Obiettivi Formativi

Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire allo studente consolidate soluzioni teoriche e pratiche per affrontare problemi di analisi e progetto: delle opere di fondazione delle opere di sostegno delle terre di interventi di consolidamento di fondazioni di strutture esistenti. OF1 (Conoscenza e Comprensione): Tale obiettivo viene conseguito attraverso la comprensione dell’importanza di definire affidabili modelli di sottosuolo e di interazione opera-terreno per effettuare previsioni attendibili del comportamento in esercizio e dei margini di sicurezza delle opere di fondazione e delle opere di sostegno. OF2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione): Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite in merito ai principi fondamentali della disciplina per: individuare le modalità e le tecnologie esecutive più adatte alla realizzazione di opere di fondazione e di opere di sostegno dei terreni; definire i modelli geotecnici di sottosuolo da utilizzare nelle analisi delle condizioni di esercizio e nelle valutazioni dei margini di sicurezza delle fondazioni superficiali e profonde e delle opere di sostegno; risolvere problemi riguardanti la valutazione del carico limite delle fondazioni superficiali e la stima dei cedimenti e delle distorsioni attese in esercizio; risolvere problemi riguardanti la valutazione del carico limite di fondazioni profonde soggette a carichi assiali o trasversali all’asse; risolvere problemi riguardanti la determinazione della spinta agente sulle opere di sostegno e la valutazione dei margini di sicurezza dell’opera rispetto a condizioni ultime. OF3 (Autonomia di giudizio): 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. OF4 (Abilità comunicative): 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 geotecnica, con particolare riferimento a quelli riguardanti le fondazioni e le opere di sostegno, e a permettere una sicura ed efficace comunicazione sia con interlocutori esperti nella disciplina che con interlocutori diversa estrazione. OF5 (Capacità di apprendimento): Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi tramite la consultazione di testi e pubblicazioni del settore delle Fondazioni.

Learning Goals

The course aims to provide well-established theoretical and practical solutions to be adopted in the design procedures of: foundations; earth-retaining structures; retrofitting of the foundations of existing structures. OF1 (Knowledge and understanding): This is achieved by understanding the need of a proper definition of sub-soil models and of soil-foundation models, in order to achieve reliable predictions of the actual performance of soil-foundation systems and of their safety against ultimate limit states. OF2 (Ability to apply knowledge and understanding): 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: detect the more reliable procedures and the proper construction technologies of foundations and earth-retaining structures; define the numerical models to be used in the analyses devoted to check the serviceability and the ultimate limit states of foundations and earth-retaining structures; estimate the bearing capacity and the settlements of shallow foundations; estimate the bearing capacity of deep foundations subjected to vertical and transversal loads; estimate the soil thrust acting on retaining structures and their safety against ultimate limit states. OF3 (Autonomy of judgment): 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 OF4 (Communication skills): 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. OF5 (Learning skills): The student must be able to update himself by consulting texts and publications from the Foundations sector.

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. Discussion among students is aimed at their personal and professional growth, which goes beyond the mere learning of the subject.

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), conoscenze di meccanica delle terre  e dei  più comuni mezzi di indagine geotecnica di sito e di laboratorio (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, perforazioni di sondaggio, campionamento, prove e misure geotecniche in sito), conoscenze di Scienza 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).

Prerequisites

Basic knowledge in mathematics, physics and hydraulics, soil mechanics and continuum mechanics, geotechnical surveys, laboratory tests and site investigation procedures and technologies.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento è effettuata attraverso verifiche durante il corso (prove in itinere) ed un esame finale. Durante il corso si effettuano almeno due verifiche che prevedono la risoluzione di esercizi e quesiti a risposta aperta e/o multipla con valutazione in trentesimi per ciascun esercizio e quesito. La durata delle verifiche varia da uno a due ore. La valutazione finale della singola verifica è calcolata come media pesata delle valutazioni di ciascun esercizio e quesito. La mancata partecipazione ad una delle verifiche effettuate durante il corso automaticamente prevederà l’assegnazione di un punteggio pari a zero trentesimi. A fine corso ad ogni studente verrà assegnato una valutazione complessiva (valida per l’anno accademico in cui essa è stata conseguita) pari alla media pesata dei risultati di tutte le verifiche effettuate. L’esame finale consiste in una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di uno o più problemi 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 due o tre ore durante le quali lo studente lavora in autonomia. La prova scritta è valutata in trentesimi utilizzando, nel caso di prova con più problemi, una media pesata delle single valutazioni. La valutazione della prova scritta è valida per l’anno accademico in cui è stata conseguita. Sono dispensati dalla prova scritta gli studenti che hanno ricevuto una valutazione media maggiore o uguale a 18/30 nelle verifiche effettuate durante il corso. La dispensa dalla prova scritta vale per l’anno accademico in cui essa è stata conseguita. Lo studente è ammesso a sostenere la prova orale se la valutazione della prova scritta, o la valutazione complessiva delle verifiche in corso, è ritenuta almeno sufficiente. L’ammissione alla prova orale è valida per l’anno accademico in corso. La prova orale verterà su tutti gli argomenti del programma ed 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 due o tre quesiti. Se ritenuto necessario, durante la prova orale lo studente sarà chiamato a risolvere alcuni esercizi pratici che possono richiedere l'uso di una attrezzatura minima per disegnare (righello, cerchiometro o compasso) e di una calcolatrice scientifica. La valutazione dell’esame finale tiene conto per il 30% circa del risultato della prova scritta o delle verifiche e per il 70% circa delle risposte ai quesiti della prova orale.

