MECCANICA E DINAMICA DELLE TERRE

Il corso ha la finalità di fornire conoscenze avanzate sul comportamento in campo statico e dinamico dei terreni, mediante modellazione fisica, analitica e numerica. Vengono, dunque, illustrati i principali modelli costitutivi implementati e/o implementabili in software FEM, FDM, etc. …. Vengono altresì fornite le nozioni fondamentali per lo studio della risposta sismica locale.

La metodologia didattica del corso prevede lezioni frontali.

Sono previste esercitazioni in aula durante le ore di lezione.

Conoscenza di Geotecnica

Lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni del corso, cfr. Regolamento Didattico del CLM in Ingegneria Civile Strutturale e Geotecnica.

1. INTRODUZIONE

Caratteristiche generali dei terreni. Relazioni tra le fasi. Il Principio degli sforzi efficaci. Dal discreto al continuo. Rigidezza e resistenza. I tensori di sforzo e deformazione: definizioni (tensoriali e matriciali) e notazioni. Introduzione alla modellazione del comportamento delle terre: modelli empirici, modelli teorici, modelli numerici, modelli fisici.

2. MECCANICA DELLE TERRE

Le equazioni di campo.

Equazioni di equilibrio. Equazioni di congruenza. Il legame costitutivo (la funzione di plasticizzazione, la legge di incrudimento, la legge di flusso). L’equazione di continuità e la legge di Darcy. Casi particolari: terreno secco; terreno saturo con falda in quiete; terreno saturo con acqua in movimento - regime stazionario (filtrazione); terreno saturo con acqua in movimento – regime transitorio (consolidazione tridimensionale per terreni a comportamento non-lineare; casi semplificati: Teoria di Biot, Teoria di Terzaghi-Rendulic, Effetto Mandel-Cryer).

Prove di laboratorio in campo statico

Principali prove di laboratorio in campo statico. Il legame sforzi-deformazioni alla luce delle princiapli prove di laboratorio. Percorso tensionale e condizioni di rottura. Comportamento dei terreni a grana grossa in condizioni drenate e non drenate (Linee di instabilità; liquefazione statica, dilatanza; bande di taglio). Comportamento dei terreni a grana fine in condizioni drenate e non drenate (Teoria dello stato critico). Determinazione dei principali parametri del terreno da prove di laboratorio in campo statico.

Il legame costitutivo

Comportamento del terreno in campo statico: l'evidenza sperimentale. Il modello elastico (anisotropia, nonlinearità, eterogeneità). I modelli con modulo variabile. I criteri di rottura (Tresca, Von Mises, Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, Lade, Matsuoka-Nakai, ecc…). La plasticità. Il modello rigido-perfettamente plastico. I modelli elastici-perfettamente plastici. I modelli elastico-plastici con incrudimento (I modelli con “cappello”, La teoria dello stato critico ed il modello Cam-Clay, i modelli derivati dal modello Cam-Clay). La dilatanza e le leggi di flusso non associate. I modelli viscosi. Scelta dei parametri del terreno.

3. DINAMICA DELLE TERRE

Il moto sismico dei terreni

Introduzione. Richiami di Sismologia. Il moto sismico: intensità e magnitudo. Pericolosità sismica: leggi di attenuazione; analisi deterministica e probabilistica. Parametri sismici. Azione sismica di riferimento o terremoto di progetto. Equazioni del moto: passaggio dal campo statico al campo dinamico. Propagazione delle onde sismiche: onde di volume; onde di superficie; smorzamento isteretico e radiativo. Risposta sismica locale. Liquefazione dinamica. La Dinamica delle Terre e le NTC, 2008.

Prove di laboratorio in campo dinamico

Principali prove di laboratorio in campo dinamico. Determinazione dei principali parametri del terreno da prove di laboratorio in campo dinamico. Modulo di taglio e rapporti di smorzamento. Mobilità ciclica. Soglia elastica e soglia volumetrica.

Il legame costitutivo

Comportamento del terreno in campo dinamico: l'evidenza sperimentale. La modellazione nel caso di carichi non-monotonici: modelli elastico-lineari. Modelli elastico - non lineari. Modelli ipoplastici. Modelli con incrudimento isotropo e cinematico.

1. S.J. Kramer (1996). “Geotechnical Earthquake Enginnering”. Prentice Hall, New Jersey, USA.5.
2. G. Lanzo, F. Silvestri (1999). "Risposta sismica locale". Hevelius, Italy.
3. R. Nova (2002). “Fondamenti di meccanica delle terre”. McGraw-Hill, Milano, Italy.
4. D. Muir Wood (2004). “Geotechnical modelling”. E & FN Spon.
5. T. Crespellani, J. Facciorusso (2010). "Dinamica dei terreni". Dario Flaccovio Editore.

Vengono, altresì, fornite agli studenti diverse pubblicazioni su convegni e/o riviste nazionali ed internazionali

I testi di riferimento possono essere acquistati in tutte le librerie, ovvero via Internet; le pubblicazioni di cui sopra vengono fornite dal docente.

Prova orale.

La prenotazione per l'appello d’esame è obbligatoria e deve essere fatta esclusivamente via internet attraverso il portale studenti entro il periodo previsto.

Sono previste esercitazioni in aula durante le ore di lezione.

Prova orale.

1) Le equazioni di campo

2) Le principali prove di laboratorio atte a determinare i principali parametri geotecnici in campo statico e dinamico

3) Criteri di rottura

4) La determinazione della matrice di rigidezza elasto-plastica

5) Modelli costitutivi sviluppati per lo studio del comportamento del terreno in campo statico e dinamico

6) Propagazione delle onde nel terreno

7) Risposta sismica locale

8) Liquefazione