Corso di Laurea a ciclo Unico in Ingegneria Edile‐Architettura
Geotecnica e Laboratorio
PROVE DII COMPATTA
PROV
COMPATTAZIONE
ION
Prof Ing Marco Favaretti
Prof. Ing. Marco Favaretti
e‐mail: [email protected]
website: www.marcofavaretti.net
1
Per modificazione meccanica di un terreno
si intende l’addensamento del terreno
stesso prodotto mediante forze esterne.
Spesso i termini modificazione meccanica
e compattazione possono essere intesi
come sinonimi
sinonimi.
2
L’ingegnere geotecnico
L’i
t
i di
distingue
ti
chiaramente i seguenti tre termini:
1 – compattazione
2 – stabilizzazione
3 – consolidazione
3
COMPATTAZIONE: si intende l’addensamento di un
terreno non saturo attraverso la riduzione dei vuoti
((riempiti
p da aria)) ed il sostanziale mantenimento dei
volumi della frazione solida e liquida.
sollecitazione
esterna
+ acqua
4
La compattazione implica che i grani e le
particelle che compongono il terreno vengano
avvicinati l’un
l un l’altro
l altro a causa dell’applicazione
dell applicazione di
carichi (pesanti) improvvisi o forze dinamiche.
L’addensamento
L’
dd
t può
ò a volte
lt comportare
t
lla
rottura di grani di terreno o particelle di roccia.
5
Qualora si p
passi dalla compattazione
p
superp
ficiale alla compattazione profonda la definizione
i i
ttesté
té ffatta
tt va rivista
i i t nell senso che
h i
terreni coinvolti possono essere saturi ed
essere interessati da iniezioni d’acqua o da
parziale sostituzione del terreno originario
originario.
6
La compattazione può essere indotta anche
da una liquefazione temporanea causata da
forze di impatto o da vibrazioni.
HEAVY TAMPING: compattazione dinamica
DEEP COMPACTION: vibroflottazione
7
Per stabilizzazione si intende invece un
incremento della resistenza al taglio (o della
rigidezza)
i id
) di un volume
l
di tterra che
h viene
i
ottenuto ad esempio nell’ingegneria delle
strade o geotecnica attraverso reazioni
chimico fisiche generate da additivi,
chimico-fisiche
additivi jet
jetgrouting, iniezioni, trattamenti termici.
8
Per consolidazione si intende invece un
processo in cui la diminuzione del volume di
un terreno saturo è causato dall’espulsione
dall espulsione
dell’acqua interstiziale.
Il fenomeno può essere dovuto a carichi
statici (precarico con o senza dreni)
dreni),
applicati per lungo tempo, o a forze di natura
elettrica (elettrosmosi).
9
Obiettivi della compattazione
• aumentare la resistenza la taglio
• ridurre la compressibilità
• ridurre la permeabilità
• ridurre
id
il potenziale
t
i l di liliquefazione
f i
• controllare il rigonfiamento
g
e il ritiro
• prolungare la durabilità nel tempo
10
Strategie di compattazione
Le strategie sviluppate per ottimizzare il processo di
compattazione
i
possono essere cosìì elencate:
l
• nel caso di rilevati/riempimenti costruiti dall’uomo
specificare le condizioni di posa in opera (contenuto
d’acqua,
q , densità,, profondità
p
degli
g strati,, ecc.))
• scelta del mezzo di compattazione più idoneo (rullo,
compattatore
tt t
vibrante,
ib t schema
h
tamping,
t
i
ecc.))
• definizione di adeguate
g
p
procedure di controllo ((tipo
p e
numero di prove, valutazione statistiche, ecc.)
11
Si gioca
i
su un fattore
f tt
anziché
i hé l’l’altro
lt iin
funzione del:
• tipo di terra;
• proprietà che si desiderano esaltare.
