Obiettivi Formativi

L'obiettivo del corso di Geotecnica è quello di fornire allo studente di Ingegneria Civile e dei Sistemi Edilizi le conoscenze di base sui metodi sulle tecnologie e sugli strumenti per le indagini geotecniche in sito, gli strumenti per la definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo, attraverso l'analisi critica dei dati sperimentali di sito e di laboratorio, e consolidate soluzioni teoriche per affrontare i problemi di analisi e progetto delle opere di fondazione e delle opere di sostegno delle terre. Tale obiettivo viene conseguito attraverso la comprensione dell’importanza delle indagini in sito come elemento complementare a quelle di laboratorio, della necessità di una accurata definizione dei modelli di sottosuolo al fine di pervenire ad una affidabile previsione del comportamento in esercizio e dei margini di sicurezza delle opere di fondazione e delle opere di sostegno. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite in merito ai principi fondamentali della disciplina per: a) pianificare una intera campagna di indagini geotecniche in sito e, attraverso l’interpretazione dei risultati,pervenire alla caratterizzazione geotecnica dei terreni interagenti con le tipiche opere dell’ingegneria civile; b) pianificare ed interpretare i risultati di prove e misure geotecniche in sito volte al controllo in corso d’opera ed al monitoraggio dei siti da costruzione e dei principali sistemi geotecnici; c) individuare le modalità e le tecnologie esecutive più adatte alla realizzazione di opere di fondazione e di opere di sostegno a gravità interagenti con depositi di terreni sciolti; d) definire i modelli geotecnici di sottosuolo da utilizzare nelle analisi delle condizioni di esercizio e nelle analisi mirate alla valutazione dei margini di sicurezza delle fondazioni superficiali e profonde e delle opere di sostegno a gravità; e) risolvere problemi riguardanti la valutazione del carico limite delle fondazioni superficiali e la stima dei cedimenti e delle distorsioni attese in esercizio; f) risolvere problemi riguardanti la valutazione del carico limite di fondazioni profonde soggette a carichi assiali o trasversali all’asse; g) risolvere problemi riguardanti la determinazione della spinta agente sulle opere di sostegno a gravità e la valutazione dei margini di sicurezza dell’opera rispetto a condizioni ultime. 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. 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-edile, 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 “Geotechnic” aims to provide the basic knowledge on the procedures, technologies and instrumentations to be used for site investigations, the basic knowledge on the procedures for a proper definition of geotechnical soil models to be used for design purposes and, finally, well-established theoretical and practical solutions to be adopted in the design procedures of shallow and deep foundations and earth-retaining structures. 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 earth-retaining structures and of their safety against ultimate limit states. 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: •              plan an in situ geotechnical survey, interpret field and in-situ test results in order to achieve the mechanical characterization of foundation soils and of soil which interact with the most common structures of civil engineering; •              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 shallow and deep foundations; •              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 safety against ultimate limit states of earth-retaining structures. 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 prevede un impegno in aula di 48 ore e 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 e sono finalizzate all’acquisizione delle conoscenze sul comportamento delle opere e dei sistemi geotecnici. Le esercitazioni vengono svolte sotto la guida del docente. Esse sono finalizzate ad applicare le conoscenze acquisite e 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 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. ​​​​​​​

Teaching Methods

The course consists of 48 hours of classroom activities and is delivered through lectures (24 hours) and guided exercises with teacher support (24 hours). Lectures in the classroom are given at the blackboard, frequently stimulating interaction with students and are aimed to provide basic knowledge on the behaviour of geotechnical systems. The exercises are carried out by the students under the guidance of the teacher. They are aimed to apply the acquired knowledge to simple problems. Classroom exercises 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.

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 (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), 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 laboratory tests.

Verifiche dell'apprendimento

Le modalità di verifica descritte nel seguito valgono sia per gli studenti frequentanti che per quelli non frequentanti. La verifica dell’apprendimento è effettuata attraverso un esame che consta di una prova scritta e di una successiva 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. La durata della prova scritta è di tre ore durante le quali lo studente lavora in autonomia. Le formule e i diagrammi necessari per lo svolgimento della prova vengono forniti insieme al testo del problema. La prova scritta è valutata in trentesimi, ha validità per l’appello corrente e lo studente è ammesso a sostenere la prova orale se il giudizio espresso sulla prova scritta supera 15/30. La prova orale si svolge dopo pochi giorni dalla prova scritta, consiste generalmente nella discussione della prova scritta e nella formulazione di almeno tre quesiti, ciascuno valutato in trentesimi. La prova orale è volta a verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso. Sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti. La valutazione finale dell'esame, espressa in trentesimi, è il risultato di un giudizio complessivo della prova d’esame e tiene conto della media ponderata dei risultati della prova scritta e della prova orale.

Assessment

The procedure for checking the level of learning described below apply for both attending and non-attending students. The level of learning is checked by means of an examination consisting of a written test followed by an oral test. The written test consists in the resolution of an exercise and in general includes several topics dealt with during the course. 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 duration of the written test is three hours during which the student works independently. The formulae and diagrams necessary for the test are provided to students along with the text of the problem. The written test is scored out of thirty and is considered passed if the overall evaluation is not less than 15/30. Once the written test has been passed, it is valid for the current examination. The oral test takes place in the form of an interview a few days after the written test and usually consists in the discussion of the written test and in the discussion of at least three topics, each scored out of thirty. The oral test aims at verifying the level of knowledge and understanding of the course contents. The methodological rigor and appropriate scientific language in the presentation of the topics are also assessed. The final grade is expressed out of thirty and is the result of an overall assessment of the examination that accounts for the weighted average of the scores obtained in the written and oral test.

Programma del Corso

Il corso è suddiviso in tre capitoli che riguardano: i mezzi e le modalità di esecuzione delle indagini geotecniche in sito finalizzate al campionamento, all’esecuzione di prove e misure geotecniche in foro ed al monitoraggio delle pressioni neutre e degli spostamenti del terreno; 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. L'elenco degli argomenti trattati è il seguente: INDAGINI GEOTECNICHE IN SITO Mezzi di indagine e criteri di pianificazione Perforazioni di sondaggio, campionamento e campionatori Prove penetrometriche statiche e dinamiche, prove scissometriche, prove dilatometriche Misure di pressione interstiziale mediante piezometri e celle piezometriche 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 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 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 three chapters which concern with: the procedures for site investigations aimed to soil sampling, in-situ tests and measurements, monitoring of pore pressures and displacements; 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 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 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 Design criteria Code provisions A detailed list of subjects is provided to the student.