Assessment

The level of learning is checked by means of ongoing tests (written audits) during the course and a final examination. Written audits (at least two with evaluation in thirtieths, with duration ranging from two to three hours) consist in resolution of exercises and open or multiple-choice questions. The evaluation of the single written audits is calculated weighing the evaluations of each exercise and question. Zero score will be assigned if the student will not attend the test. At the end of the course, the overall evaluation of the written audits (which is valid for the whole academic year) will be obtained as a weighted average of the results obtained in each single audit. The final examination consists of a written and oral test. The written test consists in the resolution of a problem and generally it 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 range between two and three hours during which the student works independently. The written test is evaluated in 30th using, in case of more than one problem, a weighted average of the single evaluation. The written test passed by the student are valid for the whole academic year. The written test is omitted for students with an overall evaluation of the written audits (ongoing tests) greater or equal to 18/30. This exemption is valid for the academic year. The student is allowed to take the oral test if the evaluation of written test (or the overall e valuation of the ongoing tests) is at least sufficient. The admission to the oral test is valid for the whole academic year. The oral test concern with all the contents of the course and takes place a few days after the written test. It usually consisting in the discussion of the written test and in the discussion of at least two or 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. If necessary, some exercises can be required to the student during the oral test. The exercises may require the use of a minimum equipment to draw and a scientific calculator. 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 30% and 70% of the final mark, respectively.

Programma del Corso

Il corso è suddiviso in quattro capitoli che riguardano: • le modalità esecutive delle fondazioni superficiali e le soluzioni teoriche per la valutazione del loro comportamento in esercizio e dei margini di sicurezza rispetto a condizioni ultime; • le modalità esecutive delle fondazioni profonde e le soluzioni teoriche per la valutazione dei margini di sicurezza rispetto a condizioni ultime in presenza di carichi assiali e di carichi trasversali all’asse; • le modalità esecutive delle opere di sostegno a gravità, la valutazione del regime di spinta e la valutazione dei margini di sicurezza rispetto a condizioni ultime • valutazione dell’interazione terreno-fondazione-sovrastruttura L'elenco degli argomenti trattati è il seguente: FONDAZIONI SUPERFICIALI Tipologie di fondazioni superficiali modalità esecutive Possibili stati limite ultimi e di esercizio Valutazione del carico limite e verifiche di sicurezza Calcolo dei cedimenti e loro decorso nel tempo e verifiche di sicurezza Interazione terreno-struttura Criteri di progetto Indicazioni normative FONDAZIONI PROFONDE Tipologie di fondazioni profonde e modalità esecutive Mobilitazione della resistenza ai carichi assiali e trasversali Possibili stati limite ultimi e di esercizio Elementi per l’analisi dell’interazione tra i pali soggetti a carichi assiali e trasversali Analisi delle condizioni di stabilità in presenza di carichi verticali e verifiche di sicurezza Analisi delle condizioni di stabilità in presenza di carichi orizzontali e verifiche di sicurezza Interazione terreno-struttura Criteri di progetto Indicazioni normative OPERE DI SOSTEGNO Classificazione delle opere di sostegno e modalità esecutive Possibili stati limite ultimi e di esercizio Teoria della spinta delle terre Analisi delle condizioni di stabilità e verifiche di sicurezza Criteri di progetto Indicazioni normative Il programma dettagliato del corso è reso disponibile dal docente tra il materiale di riferimento per il corso.

Course Syllabus

The course contents are subdivided into four chapters which concern with: • technologies and construction works of shallow foundations and theoretical approaches for the evaluation of the safety against ultimate and serviceability limit states • technologies and construction works of deep foundations and theoretical approaches for the evaluation of the safety against ultimate limit states under vertical and horizontal loads • technologies and construction works of earth-retaining structures, evaluation of the active and passive pressures, theoretical approaches for the evaluation of the safety against ultimate limit states • the soil-foundation-superstructure A list of content follows. SITE INVESTIGATION Procedures and planning of geotechnical surveys Boreholes and soil sampling Static and dynamic penetration tests, vane test, dilatometer Machetti Test Groundwater measurements, piezometers SHALLOW FOUNDATIONS Typologies and construction procedures Ultimate and serviceability limit states Evaluation of bearing capacity and valuation of the safety against ultimate limit states Evaluation of foundation settlements and time-history and valuation of the safety against serviceability limit states Soil-structure interaction Design criteria Code provisions DEEP FOUNDATIONS Typologies and construction procedures Load-transfer mechanism under vertical and horizontal loads Ultimate and serviceability limit states Pile-pile interactions under vertical and horizontal loads Bearing capacity under vertical loads and evaluation of the safety against ultimate limit states Bearing capacity under horizontal loads and evaluation of the safety against ultimate limit states Soil-structure interaction Design criteria Code provisions EARTH RETAINING STRUCTURES Typologies and construction procedures Ultimate and serviceability limit states Earth-pressure theory Evaluation of the safety against ultimate limit states Design criteria Code provisions A detailed list of subjects is provided to the student