Determinazione di a coesione è l'angolo di attritu internu

Oghje, Savo Kusić hè focu annantu à finestre di legnu, finestre di legnu-aluminiu, finestri persunalizati, porta è richieste di quotazione. Stu testu resta cum’è un archiviu geotecnicu è ùn hè micca un’offerta per teste di laboratoriu, cuncepimentu geotecnicu o terrenu.

Ci hè parechje manere di determinà l’elementi di a resistenza interna di a terra, a coesione è l’angolo di attritu internu cù e teste di laboratoriu, trà i quali a prova di shear_direct è a prova di compressione triaxial sò i più famosi.

Esperienza di taglio diretta

A prova hè realizata nantu à un apparatu cù una seccione rectangulare di tipu A. Casagrandea o nantu à un apparatu circular di u tipu Hvorsleva. Descriveremu l’esperimentu cù u dispusitivu di sezione rectangulare, chì hè u più utilizatu. In i dui casi, a prova hè realizata cù una mostra indisturbata, o cù una mostra disturbata à u puntu di rendiment, in quale casu a prova hà un valore comparativu.

Apparecchiatura per a cisatura diretta di una sezione rettangulare (fig. 1)

Fig. 1_Section transversale de l’appareil à cisaillement direct de Casagrande_

U dispusitivu hè custituitu da duie parti, u quadru superiore è inferiore, induve u più bassu hè staticu, mentre chì u superiore hè movibile è pò esse spustatu nantu à u più bassu sottu l’influenza di a forza horizontale Z, chì agisce nantu à u pianu di cuntattu di u quadru superiore è inferiore.

U campionu di terra hè piazzatu in un anellu rettangulare d’acciaio, di solitu di a dimensione 100 × 100 × 30 mm, o quelli dimensioni quandu sò scraped accuratamente. I petri di filtru sò posti nantu à a cima è u fondu di l’esemplariu, è dopu tuttu hè pusatu in l’anellu di l’apparechju, chì hè poi chinu d’acqua. Un dispositivu per a carica verticale hè postu nantu à a mostra. A petra di filtru superiore hè cunnessu à u sistema di carica verticale di a mostra, mentre chì a più bassa hè cunnessa à i canali d’acqua, per mezu di quale a mostra pò esse mantinuta in un statu saturatu durante a prova, per escludiri a coesione apparente.

Per escludiri l’attrito nantu à e superfici di cuntattu trà u quadru superiore è inferiore, ci sò dispositi cù u quadru superiore torciatu, per mezu di quale u quadru superiore si move sottu à l’effettu di a forza di taglio horizontale. Inoltre, e superfici di cuntattu di u quadru superiore è inferiore sò rivestiti di vaselina. Un altru comparatore 2 per registrà deformazioni verticali è horizontali hè inclusu in u dispusitivu.

Realizzazione di teste di cisura diretta

Ci sò soprattuttu2Tipi di prova di cisura diretta: prova rapida è lenta. A prova quick cunsiste in carica a mostra cù una certa pressione verticale, chì di solitu custituisce0,50;1,0;2,0;3,0è4,0kp/cm2, aspittà per a cunsulidazione, chì hè presumitu chì hè stata ottenuta se u subsidenza durante u tempu di24ore Δh ≤0,02 mm, è dopu una forza di taglio horizontale Z, di magnitudine, hè applicata1/20o1/40parte di a forza verticale P, chì aumenta ogni minutu da u listessu valore finu à chì a terra rompe. Durante l’applicazione di a forza di taglio horizontale, u cursu di u muvimentu di u quadru superiore hè constantemente monitoratu da leghje nantu à u comparatore è i deformazioni horizontali sò registrati in u logu immediatamente prima di ogni carica nova. U mumentu, in u quale u comparatore mostra un muvimentu bruscu, hè aduttatu cum’è sfondate.

A prova rapida hè appiicata à i terreni argillosi, chì a cunsulidazione naturali sottu una nova carica hè lenta è currisponde à stu metudu di fà a prova.

Slow hè realizata in una manera simile à prima cù a sola diferenza chì a forza di cisura horizontale aumenta in un intervallu di tempu più longu, chì pò esse 2, 5 è 15 mminuti o finu à a cunsulidazione, vale à dì finu à chì e deformazioni horizontali diventanu completamente insignificanti. U cursu di cunsulidazione sottu l’effettu di a forza horizontale hè monitoratu nantu à u comparatore 9 (fig. 1).