12
Variando i fattori sopraindicati nella posa in opera
si fanno variare anche le seguenti proprietà:
(1) permeabilità,
(2) compressibilità,
(3) rigonfiamento,
(4) resistenza
i t
(5) deformabilità
13
La variazione del contenuto
d'acqua
d
acqua influenza specialmente i
materiali a g
grana fine e quelli a
grana grossa con percentuali di
fine abbastanza elevate.
14
Compattazione in laboratorio
Proctor (1933) eseguì per primo studi
sistematici su questo argomento esaminando
l'i fl
l'influenza
d
dell contenuto
t
t iin acqua w e
dell'energia di compattazione E.
Ideò una prova nella quale la terra, posta a
strati in un recipiente metallico cilindrico, viene
compattata per strati grazie all’azione di un
pestello a caduta libera
libera.
15
Compattazione in laboratorio
Nel compattare ogni tipo di terra si
può variare:
((1)) contenuto in acqua
q
(2) tipo di compattazione
(3) energia di compattazione
16
17
18
primi 4 colpi
colpi successivi
19
20
Compattazione in laboratorio
L'energia E può essere variata modificando:
(1)il peso d
dell pestello,
t ll
(2)l'altezza
(2)l
altezza di caduta
caduta,
(3)il numero di colpi per strato
(4)lo spessore degli strati.
21
Variando il contenuto d’acqua w e mantenendo costante
ll'energia
energia di compattazione E si ottiene:
i grani del terreno si addensano
- elevata resistenza
- elevata rigidezza
- modesta permeabilità
 dryy
P. Colombo e F. Colleselli, “Elementi di Geotecnica“, 2004
 tot

1 w
22
Per ogni terra l'optimum
l optimum, il maximum e la forma della
curva variano con l'energia E e con i diversi metodi di
compattazione.
tt i
Per w > wopt la curva di compattazione
p
è all'incirca
parallela alla curva di saturazione; tale curva può essere
facilmente individuata calcolando per ciascun valore di
peso di volume secco il contenuto d'acqua necessario a
saturare il materiale.
materiale
G
 w
d 
1 w  G
SG
d 
 w
S  w G
23
SG
d 
 w
S  w G
24
Come variano le quantità relative delle tre fasi solida, liquida e
gassosa all’aumentare
all aumentare dell’umidità
dell umidità del provino?
Incrementando
ll’umidità,
umidità, le
particelle
aumentano di
volume a causa
della pellicola
d’acqua che le
circonda.
i
d
25
Come variano le quantità relative delle tre fasi solida, liquida e
gassosa all’aumentare
all aumentare dell’umidità
dell umidità del provino?
L’azione lubrificante svolta
dall’acqua favorisce l’addensamento.
Quando l’acqua
diventa eccessiva si assiste
alla sostituzione
dei grani da
parte dell’acqua
con diminuziodi i
i
26
ne della densità
Come variano le quantità relative delle tre fasi solida, liquida e
gassosa all’aumentare
all aumentare dell’umidità
dell umidità del provino?
27
Usando lo stesso
metodo di compattazione e variando
la energia, si ottiene una famiglia
g di
curve similari.
Al crescere d
della
ll
energia aumenta
γdm e diminuisce
wopt
28
La linea che
congiunge i punti di
optimum
p
si dispone
p
parallelamente alla
curva di saturaziosaturazio
ne e, per w > wopt,
le curve corrispondenti alle diverse
energie tendono a
confondersi in
un'unica
' i lilinea.
29
Per una data apparecchiatura di compattazione e per un certo w
c'è un grado di saturazione massimo che può
essere ottenuto indipendentemente dall'energia
g
di compattazione.
Un aumento
U
t di energia
i
di compattazione è più
efficace quando si
lavora con w < wopt.
30
La variazione di w influenza la densità secca maggiormente in
alcuni
l
i tipi
i i di terra per i quali,
li con piccole
i
l variazioni
i i i di w sii
possono avere notevoli variazioni di densità.
31
La curva di compattazione è in genere più definita per i
materiali coesivi che per i materiali granulari.
