L'insegnamento 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.
The course is aimed at providing the basic notions of Soil Mechanics for the assessment of the mechanical behaviour of soils and the soil-structure interaction.
Tra gli obiettivi dell'insegnamento rientrano sia l'acquisizione di conoscenze teoriche sul comportamento idromeccanico dei terreni che lo sviluppo di abilità professionalizzanti.
Le conoscenze teoriche rappresentano il fondamento della materia e sono propedeutiche ad applicazioni ingegneristiche, trattate sia nell'insegnamento medesimo che in insegnamenti più avanzati, di rilevanza per tutti le professioni ingegneristiche interagenti con le formazioni geologiche, le sistemazioni idrogeologiche e ambientali e quelle civili. In particolare lo studente dovrà:
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 e assimilndo 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.
Per quanto riguarda le abilità professionalizzanti, a fine insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:
6. valutare il cedimento a lungo termine indotto dall'applicazione di un carico superficiale;
7. limitatamente alle condizioni monodimensionali, valutare il decorso temporale dei cedimenti in depositi di terreni a grana fine;
8. interpretare i risultati delle principali prove di laboratorio;
9. verificare la stabilità delle opere di sostegno rigide (muri) e flessibili (paratie, limitatamente al caso non tirantato e con un ordine di tiranti);
10. dimensionare e verificare il carico limite (capacità portante) di fondazioni superficiali utilizzate nella realizzazione di infrastrutture ed opere ingegneristiche.
The student is expected to increase her/his theoretical knowledge on the hydromechanical behaviour of soils and to develop professional skills.
Theoretical concepts are the foundation of the subject and prerequirements to engineering applications, which will be introduced both in this course and in more advanced ones. In particular, the student must:
1. learn how to decompose of the state of stress between the constituent phases (effective stress principle), by assimilating the porous medium to overlapping continua;
2. learn the distinction between coarse-grained and fine-grained materials, the meaning of drained and undrained configurations and their implications;
3. learn how to read the mechanical behavior of soils within the frame of critical state theory, understanding the joint role of effective stress and volume changes and assimilating concepts such as peak resistance, dilatance, critical state;
4. learn how to face analysis problems within the plasticity theory;
5. understand the influence of geological history on the response of natural materials.
As for professional skills, at the end of the course the student should be able to:
6. evaluate the long-term settlements induced by a surface load;
7. predict the evolution with time of settlements of structures built above fine-grained soils;
8. interpret the results of the main laboratory tests;
9. check the stability of the rigid (walls) and flexible (diaphgrams, unsupported and one order of support) ;
10. pre-design and verify the limit load (bearing capacity) of superficial foundations of used in common infrastructures and engineering works.
E’ propedeutica la conoscenza delle seguenti discipline: Analisi Matematica I (in particolare: derivate e integrali di funzioni di una variabile) e Analisi Matematica II (derivate seconde, derivate parziali e direzionali, teorema di Gauss), Algebra Lineare e Geometria (in particolare: spazi vettoriali, autovalori e autovettori), Fisica I (in particolare: dinamica e statica del corpo rigido), Idraulica (in particolare Moti di Filtrazione) e Scienza delle Costruzioni (in particolare: equazioni indefinite di equilibrio, equazioni cinematiche, elasticità lineare, criteri di Tresca e von Mises, solido di Saint Venant).
The knowledge of the contents of the following courses is recommended: Mathematical Analysis I and II, Physics I, Rational Mechanics, Hydraulics and Structural Mechanics.
Parte prima: Descrizione e classificazione dei terreni (circa 0.5 CFU)
-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: idraulica dei terreni (circa 3 CFU)
-Filtrazione nei mezzi porosi.
-Moti di filtrazione in regime stazionario.
-Teoria della consolidazione.
Parte terza: Il comportamento dell’elemento di volume (circa 3 CFU)
-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 quarta: il comportamento al finito (circa 3.5 CFU)
-Applicazioni della teoria della plasticità
-Le verifiche di sicurezza: teoremi della plasticità, stati di equilibrio limite attivo e passivo.
-I metodi di Coulomb e Rankine e il calcolo pratico delle spinte.
- Dimensionamento di opere di sostegno (muri e paratie non tirantate e con un ordine di tiranti).
-Carico limite e dimensionamento delle fondazioni dirette.
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.
L’insegnamento prevede lezioni ed esercitazioni in aula.
Durante l’anno verranno assegnati tre homework, da svolgere obbligatoriamente. La consegna degli homework in tre diverse scadenze fissate a inizio semestre, e la loro valutazione positiva consentirà un parziale esonero dalla prova scritta. In alternativa, gli homework potranno essere consegnati direttamente all’orale, rinunciando però al parziale esonero della prova scritta.
The course consists of lectures and exercise classes.
Le dispense dell'insegnamento (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.
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.
Slides; Libro di testo; Esercizi; Esercizi risolti;
Lecture slides; Text book; Exercises; Exercise with solutions ;
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
...
L’esame si compone di una prova scritta e di una prova orale. Entrambe sono obbligatorie.
Il voto è determinato dalla somma dei voti maturati nell’arco delle due singole prove.
Con la prova scritta si intende valutare la maturità conseguita in termini di conoscenze teoriche (quali i principi fondamentali del comportamento idromeccanico l'elemento di volume delle terre), che di abilità professionalizzanti ( dimensionamento di opere di sostegno e fondazioni superficiali). La prova scritta, dalla durata di due ore, consiste nella soluzione di quattro esercizi. Il punteggio massimo della prova è 15, il peso di ogni esercizio è riportato nel testo. Vengono ammesse all'orale le persone che ottengono un punteggio maggiore/uguale a 7. La prova orale è volta a valutare la capacità espositiva, le conoscenze teoriche e le abilità professionalizzanti, ha durata di circa mezzora e comprende sia domande teoriche che piccoli esercizi, con punteggio massimo pari a 15.
La lode verrà attribuita se le risposte delle prove, oltre che essere corrette dal punto di vista numerico e dei contenuti, saranno particolarmente chiare e complete nell’esposizione.
Durante il semestre verranno assegnati e caricati sulla pagina web tre homework, che potranno essere consegnati per essere corretti e valutati in tre diverse scadenze. Previo raggiungimento della sufficienza in tutti e tre gli homework sarà consentito un esonero parziale dallo scritto (peso 5/15).
Qualora non consegnati e valutati durante il semestre, gli homework andranno consegnati all’orale, durante il quale verranno discussi.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
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 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 final score is given by the average between the written test score and the oral discussion score.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.