Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Geotechnics

09BCOMC

A.A. 2020/21

2018/19

Geotecnica

Il corso si propone di far acquisire all’allievo i principi della Meccanica delle terre per lo studio del comportamento meccanico dei terreni e delle strutture interagenti con il terreno.

Geotecnica

The course is aimed at providing the basic notions on Soil Mechanics for the assessment of the mechanical behaviour of soils and the soil-structure interaction.

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Gli obiettivi che si vogliono conseguire sono i seguenti: 1. assimilando il mezzo poroso a continui sovrapposti, apprendere la ripartizione dello stato di sforzo tra le fasi costituenti (principio degli sforzi efficaci); 2. imparare la distinzione tra materiali a grana grossa e materiali a grana fine, il significato delle configurazioni drenate e non drenate e le relative implicazioni; 3. inquadrare il comportamento meccanico delle terre nell’ambito della teoria dello stato critico, comprendere il ruolo paritetico degli sforzi efficaci e delle variazioni di volume, assimilare concetti quali resistenza di picco, dilatanza, stato critico; 4. inquadrare i problemi di analisi limite nell’ambito della teoria della plasticità; 5. comprendere l’influenza della storia geologica sulla risposta dei materiali naturali. Gli studenti acquisiranno la capacità di: - analizzare lo stato della tensione e della deformazione in un deposito di terreno; - modellare la rigidezza e la resistenza al taglio dei terreni; - valutare l'interazione tra il fluido interstiziale e lo scheletro solido; - interpretare le prove di laboratorio e in sito più comuni; - applicare la teoria della plasticità alla valutazione delle condizioni di sicurezza delle fondazioni superficiali e delle opere di sostegno; - determinare i cedimenti delle fondazioni superficiali utilizzando procedimenti teorici ed empirici.

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The course purposes are: 1. assuming the porous medium as a mixture of superposed continua, to learn the stress partition between the phase components (effective stress principle); 2. to learn the difference between fine and coarse grained soils, the meaning of drained and undrained conditions and the relative implications; 3. to understand the soil mechanical behaviour through the critical state theory, to relate effective stress and volume changes, to assimilate key concepts as peak strength, dilatancy and critical state. 4. to set the limit analysis problems within the plasticity theory; 5. to understand the influence of geological history on the mechanical behaviour of natural soils. Students will acquire the ability to: - analyze the stress and strain state in soil deposits; - modeling the stiffness and shear strength of soils; - evaluate the interaction between the interstitial fluid and the solid skeleton; - interpret the most common laboratory and in-situ tests; - apply the theory of plasticity to the assessment of the stability conditions of shallow foundations and earth retaining structures; - determine the settlements of shallow foundations using theoretical and empirical methods.

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E’ propedeutica la conoscenza delle seguenti discipline: Analisi Matematica I e II, Fisica I, Meccanica Razionale, Idraulica e Scienza delle Costruzioni.

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The knowledge of the contents of the following courses is recommended: Mathematical Analysis I and II, Physics I, Rational Mechanics, Hydraulics and Structural Mechanics.

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Parte prima: Descrizione e classificazione dei terreni -Origine, proprietà indice e storia geologica dei terreni -Fasi e relazioni tra le fasi -Classi di comportamento: proprietà indice e criteri di classificazione -Caratteri dei depositi naturali Parte seconda: Il comportamento dell’elemento di volume -Comportamento meccanico delle terre -Tensioni efficaci: definizione e postulato -Prove edometriche: tensione di preconsolidazione e compressibilità. Applicazione al calcolo del cedimento in condizioni monodimensionali -Rappresentazione dei percorsi di carico -Resistenza al taglio e deformabilità Parte terza: i problemi al contorno -Filtrazione nei mezzi porosi -Moti di filtrazione in regime stazionario -Teoria della consolidazione -Applicazioni della teoria della plasticità -Le verifiche di sicurezza: teoremi della plasticità, stati di equilibrio limite attivo e passivo -I procedimenti classici di Coulomb e Rankine e il calcolo pratico delle spinte -Il carico limite delle fondazioni dirette

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First part: soil description and classification - Origin, index properties and geological history - Soil phases and their relations - Soil classification and index properties - Natural deposits Second part: the behaviour of the elementary volume - Soil mechanical behaviour - Effective stress: definition and postulate - Oedometer test: preconsolidation stress and compressibility. Application to the calculation of one-dimensional settlement - Stress paths - Shear strength and stress-strain behavior Third part: boundary problems - Porous media seepage - Seepage under steady state conditions - Theory of consolidation - Applications of plasticity theory - The collapse of soil structures: theorems of plasticity theory, active and passive limiting states of stress - Coulomb and Rankine theories and practical calculation of earth pressures - Bearing capacity of shallow footings

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L'insegnamento prevede lezioni ed esercitazioni in aula. Le esercitazioni sono volte a chiarire, mediante esempi applicativi, gli argomenti sviluppati a lezione. L’obiettivo è quello di fare acquisire all’allievo una familiarità con i risultati di prove di laboratorio, una capacità interpretativa degli stessi, un’abitudine alla formulazione dei problemi al contorno, un uso critico dei parametri meccanici nei casi applicativi più ricorrenti (fondazioni dirette e opere di sostegno).