32
Aumentando la plasticità del provino aumenta pure il contenuto
d'
d'acqua
optimum
ti
e diminuisce
di i i
il peso di volume
l
secco
massimo (maximum).
33
prove kneading: il
materiale è compattato in
strati con un pistone che
comprime il terreno con
una pressione nota e per
un certo tempo
prove statiche: la terra è
compattata
tt t in
i strati
t ti sotto
tt
l'azione di un pistone con
area eguale a quella del
recipiente;
prove per vibrazione:
adoperano tavoli o altre
apparecchiature vibranti.
34
Prove Proctor
AASHTO standard (American Association of State Highway
and Transportation Officials)
AASHTO modificato.
Le caratteristiche sottoindicate riguardano prove su passante
al vaglio n.4 (4,75 mm).
35
36
37
Proctor standard: argilla limosa
38
39
40
E ((standard)
t d d) << E (modificata)
(
difi t )
I risultati della p
prova standard vengono
g
utilizzati
generalmente per lo studio dei rilevati di vario tipo.
Quelli
Q
lli d
della
ll prova modificata
difi t riguardano
i
d
particolarmente
ti l
t i
terreni di sottofondo, i materiali per i rilevati e i materiali
per le pavimentazioni stradali ed aeroportuali.
41
Prova California Bearing
R ti (C
Ratio
(C.B.R.)
BR)
Il terreno
t
viene
i
compattato
tt t
(AASHTO standard o
modificato) in una fustella
di dimensioni > di quella
Proctor (6” di diametro e 8”
di altezza).
42
Nella
N
ll ffustella
t ll sii può
ò compattare il materiale passante al vaglio da ¾” (19
mm).
Si fa penetrare nel provino un pistone cilindrico
( = 2“) con v = 1,27
mm/min per 0
0,5
5"
misurando la forza
corrispondente.
i
d t
43
Si raffrontano poi le forze misurate in corrispondenza degli
affondamenti di 2,5
25e5
5,0
0 mm con i valori standard pari a
1360 kg
g e 2040 kg,
g, relativi ad un campione
p
della California
compattato alla densità massima AASHTO modifi-cata; si
assume come indice CBR il maggiore valore tra i due (in %).
F2 
 F1
CBR  
;

1360 2040 max
44
Nella maggior parte dei
casi la prova viene
eseguita dopo aver
imbibito il campione con
l'immersione in acqua per
4 giorni; per il materiale
coesivo si misura anche il
rigonfiamento a seguito
della imbibizione.
imbibizione
Nel caso di materiali
granulari si hanno valori di
CBR del tipo di quelli
indicati in figura.
P. Colombo e F. Colleselli, “Elementi di Geotecnica“, 2004
45
Con materiali coesivi
le prove CBR
vengono eseguite
variando il contenuto
d'
d'acqua
e la
l densità;
d
ità
risultati di prove
eseguite su campioni
di argilla limosa dopo
imbibizione sono
riportati in figura.
P. Colombo e F. Colleselli, “Elementi di Geotecnica“, 2004
46
Le prove AASHTO vengono eseguite nella fustella
standard da 102 mm sul materiale passante al vaglio n. 4
(4 75 mm);
(4,75
) possono però
ò essere eseguite
it anche
h sull
passante al vaglio da ¾” (19 mm). Il materiale trattenuto
da quel vaglio viene scartato e la prova di compattazione
viene eseguita sul materiale rimasto.
Se però la percentuale di materiale trattenuto al vaglio da
¾” è significativa
¾
significativa, i valori della dm e del wopt ottenuti in
laboratorio non sono direttamente confrontabili con quelli
che si ottengono sul posto
posto.
47
Per ottenere valori più rappresentativi si può sostituire la
percentuale di materiale trattenuto al vaglio ¾” (19 mm)
con materiale
t i l compreso ttra i vaglili n. 4 (4
(4,75
75 mm)) e d
da ¾”
(19 mm), oppure eseguire la prova di compattazione
sulla fustella da 152 mm di diametro (come prova CBR) o
ancora ricorrere ad altri metodi che tengono conto del
materiale scartato facendo varie ipotesi sul contenuto
d'acqua e sul peso specifico del materiale scartato.
