L’insegnamento si propone di fornire gli elementi di base della meccanica delle terre e dell’interazione tra terre e strutture geotecniche, con particolare riferimento alle opere di contenimento delle terre e alle opere di fondazione, nell’ambito di un percorso di studi dedicato all’analisi ed alla progettazione degli edifici.

Tramite una serie di esempi progettuali e di esercitazioni, al termine dell’insegnamento lo studente avrà acquisito la capacità di:
- comprendere l’influenza della storia geologica, delle condizioni di drenaggio e delle sollecitazioni applicate, sulla risposta dei materiali naturali;
- calcolare le spinte sulle opere di sostegno e la capacità portante di terre di fondazione;
- eseguire calcoli e verifiche della stabilità delle opere di sostegno e delle fondazioni superficiali.

Sono propedeutiche all’insegnamento le conoscenze acquisite nell’insegnamento di Scienza delle Costruzioni della Laurea di 1° livello.

Introduzione all’insegnamento:
la tecnica progettuale in ingegneria geotecnica.

Caratteristiche e classificazioni delle terre:
stratigrafie, analisi granulometrica; limiti di Atterberg, sistemi di classificazione; piezometri.

Richiami di meccanica del continuo e leggi costitutive:
il tensore degli sforzi e delle deformazioni; elasticità, stati particolari di tensione e deformazione.

Elementi di idrostatica:
definizioni di fluido ideale e fluido reale; calcolo della pressione idrostatica; principio di Pascal.

Elementi di idrodinamica:
definizione di portata; moto uniforme/non uniforme; moto stazionario/non stazionario; regime di moto laminare e turbolento, numero di Reynolds; equazione di continuità; altezza piezometrica; teorema di Bernoulli e sua interpretazione geometrica, calcolo del carico geometrico, piezometrico e totale; gradiente idraulico.

Le terre come mezzo multifase, il principio degli sforzi efficaci:
pressioni idrostatiche, tensioni totali, tensioni efficaci nelle terre; capillarità; misura delle pressioni idrauliche in sito; terre normalconsolidate e sovraconsolidate.

Moti di filtrazione in regime stazionario:
misura della permeabilità in sito; forme di energia: la legge di Darcy; il gradiente idraulico critico, sifonamento.

Moti di filtrazione in regime transitorio:
condizioni drenate e non drenate; consolidazione monodimensionale; prova edometrica; calcolo dei cedimenti edometrici.

Introduzione ai concetti di resistenza e di deformabilità: gli ammassi rocciosi:
caratteristiche di resistenza al taglio delle discontinuità naturali; caratteristiche di deformabilità e resistenza del materiale roccioso.

Caratteristiche di resistenza e deformabilità di materiali a grana grossolana:
il fenomeno della dilatanza; condizioni di picco, critiche e residue; influenza dello stato di addensamento e della pressione media efficace; determinazione dei parametri mediante prove in situ.

Caratteristiche di resistenza e di deformabilità dei materiali a grana fine:
argille normal-consolidate e sovra-consolidate; parametri delle pressioni interstiziali; resistenza non drenata in termini di tensioni totali; determinazione dei parametri mediante prove in situ e in laboratorio.

Metodi di verifica delle opere geotecniche e scelta delle condizioni di verifica.

Opere di sostegno rigide e flessibili:
determinazione della spinta delle terre; spinte dovute all’acqua e ai sovraccarichi; verifiche di stabilità delle opere di sostegno rigide.

Fondazioni superficiali:
meccanismi di rottura; capacità portante delle fondazioni superficiali; cedimenti su terre coesive e non coesive.

Il controllo in itinere dell'apprendimento avviene tramite esercitazioni assegnate agli studenti a gruppi, le quali vengono svolte in autonomia, corrette e valutate. Le esercitazioni verteranno sui seguenti temi:
interpretazione di risultati di laboratorio per la classificazione delle terre;
stati di tensione, cerchio di Mohr, percorsi di sollecitazione;
calcolo delle tensioni geostatiche;
idraulica delle terre;
prova edometrica;
interpretazione di prove di taglio, monoassiali e triassiali in roccia;
interpretazione di prove triassiali in argilla, in diverse condizioni di drenaggio;
spinte sulle opere di sostegno;
capacità portante delle fondazioni superficiali;
calcolo dei cedimenti di fondazioni superficiali.

Le lezioni e le esercitazioni in aula sono svolte con l’ausilio di slide powerpoint. Le stampe sono a disposizione degli studenti sul portale della didattica.
Sono consigliati per gli approfondimenti i seguenti testi:
Lancellotta R., Geotecnica, Zanichelli, Bologna, 2004;
Berardi R., Fondamenti di geotecnica, CittàStudi, Torino, 2009;
Atkinson J., Geotecnica – Meccanica delle terre e fondazioni, McGraw-Hill, New York, 1997.

La verifica dell’apprendimento dello studente avverrà tramite un esame scritto riguardante esercizi pratici ed applicativi ed un esame orale in cui saranno discusse le esercitazioni svolte durante l’anno e la preparazione teorica.