T ENSIONI RESIDUE LATERALI E DI BASE

I pali modello idealmente trivellati sono installati nel campione sabbioso a 1g e successivamente montati sul cestello basculante della centrifuga.

Durante la fase di accelerazione in volo, per raggiungere il livello a/g previsto, il palo e la sabbia manifestano dei cedimenti differenti a causa della diversità dei pesi propri. I cedimenti della sabbia, misurati a piano campagna sono generalmente maggiori di quelli del palo modello probabilmente per la parziale mobilitazione della sua capacità portante. Essi dipendono dal grado di addensamento iniziale del campione e dal livello di accelerazione raggiunto dalla prova e si stabilizzano quando questo si mantiene costante.

Se si ipotizza che il palo si comporti come un corpo rigido, il suo cedimento può essere assunto costante con la profondità; il cedimento del deposito sabbioso, al contrario, varia in modo non lineare da un valore massimo, misurato a piano campagna, fino ad annullarsi in corrispondenza del fondo del contenitore di prova (Fig. 2.6).

Come mostrato in Figura 2.6, il fusto del palo può essere diviso in due parti: una parte superiore, in cui il cedimento della sabbia è maggiore di quello del palo e le tensioni tangenziale che si sviluppano sono rivolte

dm 10D50 10D50

w

palo dm +10 D50

Capitolo 2 Interpretazione delle prove di carico in centrifuga 45

verso il basso (tensioni residue negative), e una inferiore, in cui la situazione si inverte e le tensioni tangenziali sono rivolte verso l’alto (tensioni residue positive). Il punto di inversione delle tensioni tangenziali è definito asse neutro: dalla sperimentazione condotta da Colombi [2005], su pali idealmente trivellati ed infissi installati in sabbia, è possibile ritenere che l’asse di inversione sia localizzato nella metà inferiore del palo modello e che l’entità delle tensioni tangenziali residue sia minore alle alte densità relative (Fig. 2.7).

Il calcolo delle tensioni residue τres medie, sull’intero palo e sui singoli conci, si esegue utilizzando la (2.5), la (2.8) e la (2.11), con As definita dalla (2.13), facendo riferimento alle forze lette dalle celle interne alla fine della consolidazione, ricordando che, in questa fase, il carico esterno è nullo.

-Figura 2.6 – Cedimento relativo palo-sabbia alla fine della consolidazione.

Nel calcolo delle tensioni tangenziali che si sviluppano sul fusto del palo a seguito della prova di carico si sono tenute in conto le tensioni residue mobilitate durante la consolidazione, facendo riferimento alla Figura 2.8 e alla procedura di seguito descritta:

• Tensione tangenziale residua negativa (Fig. 2.8a)

Il punto in cui la tensione tangenziale si azzera è considerato la corretta origine degli assi e le curve di mobilitazione sono traslate verso la nuova origine.

• Tensione tangenziale residua positiva (Fig. 2.8b)

Si ricostruisce il ramo iniziale prolungando la curva di mobilitazione con pendenza costante e si individua la corretta origine degli assi nel punto in cui le tensioni tangenziali si annullano.

Cedimento, wi P ro fo n d it à, z Sabbia Palo Asse neutro tens. tangenz. negative tens. tangenz. positive

Base del contenitore di prova

ws

46 Modellazione fisica di pali trivellati in sabbia L. Guerra -Figura 2.7– Tensioni laterali residue su pali modello idealmente trivellati in sabbia

[Colombi 2005].

(a) (b)

-Figura 2.8– Individuazione del punto di origine della curva di mobilitazione dell’attrito laterale.

A titolo di esempio, si riportano in Figura 2.9a le tensioni tangenziali medie ottenute localmente sui singoli conci per la prova di compressione PT3a_FF8 calcolate non tenendo conto delle tensioni residue: il concio D più profondo sviluppa una resistenza attritiva fisicamente non

τ precedente ττττ C B A O Cedimento, w curva misurata

reale origine degli assi

tens. tang. residua positiva

ramo ricostruito con la stessa pendenza del tratto iniziale ττττ C B O A’ Cedimento, w

reale origine degli assi τ precedente τres [kPa] 50 40 30 20 10 -10 -20 -30 -40 -50 0 P ro fo n d it à n o rm al iz za ta , z/ Lm [ -] 0.2 0.5 0.7 1.0 Attrito laterale negativo Attrito laterale positivo DR=46% - MD dm=10 mm a/g=80 DR=82% - HD dm=10 mm a/g=80

tens. tang. residua negativa curva misurata

Capitolo 2 Interpretazione delle prove di carico in centrifuga 47

compatibile con la sua pressione di confinamento. Correggendo le curve con le tensioni residue, gli andamenti si dispongono nella corretta successione, con resistenze tangenziali direttamente proporzionali alle tensioni di confinamento (Fig. 2.9b).

-Figura 2.9a– Curve delle tensioni tangenziali medie agenti localmente sui singoli conci ottenute non tenendo in conto le tensioni residue.

-Figura 2.9b– Curve delle tensioni tangenziali medie agenti localmente sui singoli conci ottenute tenendo conto delle tensioni residue.

48 Modellazione fisica di pali trivellati in sabbia L. Guerra

Durante la fase di consolidazione in volo il palo mobilita, oltre alle tensioni tangenziali residue sul fusto, una portata di base residua Qb0, di cui si deve tenere conto per una corretta interpretazione dei risultati.

Per considerare il contributo dovuto a Qb0, le curve della portata di base Qb-w, ottenute dall’applicazione del carico esterno, sono state opportunamente corrette come mostrato in Figura 2.10, attraverso la seguente procedura:

1- noto Qb0 dalla lettura della cella di base, si calcola la tangente al tratto iniziale della curva misurata

2- si estende la tangente fino a Qb=0

3- si valuta il cedimento della base del palo, ∆w, in fase di consolidazione

4- si trasla la curva ricostruita della quantità ∆w.

-Figura 2.10 – Ricostruzione del tratto iniziale della curva Qb-w per tenere conto

della portata di base residua Qb0.

A titolo di esempio, sono mostrate in Figura 2.11 la curva della portata di base, prodotta dall’applicazione del carico esterno, e la sua correzione ricostruendo il tratto iniziale secondo la procedura rappresentata in Figura 2.10 e successivamente traslandola di ∆w; i dati sono riferiti alla prova di compressione in centrifuga eseguita a 80g sul palo modello dm=10mm installato in un campione di sabbia FF ricostruito a MD (PT3a_FF8).

Le curve di mobilitazione delle tensioni tangenziali e della portata di base unitarie, corrette tenendo conto delle tensioni residue, sono impiegate per le successive elaborazioni e riportate nell’Allegato B in cui sono inoltre rappresentati gli andamenti del carico esterno, e delle curve

Qb0 Qb

Qb corretto Qb-w ottenuta dall’applicazione

del carico esterno

Ricostruzione del tratto iniziale

∆w

Capitolo 2 Interpretazione delle prove di carico in centrifuga 49

di mobilitazione della portata laterale e di quella di base in funzione del cedimento w.

-Figura 2.11 – Esempio di ricostruzione del tratto iniziale e traslazione della curva Qb-w per tenere conto della portata di base residua Qb0 (PT3a_FF8).