48
È stata studiata
(Yoder) la
relazione
l i
ttra i
pesi di volume
secco max,
standard e
modificato, per
un gruppo di
terre
P. Colombo e F. Colleselli, “Elementi di Geotecnica“, 2004
49
La densità massima
standard varia tra l'85% e il
97% della densità massima
modificata.
Mentre
M
t per le
l tterre granulari
l i
i valori sono abbastanza
vicini, per quelle argillose il
massimo della prova
modificata è notevolmente
più elevato di quello della
prova standard.
P. Colombo e F. Colleselli, “Elementi di Geotecnica“, 2004
50
In cantiere è relativamente facile superare anche il 100%
della densità modificata con le ghiaie mentre è pressoché
hé impossibile
i
ibil raggiungere
i
il 100% per quelle
ll argillose.
ill
La compattazione
p
p
permette di esaltare le p
proprietà
p
delle
terre in accordo con le diverse esigenze.
Aumentando
A
t d lla d
densità
ità sii aumenta
t lla resistenza,
i t
diminuisce la compressibilità, si riduce la permeabilità e
si riduce il potenziale di liquefazione.
51
Sorge però il problema del mantenimento nel tempo delle
caratteristiche ottenute con la compattazione.
I terreni granulari mantengono pressoché costanti le loro
proprietà
p
p
nel tempo,
p , mentre i coesivi spesso
p
le modificano.
Le terre coesive risentono delle variazioni di w e della
conseguente
t variazione
i i
d
dell grado
d di saturazione
t
i
d
dando
d
luogo a fenomeni di rigonfiamento e di ritiro con la conseguente variazione delle proprietà meccaniche e idrauliche.
52
Effetti della compattazione sulle terre coerenti
La compattazione delle terre limose ed argillose è stato
studiato specialmente da ricercatori americani.
Sono stati
S
t ti esaminati
i ti glili effetti
ff tti d
dell compattazione
tt i
sulla
ll
struttura e sulle varie caratteristiche che interessano dal
punto di vista ingegneristico.
La natura e l'entità
l entità della compattazione influenzano
notevolmente le varie caratteristiche delle terre fini.
53
struttura
w < wopt la struttura è flocculata ed indipendente dalla procedura di
compattazione
w > wopt la struttura è dispersa o orientata
orientata, condizionata dalla procedura di
compattazione, così come la resistenza e la compressibilità del terreno
la struttura in C è molto
più orientata che non in A
aumentando la energia di
compattazione l’orientazione delle particelle si fa
più rilevante anche per
w < wopt (punto
(p nto E più
orientato di A, D più di B
pur con densità secca
minore)
54
permeabilità
w < wopt all’aumentare di
w k diminuisce rapidamente fino a raggiungere un minimo p
g
per wopt
w > wopt all’aumentare di
w k aumenta lievemente
Aumentando E il k
diminuisce riducendosi
l’indice dei vuoti
55
A
compressibilità
la compressibilità delle
argille compattate dipende
dal livello tensionale agente.
(A): maggiore compressibilità per w > wopt
B
((B):
) minore compressibilità
per w > wopt
56
resistenza
Campioni compattati con w
< wopt hanno maggiore resi
resistenza e rigidezza di quelli
compattati con w > wopt.
57
P. Colombo e F. Colleselli, “Elementi di Geotecnica“, 2004
resistenza
w > wopt : la resistenza dipende
dal tipo di compattazione che
influenza la struttura del terreno
prove kneading: argilla limosa
sottoposta a 3 differenti energie
di compattazione
i
58
resistenza
resistenze simili per w > wopt,
assai differenti per w < wopt.
per w > wopt la tensione che
produce una  di 5% è minore nel
caso di E maggiore
59
C.B.R.
aumentando E il valore del CBR
aumenta pure per w < wopt
mentre per w > wopt il CBR
di i i
diminuisce
anche
h per E elevate.
l
t
questo aspetto va tenuto in conto
qualora si realizzi un rilevato di
terra compattata.