A prova lenta hè appiicata à a terra sabbiosa o polverosa, induve in u casu di un aumentu di a forza di cisura horizontale in un cortu intervallu di tempu, a cisura di a mostra in l’apparechju accelerà per l’effettu di l’acqua stressata in i pori, chì ùn currisponde à un prucessu naturali. Per quessa, l’intervallu di u tempu aumenta cù a finezza di e particelle di a terra unbound, in modu per attivà l’equalizazione di a pressione di l’acqua in i pori di a terra cù a pressione di l’acqua esterna. Questa equalizazione hè ottenuta lascendu abbastanza tempu sottu à l’effettu di ogni livellu di carica horizontale, perchè l’acqua eccessiva in i pori hè spressu à traversu a petra di filtru.

In più di i testi citati, in certi casi, una prova rapida senza cunsulidazione sottu a carica verticale hè realizata, vale à dì, a forza di taglio horizontale hè applicata immediatamente dopu l’introduzione di a mostra in l’apparechju è a carica cù una carica verticale. In ogni casu, stu metudu di esecutivu hè appiicatu in cundizioni particulari, cum’è u casu di un terrapienu appena stallatu fattu di terra argillosa, chì hè carricatu subitu dopu à u tarrenu senza compactazione previa.

Determinazione di l’angolo di attritu internu è di coesione

Basatu nantu à i risultati di a prova, u sforzu di cisura

τ=Z/A in kp/cm², ​

chì hè ottenuta da a forza di taglio Z in kp à u mumentu di a fallimentu è l’area di a sezione trasversale di a mostra A in cm². A prova hè fatta cù l’apparecchi 3 à 4 caricati cù una pressione normale differente σ=P/A in kp/cm² induve P hè a carica verticale di u campione in kp. I seguenti valori di pressione normale sò generalmente presi: 1,0; 2,0; 3,0 è 4,0 kp/cm².

Fig. 2. Diagramma di deformazioni horizontale

Basatu nantu à u diagramma di elementi di attritu internu, sò ottenuti dui tipi di diagrammi 1 è un diagramma di deformazioni horizontale (fig. 2).

Le diagramme des déformations horizontales s’obtient en appliquant le déplacement horizontal ΔL en mm du châssis supérieur du dispositif à celui inférieur sur l’axe des abscisses, qui s’obtient en lisant le comparateur 9, et sur l’axe des ordonnées la contrainte de cisaillement correspondante τ en kp/cm² (fig. 2).

Spendu a cumpattazione di a terra, u diagramma 1 per compactatu è u diagramma 2 per u materiale scioltu hè ottenutu.

Pour un matériau compacté, la contrainte de cisaillement τ augmente d’abord assez fortement par rapport au déplacement horizontal ΔL jusqu’à la limite de proportionnalité P, puis plus lentement, tandis que la courbe du diagramme1aumenta è righjunghji l’altitudine massima B, dopu chì u diagramma diminuisce per una certa lunghezza, per ghjunghje fin’à un flussu horizontale. A zona di arrampicata in linea retta di u diagramma di deformazione horizontale, in quale l’aumentu di u sforzu di tagliolu hè proporzionale à l’aumentu di a deformazione, si assume chì hè l’area di deformazione elastica. Au-delà de la limite P, l’augmentation de la contrainte de cisaillement diminue selon l’augmentation des déformations ΔL jusqu’au point B le plus élevé du diagramme. In questa zona, u materiale cumencia à “flussu” è hè aduttatu cum’è una zona di deformazione plastica. U puntu più altu di u diagramma B1représente la contrainte de cisaillement maximale max τ, et on suppose que la rupture du sol se produit à ce point, c’est-à-dire que le point B est le point de rupture. Al di là di u puntu B, u materiale hè in un statu di liquidu, a forza di cisura diminuite, è si assume chì in questa zona, induve a cunnessione trà e particeddi hè rottu, ci hè solu resistenza di sliding chì oppone a forza di taglio horizontale. Puntu G induve u diagramma1passa in a direzzione horizontale hè aduttatu cum’è u limitu sliding.

La contrainte de cisaillement à la limite de rupture B s’appelle la résistance à cisaillement ou resistance à cisaillement pure τf, tandis que la contrainte de cisaillement à la limite d’élasticité G s’appelle la résistance à la glissement τg.

Per u materiale scioltu, u diagramma di spostamentu horizontale hà ancu una regione elastica cù u limitu di proporzionalità P, ma in aval hè una regione plastica finu à u limitu di slip G, vale à dì u sforzu di cisellatura massima hè uguale à a forza limite, slip (τ=τg), oltre chì u statu liquidu di u materiale.

Sl.3. Diagramma di taglio, a) per terreni coerenti, b) per terreni incoerenti

Le diagramme de cisaillement est obtenu lorsque la pression normale σ en kp/cm est appliquée à l’axe des abscisses2, et sur l’axe des ordonnées la résistance au cisaillement correspondante τf en kp/cm2, induve sti dui valori sò applicati in a listessa scala (Fig.3). Puisque la résistance au cisaillement τf du sol augmente avec la pression normale σ, pour différentes pressions σ1 ottene i punti A, B, C è D, chì rapprisentanu e forze di taglio currispundenti.

