MECCANICA E DINAMICA DELLE TERRE

ICAR/07 - 6 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

MARIA ROSSELLA MASSIMINO
Email: mmassimi@dica.unict.it
Edificio / Indirizzo: STANZA 2 - PIANO TERRA - SEZIONE DI GEOTECNICA - EDIFICIO 13 - CITTADELLA UNIVERSITARIA -VIA SANTA SOFIA , 64 CATANIA (CT)
Telefono: 00390957382209
Orario ricevimento: lunedì 11:00 - 13:00; martedì 15:00 - 17:00


Obiettivi formativi

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. ….e le molteplici prove di laboratorio statiche e dinamiche da cui poter estrapolare i parametri geotecnici necessari per l'uso dei suddetti modelli costitutivi. Vengono, altresì, fornite le nozioni fondamentali per un approfondito studio della risposta sismica locale e del fenomeno della liquefazione.

La metodologia didattica del corso prevede lezioni frontali.

Sono previste esercitazioni in aula durante le ore di lezione.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali anche mediante presentazioni Power Point. Seminari in collaborazione con professionisti della materia. Esercitazioni durante le ore di lezione.


Prerequisiti richiesti

Conoscenza dei temi trattati nel corso di "Geotecnica".



Frequenza lezioni

La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata in quanto coerente con il modello formativo proposto che mira a favorire l'apprendimento graduale, la partecipazione attiva dello studente in classe, il dialogo fra docenti e studenti.



Contenuti del corso

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.



Testi di riferimento

  1. A. Burghignoli (2018). "Meccanica delle Terre". Hevelius Edizioni, Benevento.
  2. T. Crespellani, J. Facciorusso (2010). "Dinamica dei terreni". Dario Flaccovio Editore.
  3. S.J. Kramer (1996). “Geotechnical Earthquake Enginnering”. Prentice Hall, New Jersey, USA.5.
  4. G. Lanzo, F. Silvestri (1999). "Risposta sismica locale". Hevelius, Italy.
  5. R. Nova (2002). “Fondamenti di meccanica delle terre”. McGraw-Hill, Milano, Italy.
  6. D. Muir Wood (2004). “Geotechnical modelling”. E & FN Spon.

Altro materiale didattico

Oltre ai testi di riferimento, sopra indicati, viene, altresì, fornito agli studenti altro materiale didattico, comprensivo delle presentazioni Power Point esposte dal docente e di alcune pubblicazioni su convegni e/o riviste nazionali ed internazionali, tramite il sistema "Studium" dell'Università degli Studi di Catania.



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1IntroduzioneTesti 1, 5 e 6  
2Meccanica delle TerreTesti 1, 5, 6  
3Dinamica delle TerreTesti 2, 3, 4  


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

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.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

1) Le equazioni di campo per analizzare un qualunque problema geotecnico in campo statico e dinamico

2) Le 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




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