60
61
ritiro
il rigonfiamento è maggiore
per le argille w < wop
opt a
causa della maggiore
deficienza iniziale di acqua.
q
i terreni asciutti sono in
generale più sensibili alla
variazioni ambientali (es.
contenuto
t
t d’acqua).
d’
)
opposto il ragionamento per
il ritiro: più sensibili i terreni
con w > wopt
62
Peso di volume secco e
CBR di un'argilla limosa
sono indicati i valori del
CBR corrispondenti
p
a
campioni appena
costipati e a campioni
dopo imbibizione ed i
valori di rigonfiamento
per questi ultimi.
P. Colombo e F. Colleselli, “Elementi di Geotecnica“, 2004
63
Con l'imbibizione si ha una
notevole riduzione di CBR
mentre il rigonfiamento
g
è
quasi nullo per campioni con
w > wopt
Ci si deve preoccupare del
comportamento della terra
non solo appena compattata, ma anche per le condizioni che si avranno quando la
struttura sarà completata e
sottoposta
p
alle sollecitazioni
P. Colombo e F. Colleselli, “Elementi di Geotecnica“, 2004
più pericolose.
64
Compattazione in situ
Attrezzature e tecniche di compattazione
La compattazione in cantiere può essere
eseguito con attrezzature che agiscono sulle
terre con azioni:
• di ti
tipo statico
t ti
• di compressione e taglio
• con azioni di tipo
p dinamico,, di urto o vibrazione
65
Il lavoro fatto dalle forze esterne applicate
pp
sulla
superficie del terreno con le macchine dà luogo
alla compattazione
compattazione.
L energia totale fornita dalle macchine può
L'energia
essere suddivisa in energia dispersa (calore,
attriti, ecc.)) e in energia utile spesa per ottenere
spostamenti
p
elastici e p
plastici del terreno.
66
Con la ripetizione dell'azione
dell azione della macchina le
deformazioni plastiche, incluse le rotture locali,
tendono a ridursi mentre quelle elastiche
aumentano
au
e a o co
con l'aumentare
au e a e de
dell'addensamento.
adde sa e o
Per i terreni prevalentemente coesivi l'azione
efficace è solo di tipo statico mentre per i terreni
prevalentemente granulari e incoerenti l'azione
l azione
efficace è anche di tipo dinamico.
67
Sul comportamento influiscono,
influiscono oltre ai fattori
legati all'azione della macchina, quelli legati alla
situazione del terreno, quali resistenza al taglio,
compressibilità,
co
p ess b à, tensioni
e s o cap
capillari,
a , co
condizioni
d o
dell'aria e dell'acqua nei pori, ecc.
Le attrezzature di compattazione, a seconda del
prevalere di uno dei due tipi di azione
azione, si
possono suddividere in due classi costituite dai
mezzi prevalentemente statici e dai mezzi
prevalentemente dinamici.
p
68
Prima classe
rulli lisci, i rulli o carrelli g
gommati e i rulli a p
punte.
Seconda classe
rulli lisci vibranti, le piastre vibranti e le piastre
battenti.
battenti
69
I rulli lisci statici di peso 1
1,5
5-20
20 ton hanno valori
delle pressioni, per centimetro di generatrice,
variabili tra 30 e 100 kg/cm.
Essi compattano principalmente con azione
verticale e fanno sentire la loro azione
specialmente in superficie agendo su spessori
relativamente piccoli.
piccoli
Vengono
g
usati per compattare massicciate,
pietrisco o per rendere liscia la superficie della
terra compattata con altri tipi di rullo
rullo.
70
Compattazione
statica delle terre
71
Rullo liscio – carico statico
72
I rulli gommati sono formati in genere da un
cassone portato da un certo numero di ruote
gommate e possono essere trainati o semoventi
semoventi.