Per ottene i punti individuali A, B, C è D nantu à u diagramma3per terreni coerenti (fig.3a), a forza di scorrimentu _τ_g hè aduttatu. Tuttavia, in u casu di terra argillosa, u materiale cumencia à scorri assai prima chì u limitu di scorrimentu G hè ghjuntu, è ci hè una tendenza à aduttà a forza di tagliolu à u limitu di proporzionalità P per determinà a coesione c è l’angolo di attritu internu di u tarritoriu, ma postu chì hè relativamente chjuca, a forza di taglio per quale a deformazione ΔL hè spessu aduttatu nantu à u diagramma ΔL.2duie volte più grande di a deformazione in u stadiu precedente di carica in l’apparechju. Questa forza hè in qualchì locu trà u cunfini di P è B, vale à dì G (fig.2).

Les points de connexion A, B, C et D du diagramme 76a donne un diagramme de cisaillement, qui est une ligne droite dans les essais réussis. En étendant le diagramme à l’intersection avec l’axe des ordonnées, pour σ = 0, on obtient à partir du motif de Coulomb τf = c+σ tgϕ que τf = c = cohésion du sol, tandis que la pente du diagramme vers l’horizontale donne l’angle de frottement interne. Allargendu u diagramma di cisura à l’altru latu di l’assi di l’ordinate, u stress dovutu à a coesione pk hè ottenutu nantu à l’assi di l’abscissa, quandu a magnitudine di a coesione c hè espressa cum’è l’equivalente di a resistenza di frizione:

c = pk tgϕ, da dove pk = c/tgϕ

Per terreni incoerenti, cum’è a sabbia, u diagramma in fig. 3b, chì passa per l’origine di coordenate, postu chì per σ = 0 avemu τ = 0. In ogni casu, se a sabbia hè fina è umita, un diagramma simile à quellu in a fig. 3a, cù una coesione più chjuca c, chì rapprisenta a coesione apparente. In questu casu, u stress pk nantu à l’assi di l’abscissa allargatu à l’altru latu di l’origine di coordenate rapprisenta u stress capillary.

Si deve nutà chì a determinazione di a coesione di u terrenu è di l’attrito da a prova di cisura diretta hà parechji svantaghji, i più impurtanti di i quali sò chì u fallimentu di u terrenu si verifica nantu à una superficia di cisura predeterminata è micca nantu à a superficia di minima resistenza di cisura, chì durante a cisura di a mostra in l’apparechju, a superficia di tagliola hè ridutta à a superficia di cisura in u quadru di deformazioni inferiori. a mostra durante a cisatura pò esse monitorata solu nantu à una corta durata, cusì chì a resistenza di scorrimentu oltre u limitu ùn pò micca cuntrullà a frattura in una misura abbastanza, soprattuttu in u casu di terra molle quandu e deformazioni durante a cisatura sò grandi, etc.

Test di compressione triassiale

A prova hè realizata nantu à un apparatu triaxial, chì hà diverse custruzzioni, ma tutti sò basati nantu à u listessu principiu, chì hè cusì. A mostra indisturbata in a forma di un rullu hè pusatu verticalmente nantu à u stand è esposta à a pressione laterale di a massa di liquidu da tutti i lati è dopu à a pressione verticale, chì aumenta gradualmente, finu à chì a frattura di a mostra hè causata nantu à a superficia di a minima resistenza di taglio. Basatu nantu à a forza di cisura à a rottura, a coesione è l’angolo di attritu internu di a terra sò calculati.

Descrizzione di u dispusitivu triassiale

Fig. 4. Appareil triaxial

L’apparechju triaxial (fig. 4) hè custituitu in a parte più bassa di a basa di a camera, nantu à quale u stand di mostra si trova, è in a parte superiore di u pistone per a carica verticale di a mostra è a piastra superiore chì chjude a camera. E dimensioni di mostra più cumuni sò diametru ϕ=36 mm, altezza h=2,2-2,5_ϕ_. U diametru di a camera hè D=135mm, H_H= 180 mm. Un tubu strettu K1 per drenà a mostra da u fondu parte da u centru di u supportu di mostra, chì riceve l’acqua da a mostra attraversu una piastra porosa è a drena fora di a camera in un tubu di vetru verticale C1. Se a prova hè fatta senza drenà a mostra, stu canale serve per misurà a pressione di l’acqua in i pori. In a basa di bronzu di a camara ci hè un canale K2 per l’approvvigionamentu di massa liquida per riempie a camera è ottene una pressione laterale in a camera nantu à a mostra.

