Diapositiva 1 - CGT

Tesi di Laurea Triennale in Geotecnologie
“La prova TriassiaLe
Ciclica: teoria ed
applicazioni di
Relatore:
Prof. Luigi Carmignani
LaboraTorio”
Candidato: Gianni Benucci
Correlatore:
Dott. Marco Iannini
Anno Accademico 2010/2011
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Obiettivi
• Prova Triassiale Ciclica:
 principi teorici
 campi di applicazione
• Applicazioni pratiche in contesti differenti:
 Liquefazione in terreni incoerenti
 Decadimento dei parametri elastici in terreni coesivi.
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Indagini di Laboratorio – prove Dinamiche e Cicliche
Principali prove dinamiche e cicliche di laboratorio ( Lanzo 2011)
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La Prova Triassiale Ciclica
Ciclo di isteresi nella prova triassiale ciclica. (da Corso Formazione Direz. Laboratorio Geotecnico, Iannini 2011)
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Modalità di esecuzione della prova
In controllo di carico:
In controllo di deformazione:
• Carico assiale costante
• Le deformazioni sono costanti
• Misuro le deformazioni
• Misuro lo sforzo assiale
Esistono due norme, pubblicate dall’ASTM (American Society for
Testing and Materials), che regolano l’esecuzione delle prove :
ASTM D 5311 – 92  procedura standard per la determinazione del
potenziale di liquefazione
ASTM D 3999 – 91  procedura standard per la determinazione del
modulo di deformazione (E o G) e del fattore di Smorzamento (D)
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La Prova Triassiale Ciclica
La prova Triassiale Ciclica consente di svolgere indagini utili a
determinare:
• il potenziale di liquefazione in terreni incoerenti saturi
• i cicli di isteresi:
- curve sforzi – deformazioni
- Modulo di Young E
- Modulo di Taglio G
- Fattore di Smorzamento D
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Il fenomeno della Liquefazione
“La Liquefazione è un fenomeno che determina la drastica riduzione di
resistenza e rigidezza di un terreno incoerente saturo per effetto di un
evento sismico o di qualsiasi altro evento dinamico”
Liquefazione in prove triassiali cicliche. (da Corso Formazione Direz. Laboratorio Geotecnico, Iannini 2011)
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Il ciclo di isteresi
Nella Prova Triassiale Ciclica (in controllo di carico):
 applicazione del carico assiale ciclico (Δq)
 misurazione della deformazione assiale (ε)
 calcolo il modulo di Young (E)
Il Modulo di Young (E) è la tangente alla porzione
elastica del ciclo di isteresi nel piano (q - ε).
Esiste una correlazione tra i piani (q - ε) e (τ– γ)
Attraverso il Coefficiente di Poisson è possibile
correlare i parametri E (modulo di Young) e G (modulo
di Taglio) che giacciono sui rispettivi piani, con
l’equazione:
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I parametri ottenibili dal ciclo di isteresi
G
ΔW
W
_
_
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I parametri ottenibili dal ciclo di isteresi
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Strumentazione di prova
Pistone di carico
elettropneumatico
Apparecchio Triassiale Ciclico Dynatriax in dotazione al CGT.
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Applicazioni di laboratorio: liquefazione materiale granulare
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Applicazioni di laboratorio: liquefazione materiale granulare
Parametri di prova (ASTM D5311 – 92 ):
• Prova in controllo di carico
• Forza assiale applicata = 75N
• Ampiezza picco-picco = 150N
• Frequenza di prova = 0,250 Hz
• Forma d’onda = sinusoidale
• Condizioni non drenate
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Applicazioni di laboratorio: liquefazione materiale granulare
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Applicazioni di laboratorio: liquefazione materiale granulare
Ru = Δu/δc
Liquefazione
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Conclusioni – Liquefazione materiale granulare
Dalla prova svolta, è emerso come il materiale abbia raggiunto la
liquefazione dopo circa 10-15 cicli di isteresi applicati, in
relazione ai valori di sollecitazioni impostati.
Sono necessari ulteriori approfondimenti per poter determinare
con certezza le variabili che influenzano la liquefazione di un
materiale granulare saturo. Si può però affermare con il supporto
della letteratura di riferimento, che il potenziale di liquefazione di
un materiale incoerente dipende sia dalle caratteristiche
intrinseche (granulometria, densità relativa e drenaggio) che
dalla tipologia di onda elastica applicata (ampiezza, n° di cicli).
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Applicazioni di laboratorio:decadimento dei parametri dinamici mater. coesivo
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Applicazioni di laboratorio:decadimento dei parametri dinamici mater. coesivo
Parametri di prova:
• Prova in controllo di carico
• N° 5 fasi cicliche con differenti carichi assiali
ed ampiezze picco-picco (ASTM D 3999-91):
 Forza assiale 80 N ; Ampiezza picco-picco 160 N
 Forza assiale 100 N ; Ampiezza picco-picco 200 N
 Forza assiale 120 N ; Ampiezza picco-picco 240 N
 Forza assiale 150 N ; Ampiezza picco-picco 300 N
 Forza assiale 200 N ; Ampiezza picco-picco 400 N
• Frequenza di prova = 0,250 Hz
• Forma d’onda = sinusoidale
• N° 40 cicli per fase ciclica
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Applicazioni di laboratorio:decadimento dei parametri dinamici mater. coesivo
Fase ciclica n°1 F = 80N
Fase ciclica n°5 F = 200N
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Applicazioni di laboratorio:decadimento dei parametri dinamici mater. coesivo
D
G
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Conclusioni – decadimento dei parametri dinamici materiale coesivo
La prova svolta, ha evidenziato come con l’aumentare del carico
assiale applicato vi sia stata una graduale variazione delle
proprietà elastiche del materiale, con dissipazioni sempre maggiori
di energia.
Questo comportamento marcatamente non lineare viene descritto
da due parametri:
• il Modulo di Taglio (G)
• il fattore di Smorzamento (D)
Con l’aumentare del livello deformativo, c’è stata una diminuzione
graduale del modulo di Taglio G, ed un aumento del fattore di
Smorzamento D.
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Conclusioni
Vantaggi della prova Triassiale Ciclica:
• possibilità di controllare separatamente pressione di cella δr e lo
sforzo assiale δa
• possibilità di controllare le variazioni dei parametri elastici durante
la prova, quali Modulo di Young, di Taglio e lo Smorzamento
• possibilità di scegliere la modalità di esecuzione della prova
- controllo di carico
- controllo di deformazione
Limitazioni della prova Triassiale Ciclica :
• non corrispondenza tra il piano di taglio imposto in prova e quello
su cui agiscono le tensioni di taglio in sito
• non è possibile controllare la direzione delle tensioni principali
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… grazie per l’attenzione!
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