Essi compattano
p
sia con azione verticale che
con azione tagliante a mezzo dei pneumatici e,
in relazione alla distribuzione delle ruote e
all'area rilevante di impronta, si fanno sentire più
in profondità dei rulli lisci.
Vengono adoperati con efficacia per tutti i tipi di
terra.
73
Rullo g
gommato – carico statico
74
I rulli a punte sono formati da un rullo d'acciaio
munito di p
punte di varia forma o di segmenti
g
mobili.
Le punte esercitano un'azione di punzonamento
e taglio nello spessore di terreno diret-tamente
interessato e sono efficaci con terre coesive.
Possono essere trainati o semoventi.
75
Rullo a punte – carico statico
76
Le macchine vibranti
provocano un'azione vibratoria
che rende instabile la struttura
delle terre granulari,
modificandola verso strutture
più stabili e quindi con
maggiore densità.
77
Compattazione staticadinamica delle terre
78
rulli vibranti: analoghi a quelli lisci, ma portano
applicate, a uno o più dei loro cilindri, una o più
coppie di masse ruotanti eccentricamente con
velocità angolare eguale, ma di segno contrario,
i modo
in
d d
da generare una fforza risultante
i lt t verticati
le sinusoidale che mette in vibrazione il terreno.
Talvolta nel rullo vibrante si possono far variare
l'eccentricità e la velocità angolare in modo da
variare l'ampiezza
p
di vibrazione e la frequenza.
q
Agiscono con azione statica e dinamica e sono
efficaci sulle terre granulari.
79
Rulli vibranti
a traino
a tandem
a spinta
per
trincea
a doppio
d
i
tamburo
80
Le piastre vibranti sono formate da una piastra
d'acciaio generalmente a forma rettangolare,
sulla quale a mezzo di molle poggia un motore
che pone in rotazione una o più coppie di masse
eccentriche applicate alla piastra dando luogo
anche
a
c e qu
qui ad u
una
a forza
o a risultante
su a e verticale
e ca e
sinusoidale.
Il valore massimo della forza sinusoidale è
superiore al peso della piastra che viene quindi
periodicamente sollevata e lasciata ricadere.
81
Inclinando il piano di rotazione degli eccentrici o
sfasandone le velocità angolari si hanno anche
d ll componenti
delle
ti orizzontali
i
t li che
h d
danno lluogo,
durante il sollevamento, allo spostamento della
piastra vibrante. Le piastre vibranti hanno gli
stessi pregi e difetti dei rulli vibranti
vibranti.
82
piastre battenti dette
«mazzapicchi» o «rane» che
agiscono
g
sul terreno con
un'azione dinamica.
Una massa viene
U
i
proiettata
i tt t
verso l'alto con varie
modalità e attrezzature e
lasciata ricadere sul terreno,
più o meno come accade
nella prova di compattazione
Proctor in laboratorio.
83
Vengono
g
usate
quando si
devono
compattare aree
piccole per le
quali risulta
difficoltoso agire
con gli altri tipi di
mezzi costipanti.
p
84
Umidificazione del terreno da compattare
85
Qualunque
q sia il tipo
p di attrezzatura,, la
compattazione deve essere eseguito sul
materiale disteso in strati successivi di spessore
materiale,
variabile tra 20 e 50 cm, in relazione al tipo di
materiale da compattare e di attrezzatura usata.
Per i materiali a grana fine (<A-4) si adoperano,
come g
già detto,, i rulli gommati
g
e/o q
quelli a p
punte.
86
Scelta un'
un attrezzatura le variabili in gioco sono
peso, n° di passaggi e spessore degli strati; la
scelta è legata principalmente a Ip e w0 del
materiale da compattare.
Quando w0  wsat è praticamente impossibile
compattare poiché il materiale poco permeabile
si deforma a volume costante
costante.
La compattazione
p
q
quindi p
può essere ottenuta
solo riducendo il contenuto d’acqua w.
