Geotecnica

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La geotecnica è la disciplina che si occupa di studiare la meccanica delle terre e la sua applicazione nelle opere di ingegneria. Al giorno d'oggi rappresenta la materia disciplinare più contesa tra ingegneri e geologi, della quale entrambi rivendicano l'appartenenza nel proprio ambito professionale.

[modifica] Caratteristiche del terreno

Convenzionalmente, in geotecnica ^[1] , il terreno viene suddiviso in classi granulometriche, definite in base al diametro delle particelle solide che lo compongono. Queste classi sono:

blocchi (diametro d > 200 mm, frazione costituita da blocchi);
ghiaia (2 ≤ d ≤ 200 mm, frazione ghiaiosa);
sabbia (0,06 ≤ d ≤ 2 mm, frazione sabbiosa);
limo (0,002 ≤ d ≤ 0,06 mm, frazione limosa);
argilla (d ≤ 0,002 mm, frazione argillosa).

La composizione granulometrica dei terreni influenza il comportamento meccanico ed idraulico ed è determinata con la pratica del setacciamento (mediante vagli o stacci) o della sedimentazione (per la frazione fine) di campioni prelevati in sito.

Le caratteristiche peculiari di un terreno derivano dal fatto che:

è un mezzo continuo trifase, perché costituito da una parte solida (scheletro solido), una parte liquida ed una gassosa;
è un mezzo poroso;
ha un comportamento meccanico non elastico e non lineare anche per piccole deformazioni;
non resiste a sforzi di trazione;
ha comportamento visco-elasto-plastico.

[modifica] Attrezzature e prove

Allo scopo di determinare le caratteristiche di un terreno, di natura meccanica o d'altro tipo, sono disponibili varie attrezzature di laboratorio:

vagli o setacci, per determinare la curva granulometrica;
densimetro;
cucchiaio di Casagrande;
edometro;
apparecchio triassiale;
scatola di taglio;
taglio anulare;
cilindro cavo;
permeametro;
taglio torsionale ciclico;
colonna risonante.

Vengono pure frequentemente utilizzate prove di caratterizzazione in sito che suppliscono l'impossibilità o la difficoltà di prelevare campioni in materiali che non presentano una coesione (vera o apparente):

In generale è buona norma considerare i due tipi di prove (in laboratorio e in sito) complementari e non alternative, in modo da supplire alle carenze dell'uno con le capacità dell'altro.

Tali indagini e prove, secondo il DM del 14/01/2008 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (punto 6.2.2), devono essere eseguite e certificate dai laboratori di cui all’art.59 del DPR 6.6.2001, n.380.

[modifica] Applicazioni

Gli aspetti principali di cui si occupa sono:

Determinazione della resistenza dei terreni;
Determinazione della deformabilità dei terreni;
Modellazione costitutiva dei terreni;
Problemi accoppiati di filtrazione;
Calcolo della spinta delle terre;
Calcolo della capacità portante dei terreni;
Analisi di stabilità dei pendii.
Analisi di interazione tra terreno e strutture

Molti studiosi si sono occupati di questa disciplina. Contributi pionieristici sono dovuti a Terzaghi (principio degli sforzi efficaci), considerato il fondatore della moderna geotecnica. Altri contributi indiretti sono stati forniti da Mohr e Coulomb, per quanto riguarda l'applicazione del criterio di resistenza alle terre, Rankine per il calcolo della spinta delle terre.

In epoca più recente, grazie allo sviluppo delle teorie elastoplastiche, formulate in principio per i metalli, si menzionano Schofield e Wroth e la scuola di Cambridge (modello Cam-Clay), Alonso e la scuola di Barcellona (terreni non saturi), Bishop, Lade.