À traversu a piastra superiore di a camera passa u manicu di pistone per a carica di a mostra. A mostra in a camera hè circundatu da una membrana di gomma, chì hè allargata à i dui estremità è hè cunnessu à u pistone è a basa per mezu di anelli di gomma. In u mità di u pistone ci hè un canale K3 per drenà a mostra da a parte superiore.

I lati di a camera sò sigillati ermeticamente cù un cilindru di Plexiglas chì hè fissatu à i platti superiore è inferiore di a camera per via di anelli di gomma.

A camera hè posta nantu à una basa solida. A carica normale di a mostra hè fatta via una leva cù pesi, u rapportu di quale hè più spessu 1: 10. U sistema per ottene a pressione laterale nantu à a mostra in a camera hè custituitu da una buttiglia cù massa liquida B, chì hè purtata in a camera per mezu di un tubu, un manometru per a misurazione di a pressione di l’aria è una buttiglia cù aria compressa. Un comparatore hè situatu sopra à u pistone per carricà a mostra per misurà u stabilimentu di a mostra sottu carica.

A pressione laterale di a massa di liquidu in a camera pò esse regulata à vuluntà utilizendu a pressione di l’aria in a buttiglia B, attraversu e valvole V1 è V2. Questa pressione provoca tensioni horizontali in l’esemplariu σ2 è σ3, chì per via di a sezione circular di u campione sò equalizzati σ2 = σ3.

A massa liquida pò esse l’acqua distillata o l’oliu, chì hè preferitu per un segellu megliu, perchè l’acqua pò passà per i viti. Sutta l’influenza di a pressione di l’aria in a buttiglia B, a massa di liquidu riempia a camera finu à a valvula V6, chì poi chjude. La charge verticale de l’échantillon P, qui est transmise presque sans frottement à l’échantillon via la poignée du piston, divisée par l’aire de la section transversale de l’échantillon A donne la contrainte verticale σ1 = P/A

Esecuzione di prova di compressione triassiale

Per a mostra di prova, hè trattatu in un apparatu separatu, in modu chì un rullu cù un diametru di 36 mm, una altezza di 78 mm o 90 mm hè ottenuta, nantu à quale e pietre di filtru sò posti da a cima è di u fondu è si mette una membrana di gomma. Allora a mostra inseme cù e petre di filtru si mette nantu à u stand in a camera, l’estremità, i membrani di gomma sò tirati nantu à u stand è u pistone di carica è assicurati cù anelli di gomma. Sicondu a pratica di certi laboratorii, cum’è u prufessore Skempton in Londra, u drenamentu di u campionu in a camera durante a prova hè acceleratu da u latu di a mostra cù carta di filtru, chì hè postu prima chì a membrana di gomma hè tirata. Quandu u campione hè introduttu in l’apparechju è u cilindru di Plexiglas hè fissatu in i platti superiore è inferjuri, hè pussibule di realizà testi, chì ponu esse realizati in parechje manere, cum’è i seguenti:

1. Test non drainé. In questi testi, u drenaje di a mostra ùn hè micca permessu durante l’applicazione di a prova laterale è verticale, mentre chì e valvole V4 è V5 sò chjuse.

2. Prove senza drenu cù cunsulidazione. Durante l’applicazione di pressione laterale, a mostra hè drenata (valvole V4 è V5 sò aperte), mentre chì durante l’applicazione di pressione verticale, u drenaje ùn hè micca permessu (V4 è V5 sò chjusi).

3_) Campioni drenati_. U campione hè drenatu per tutta a durata di a prova (valvole V4 è V5 sò aperte), in modu chì a cunsulidazione cumpleta si faci è ùn hè micca creata acqua stressata in i pori durante l’applicazione di pressione verticale σ1. Sta prova piglia assai tempu, soprattuttu cù un terrenu pocu permeable, perchè a carica verticale σ1 deve esse realizatu in un gran numaru di picculi tappe è a cunsulidazione deve esse aspittatu in ogni stadiu. Inoltre, i testi citati ponu esse realizati cù campioni saturati è parzialmente saturati._

In vista di e pussibulità sopra citate, i testi di compressione triaxial ponu esse realizati in diverse varianti è aghjustati secondu u tipu di terra in cundizioni di carica.

I dispositi, i prucessi, l’unità, i valori è i mudelli descritti sò trasferiti da una fonte storica. U testu ùn hè micca un studiu geotecnicu, protocolu di laboratoriu, prughjettu di fundazione, prova di stabilità di a pendenza o pianu di scavi. L’scelta di u campione è u metudu di prova, u statu di drenaggiu è di cunsulidazione, l’acqua sotterranea, u regime di carica, l’influenze sismiche è a sicurità di l’escavazione deve esse determinata per u terrenu specificu è l’edifiziu, secondu a regulazione attuale, cù u laboratoriu adattatu è un espertu geotecnicu autorizatu.