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The course consists of lectures and exercise classes. Exercise classes are aimed at clarifying, through applicative examples, the main topics of the course. Students will take confidence with the results of the laboratory tests, will learn how to interpret the laboratory test results, will develop the ability to formulate boundary problems, will acquire a critical use of mechanical parameters in most frequent application scenarios (shallow foundations and earth retaining structures).

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Le dispense del corso (presentazioni, appunti, esercizi) sono rese disponibili attraverso il portale della didattica. I testi di riferimento sono i seguenti: Lancellotta, R. (2012). Geotecnica. Zanichelli, Bologna. Atkinson, J. (1997). Geotecnica. Meccanica delle terre e fondazioni. McGraw-Hill, Milano. Per approfondimenti possono essere consultati i seguenti testi: Lancellotta, R., Calavera, J. (1999). Fondazioni. McGraw-Hill, Milano. Lancellotta, R., Costanzo, D., Foti, S. (2011). Progettazione geotecnica secondo l’Eurocodice 7 (UNI EN 1997) e le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2008). Hoepli, Milano. Lambe, T.W., Whitman, R.V. (1997). Meccanica dei terreni, D. Flaccovio, Palermo. Tonni, L., Gottardi, G. (2010). Esercizi di geotecnica. Esculapio, Bologna. Tordella, M.L. (1988). Esercizi di geotecnica, Levrotto e Bella, Torino.

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Course didactical material (slides, notes, exercises) is available on the internet teaching portal. Recommended textbooks: Lancellotta, R. (2012). Geotecnica. Zanichelli, Bologna. Atkinson, J. (1997). Geotecnica. Meccanica delle terre e fondazioni. McGraw-Hill, Milano. Suggested readings: Lancellotta, R., Calavera, J. (1999). Fondazioni. McGraw-Hill, Milano. Lancellotta, R., Costanzo, D., Foti, S. (2011). Progettazione geotecnica secondo l’Eurocodice 7 (UNI EN 1997) e le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2008). Hoepli, Milano. Lambe, T.W., Whitman, R.V. (1997). Meccanica dei terreni, D. Flaccovio, Palermo. Tonni, L., Gottardi, G. (2010). Esercizi di geotecnica. Esculapio, Bologna. Tordella, M.L. (1988). Esercizi di geotecnica, Levrotto e Bella, Torino.

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Modalità di esame: prova scritta; prova orale obbligatoria;

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L'esame consiste in una prova scritta e in una prova orale, che vertono su tutti gli argomenti trattati nelle lezioni e nelle esercitazioni. L'esame scritto è finalizzato a verificare la capacità degli studenti di applicare i concetti teorici alla soluzione di semplici problemi relativi all'analisi dello stato della tensione e della deformazione, all'interpretazione delle prove di laboratorio e in sito, alla determinazione delle condizioni di stabilità di fondazioni superficiali e opere di sostegno, al calcolo dei cedimenti delle fondazioni superficiali. L'esame scritto prevede lo svolgimento di 4 esercizi, avendo a disposizione un tempo massimo di 2 ore. L'ammissione alla prova orale si ottiene con una valutazione della prova scritta non inferiore a 15/30 (votazione massima pari a 30/30). Durante lo svolgimento della prova è consentita la consultazione di appunti e libri ed è permesso l'uso della calcolatrice. Non è invece permesso l'uso di smartphone, tablet e computer portatili. Gli esami orali consistono in tre o quattro domande poste ad ogni candidato, sviluppate attraverso la discussione o lo svolgimento di brevi calcoli e durano circa 20 minuti. Durante la prova orale è verificato l'apprendimento dei principi teorici che governano il comportamento meccanico dei terreni e l'interazione tra il terreno e le strutture. Il voto finale è determinato mediando i voti ottenuti nella prova scritta e nella prova orale.

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Exam: written test; compulsory oral exam;

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The exam includes a written test and an oral discussion about all the topics that are dealt with during the course lessons (lectures and exercise classes). The written test is aimed at evaluating the ability of the students to use theoretical notions to solve simple applicative problems concerning the stress and strain state analysis, the interpretation of laboratory and in situ tests, the determination of stability conditions for shallow foundations and earth retaining structures, the prediction of settlements of shallow foundations. The written test consists of 4 exercises, that have to be solved within 2 hours. The admission to the oral discussion is obtained only by a written test score not lower than 15/30 (maximum score equal to 30/30). During the test, the students can consult personal notes and/or books and can use a calculator. It is not allowed the use of smartphones, tablets and laptops. During the oral discussion, three or four questions are asked to every student, who can be required to develop simple calculations. The oral discussion lasts about 20 minutes. The oral discussion is aimed at ascertaining the learning of the theoretical principles which govern the mechanical behaviour of soils and their interaction with structures. The final score is given by the average between the written test score and the oral discussion score.



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