tra gli studenti è volto alla loro complessiva maturazione, che va oltre il mero apprendimento della disciplina.

Teaching Methods

The course is delivered through lectures (24 hours) and classroom exercises (24 hours). Lessons are given at the blackboard, frequently stimulating interaction with students. The exercises are carried out by the students under the guidance of the teacher. They represent a fundamental moment of interaction and participation in which teamwork and comparison among different solutions and results are encouraged. During the classroom exercises the students are asked to explain the results they obtained in order to stimulate their ability to formulate solutions developed independently or in groups, to become familiar with the presentation of their results and to refine their ability to express technical information using rigorous language. Dialogue between students is aimed at their personal and professional growth, which goes beyond the mere learning of the subject.

Prerequisiti

Conoscenze di Meccanica delle Terre (natura e composizione dei terreni, condizioni di drenaggio, resistenza e compressibilità dei terreni, analisi del comportamento meccanico attraverso prove geotecniche di laboratorio, tensioni indotte, fondamenti di spinta delle terre), Geotecnica (indagini geotecniche in sito, modalità esecutive di fondazioni superficiali e profonde, teoria della spinta delle terre), conoscenze di Scienza e Tecnica delle Costruzioni (equazioni di equilibrio e di congruenza per la risoluzione dei problemi di meccanica dei continui, stabilità dell’equilibrio, nocciolo centrale di inerzia di una sezione, determinazione delle caratteristiche della sollecitazione nelle strutture intelaiate in c.a. e acciaio e nelle strutture in muratura).

Prerequisites

Basic knowledge in Soil Mechanics, Geotechnical Engineering and Structural Engineering.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento è effettuata attraverso un esame che consta di una prova scritta e di una prova 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 giudizio espresso sulla prova scritta è almeno sufficiente. 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. Nel caso in cui l'esame venisse sostenuto in modalità telematica esso consisterà in una prova orale con svolgimento di qualche esercizio. Per agevolare lo svolgimento dell'esame lo studente è tenuto ad attivare una connessione con due telecamere volte rispettivamente ad inquadrare lo studente che espone e il foglio sul quale scrive. Lo svolgimento degli esercizi può richiedere l'uso di una attrezzatura minima per disegnare (righello, cerchiometro o compasso) e di una calcolatrice scientifica. Agli esercizi seguiranno tre quesiti sugli argomenti di teoria. La valutazione finale dell'esame tiene conto per il 25% della capacità dello studente di risolvere gli esercizi e per il 75% delle risposte ai tre quesiti della prova orale.

Assessment

The level of learning is checked by means of an examination consisting of a written test and an oral test. 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 analyzing 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 allowed to take the oral test if the written test is at least sufficient. The oral test takes place a few days after the written test, usually consisting in the discussion of the written test and in the discussion of at least three topics. It is aimed at evaluating the degree of preparation of the student, the depth of understanding of the topics and the ability to connect them to each other finalizing them to the solution of problems of geotechnical engineering. The methodological rigor and appropriate vocabulary in the presentation of the topics are also assessed. Each of the topics dealt with during the oral test is assessed separately. The final evaluation of the examination takes into account the result of the written test and of the discussion of the three topics of the oral test, weighing for about 25% and 75% of the final mark, respectively. If the exam is taken electronically it will consist of an oral exam with some exercises. To facilitate the performance of the exam, the student is required to activate a connection with two cameras aimed respectively to frame the student who answers and the sheet on which he writes. The exercises may require the use of a minimum equipment to draw and a scientific calculator. After the exercises, the student will be asked to answer to three questions on theoretical topics. The final evaluation of the examination takes into account the capacity shown by the student in solving the exercises and the discussion of the three theoretical topics, weighing for about 25% and 75% of the final mark, respectively.

Programma del Corso

Il corso è suddiviso in tre capitoli che riguardano • le modalità esecutive delle fondazioni superficiali e profonde e delle opere di sostegno rigide e flessibili; • i criteri di analisi e modellazione dei problemi di interazione terreno-fondazione-sovrastruttura nel caso di fondazioni superficiali e profonde; • analisi, modellazione e progetto di varie tipologie di opere di sostegno delle terre rigide e flessibili L'elenco dettagliato degli argomenti trattati è il seguente: MODALITÀ ESECUTIVE DELLE OPERE DI FONDAZIONE E DELLE OPERE DI SOSTEGNO DELLE TERRE Fondazioni superficiali: plinti, travi, graticci di travi, platee Fondazioni profonde: pali gettati in opera, pali prefabbricati, pozzi, cassoni, plinti, travi e platee su pali. Muri di sostegno in c.a. a mensola, muri di sostegno in gabbioni, muri di sostegno in terra rinforzata. Paratie di pali e micropali e palancole metalliche. Sistemi di vincolo ai terreni di fondazione Indicazioni normative INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA Interazione terreno-fondazione superficiale Interazione terreno-fondazione profonda per carichi assiali e trasversali: esame del comportamento del palo singolo e dei gruppi di pali Interazione terreno-fondazione -sovrastruttura OPERE DI SOSTEGNO Teoria della spinta delle terre: teoria di Rankine, soluzioni derivate dall’analisi limite, metodo di Coulomb, effetto delle condizioni di carico, delle condizioni idrauliche e delle azioni sismiche sul regime di spinta. Muri di sostegno: analisi del regime di spinta, verifiche di sicurezza e indicazioni normative. Paratie: analisi del regime di spinta, verifiche di sicurezza e indicazioni normative.

Course Syllabus

COURSE CONTENTS The course contents are subdivided into four chapters which concern with: • technologies and construction works for shallow and deep foundations and earth-retaining structures • analysis and modeling of soil-structure interaction problems (shallow and deep foundations) • analysis, modelling and design of rigid and compliant earth-retaining structures A detailed list of content follows. FOUNDATIONS AND EARTH-RETAINING STRUCTURES CONSRUCTION METHODOLOGIES Shallow foundations: Deep foundations: Concrete retaining walls, Gabion walls, earth-reinforced retaining walls Sheet pile walls Ground anchors Code provisions EARTH-RETAINING STRUCTURES Earth-pressure theory: Rankine theory, limit analysis, Coulomb method (influence of surcharge, hydraulic condition, seismic actions). Concrete gravity retaining walls: evaluation of earth-trust, evaluation of safety against ultimate limit states, code prescriptions Sheet pile walls: evaluation of earth-trust, evaluation of safety against ultimate limit states, code prescriptions