87
Per i materiali a grana grossa con percentuale
elevata di fine (ghiaie e sabbie limo-argillose A2) valgono le indicazioni date per i materiali a
grana fine; si può però agire con più facilità con
rulli
lli gommati
ti o anche
h con rulli
lli vibranti,
ib ti poiché
i hé sii
può far variare w fino ad ottenere le condizioni
più favorevoli di umidità.
Per i materiali a grana grossa con poco fine
((sabbie e g
ghiaie A-1,, A-3)) la compattazione
p
si
ottiene con rulli vibranti, piastre vibranti e rulli
gommati
ti ed
d è poco condizionata
di i
t d
dall w.
88
Compattazione in situ
Controllo della compattazione
( ) per opere di terra di notevole importanza per
(1)
dimensioni, costo e per esigenze di sicurezza, si ricorre,
dopo
p aver scelto il materiale da adoperare,
p
, alla
costruzione di rilevati di prova al fine di determinare lo
spessore degli strati
strati, il tipo di macchina
macchina, il numero dei
passaggi, il campo di contenuto d'acqua. E’ possibile
anche fare riferimento a precedenti esperienze per lo
stesso materiale e le stesse esigenze; in questa situazione il controllo
t ll d
dell compattazione
tt i
riguarda
i
d lla verifica
ifi d
dell
rispetto delle indicazioni precedentemente determinate.
89
( ) inserire nel capitolato
(2)
p
alcune p
prescrizioni riguardanti
g
principalmente la densità secca minima da raggiungere e
talvolta la portanza da controllare con prove di carico con
il rispetto, ad esempio, di valori minimi da raggiungere
per il modulo svizzero ME. Si usa prescrivere una
percentuale dell'ordine del 90% o del 95% della densità
massima ottenuta in laboratorio con la prova AASHTO
modificata (valore molto usato nel campo stradale).
Il controllo del peso di volume in cantiere viene eseguito
prelevando un campione
p
p
di terra di cui si determina il
contenuto d'acqua e la densità secca.
90
La maggiore difficoltà in questo controllo si ha nella
determinazione del volume del campione specialmente
quando si tratta di materiale ghiaioso.
ghiaioso
La determinazione del volume viene eseguita con il
• metodo della sabbia tarata
• metodo del palloncino.
• nucleodensimetro.
nucleodensimetro
91
92
compattazione di uno strato di 30 cm di sabbia limosa con
o senza vibrazione utilizzando un rullo da 7700 kg
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variazione della
frequenza di
compattazione
p
utilizzando un
rullo
u o liscio
sc o
vibrante
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effetto della
velocità
l ità di
avanzamento di un
rullo vibrante sulla
compattazione
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rullo da
5670 kg
operante
p
a
27,5 Hz
spessore
terreno
sabbioso
240 cm
96
Dr iniziale
 50%-60%
densità
varia con z
nei primi
15 cm la
sabbia è
vibrata
max
densità a
45 cm
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metodo approssimato per determinare lo spessore dello
strato da sottoporre a compattazione al fine di conseguire
una densità
d
ità relativa
l ti del
d l 75% con 5 passaggii
98
99
100
Compattazione di una terra sotto condizioni differenti.
(1) compattazione statica di laboratorio (13
(13,8
8 MPa); (2) Proctor modificato;
(3) Proctor standard; (4) compattazione statica (1,38 MPa); (5) compattazione in situ carico rullo gommato – 6 passate; (6) compattazione in situ
rullo a piede di pecora - 6 passate
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102
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Laguna di Venezia – Isola delle Tresse
Per stimare l'entità dei volumi di fango stoccabili all'interno
d ll vasche
delle
h di raccolta
lt d
dell'Isola
ll'I l d
delle
ll T
Tresse è necessario
i
valutare la deformabilità dei fanghi stessi.
Tale deformabilità può essere stimata secondo due ipotesi:
(1) i fanghi consolidano sotto il proprio peso e sotto il peso di
macchine operatrici, senza la definizione di un preciso piano
di stabilizzazione meccanica (compattazione);
(2) programmazione di fasi operative in successione, in cui il
f
fango
viene
i
d
dapprima
i
steso, poii ffatto essiccare
i
fifino ad
d un
contenuto d'acqua prossimo al proprio 'optimum' e infine
compattato in strati con rulli.
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105
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111
112
Campi di variazione
periodo di stoccaggio
Campioni di
riferimento
SO
S.O.
W0
Wl
Ip
u
d
(%)
(%)
(%)
(%)
(kN/m3)
(kN/m3)
da pochi giorni
2
5.8
75
62
25
15.24
8.72
da alcuni mesi
3/4N/4M
5.7/8.6
40/64
71/78
29/35
15.8/16.1
9.6/10.3
da alcuni anni
DSA/DSB
4.8
28/34
61/62
22/24
17.2/17.8
12.8/14.0
Miscela A+B
DSA/DSB
19.5
14.65
Miscela 3+4
3/4N/4M
19.0
14.08
Limiti di Atterberg compresi in campi di variazione ristretti:
limite di liquidità wl compreso tra 61% e 78%
indice di plasticità Ip compreso tra 22% e 35%.
113
Il calcolo della deformazione verticale (edometrica) v per
effetto di un carico applicato uniformemente distribuito può
essere condotto utilizzando la seguente
g
espressione:
p
H e 0  e 1
e
v 


H0
1  e0
1  e0
H: diminuzione di spessore dello strato che consolida;
H0: spessore iniziale dello strato considerato;
e0: indice dei vuoti iniziale dello strato considerato;
e1: indice dei vuoti finale dello strato considerato.
114
Al fine di determinare i valori dell'indice dei vuoti ad inizio e
fine consolidazione è stata impiegata la seguente
espressione, valida per terreni saturi:
w  d
e
a  w  d
w: contenuto d'acqua;
a: peso di volume
l
dell'acqua;
d ll'
d: peso di volume secco del fango.
115
L'indice dei vuoti iniziale e0 risulta pertanto uguale a:
0.75  8.72
e0 
2
9.81  0.75  8.72
e0 
0.64  9.62
 2.1
9.81  0.64  9.62
a seconda
d che
h id
dati
ti di riferimento
if i
t siano
i
quelli
lli d
dell campione
i
2o3
3. Il valore
l
di e0 è sostanzialmente identico nei due casi e può essere assunto pari a 2.
Nell'ipotesi (1) che i fanghi vengano fatti consolidare senza predisporre
specifiche operazioni di compattazione (vasca n.4 dove sono state eseguite
le prove di densità in situ) l'indice dei vuoti risulta uguale a:
0.335  12.84
0.275  13.99
 0.65 e1 
e1 
 0.78
9.81  0.275  13.99
9.81  0.335  12.84
116
L'indice dei vuoti finale medio e1 può essere stimato pari a 0.7.
L d
La
deformazione
f
i
verticale
ti l v può
ò essere cosìì calcolata:
l l t
H e0  e1 2  0.7
v 


 0.43
H0
1  e0
1 2
Nel caso che i fanghi vengano accuratamente compattati ll'indice
indice dei
vuoti risulta uguale a:
e1 
0.19  14.08
0.195  14.65
 0.41 e1 
 0.37
9.81  0.195  14.65
9.81  0.19  14.08
a seconda che i dati di riferimento siano quelli della miscela (A+B) o (3+4).
L'indice dei vuoti finale in questo caso può essere stimato pari a 0.4.
117
La deformazione verticale v può essere così calcolata:
H e0  e1 2  0.4
v 


 0.53
1 2
H0
1  e0
Sulla base dei risultati sperimentali ottenuti la
deformazione verticale a seconda delle procedure adottate
può variare da 43% (soluzione che non prevede la
compattazione finale del fango parzialmente essiccato) a
53% (soluzione con compattazione finale con rulli).
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