I materiali impiegati durante le esperienze di laboratorio sono caratterizzati mediante opportune grandezze che descrivono in modo completo le sue caratteristiche:

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Caratterizzazione materiali

4.1 Grandezze caratteristiche

I materiali impiegati durante le esperienze di laboratorio sono caratterizzati mediante opportune grandezze che descrivono in modo completo le sue caratteristiche:

• d

diametri caratteristici ( parametro per la dimensione )

• n porosità

• γ peso specifico

• σ coefficiente di uniformità σ = d

/ d

• Sf sfericità di Zingg ( parametro per la forma )

Per ogni parametro citato verranno illustrati i metodi con i quali abbiamo ottenuto le informazioni necessarie alla loro determinazione.

I d

sono stati ottenuti costruendo la curva granulometrica, curva che è stata

ottenuta attraverso l’uso del calibro misurando i diametri mutuamente

ortogonali degli elementi, e calcolando il diametro equivalente. Il diametro

specifico del granello) che decanta con la stessa velocità del granello.

Il diametro equivalente è stato ottenuto, quindi, non per sedimentazione ma misurando le tre dimensioni dell’elemento rapportandolo ad una sfera, come da definizione, e calcolando il volume di un ellissoide equivalente, dal quale è stato poi possibile ricavare il diametro. Il diametro equivalente infine, è stato correlato con la percentuale in peso di ogni singolo elemento sul peso totale.

La porosità n è la proprietà delle rocce incoerenti di contenere spazi vuoti tra gli elementi solidi che la compongono.

V

n = Vv ( n < 1 )

All’interno dei nostri test sperimentali la porosità misurata è quella relativa al materiale costituente la rampa una volta posato, e non la porosità ottenuta attraverso il massimo grado di compattazione. Per fare questo è necessario, quindi, prelevare un campione di sabbia omogenea del diametro di 1 mm, vagliata tramite setacci. Una volta selezionato il materiale e noto il volume, questo viene posto sulla rampa posata, disteso su una superficie campione e misurato mediante il coordinatometro superficie e spessore, facendo in modo che la massima altezza della sabbia sia pari al top fisico della rampa. Si ha quindi :

- Vv = al volume della sabbia posata sulla rampa

- V = superficie coperta · spessore rampa

figura 4.1 misura porosità rampa in opera

Il peso specifico γ rappresenta il rapporto tra la quantità in peso ed il volume.

Tale parametro è stato ottenuto pesando una determinata quantità di materiale P, prendendo poi un becker graduato abbiamo immesso una quantità di acqua tale da costituire il volume iniziale V

. Aggiungendo poi il materiale il livello liquido si sale fino a raggiungere un volume finale V

. Risulta cosi semplice ottenere il perso specifico γ come dimostrato dalla formula successiva.

i

f

V

V P

= − γ

Il coefficiente σ rappresenta l’uniformità del materiale e la dispersione dei valori intorno al valore medio:

d

= diametro corrispondente all’ 84% della percentuale in peso sul totale, d

= diametro corrispondente al 16% della percentuale in peso sul totale.

Tanto più il coefficiente si avvicina a 1, tanto più il materiale risulta omogeneo. Nei materiali oggetto del presente studio tale coefficiente si è attestato attorno ad 1,15 per i materiali costituenti la rampa rampa.

La sfericità Sf indica la forma dei materiali, attraverso l’uso del calibro si

misurano le tre dimensioni e attraverso il grafico binario di Zingg ( 1935 ) la

sfericità.

4.2 Materiali costituenti la rampa

Le varie tipologie di rampe sono realizzate mediante tre differenti materiali nominati E1,E2,E3, tutti misurati mediante calibro. I materiali sono incollati, con adesivo a base siliconica, a lastre in acciaio dello spessore di 2 mm e delle dimensioni di 100 cm X 35 cm. La realizzazione dei boulders è invece affidata a semisfere di piombo, che, in virtù dell’elevato peso specifico, non necessitano di essere incollate. Di queste semisfere sono stati usati due diametri.

fig. 4.2 Materiali E1,E2,E3.

• CAMPIONE E1

fig. 4.3 Campione materiale E1.

σ=(d84/d16)

1.14 d

10.56

d

12.13 d

9.86

d

11.94 d

9.27

d

11.32 d

8.93

γ (Kg/m

) 2537 Porosità

(%) 47

tabella 4.1 caratteristiche granulometriche campione E1

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00

6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00

Diametro equivalente (mm)

%P

fig. 4.4 curva granulometrica campione E1

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

c/b b/a

S

=0,7

S

=0,5 S

=0,3

S

=0,9

fig. 4.5 sfericità campione E1

La sfericità del campione risulta essere pari a 0,76 un dato che risulta coerente

con la distribuzione del dati sperimentali sulle curve.

• CAMPIONE E2

fig. 4.6 campione materiale E2

σ=(d84/d16)

1.14 d

19.69

d

23.56 d

18.16

d

22.83 d

17.47

d

20.92 d

16.75

γ (Kg/m

) 2683 Porosità

(%) 49

tabella 4.2 caratteristiche granulometriche campione E1

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 26,00 28,00 Diametro equivalente (mm)

%P

fig. 4.7 curva granulometrica campione E2

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

c/b b/a

Sf=0,7

Sf=0,5 Sf=0,3

Sf=0,9

fig. 4.8 sfericità campione E2

La sfericità del campione risulta essere pari a 0,76 un dato che risulta coerente con la distribuzione del dati sperimentali sulle curve.

Di seguito sono riportati i dati relativi al calcolo della porosità :

Material E2

volume [mc] 0,0025

width [m] 0,35

length [m] 0,54

thickness [m] 0,027

total volume [mc] 0,005103

np 0,4899079

d50 19,7

tabella 4.3 porosità campione E2

in cui vengono riportate le grandezze del volume di sabbia misurato sulla rampa posta in opera

• CAMPIONE E3

fig. 4.9 campione materiale E2

σ=(d84/d16)

1.16 d

72.23

d

82.50 d

67.90

d

80.08 d

65.58

d

75.17 d

63.01

γ (Kg/m

) 2359 Porosità

(%) 60

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

40,00 44,00 48,00 52,00 56,00 60,00 64,00 68,00 72,00 76,00 80,00 84,00 88,00 Diametro equivalente (mm)

%P

fig. 4.10 curva granulometrica campione E3

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

c/b b/a

Sf=0,7

Sf=0,5 Sf=0,3

Sf=0,9

fig. 4.11 sfericità campione E3

La sfericità del campione risulta essere pari a 0,76 un dato che risulta coerente

con la distribuzione del dati sperimentali sulle curve.

Di seguito sono riportati i dati relativi al calcolo della porosità :

Material E3

volume [mc] 0,0050

width [m] 0,3500

length [m] 0,4300

thickness [m] 0,0550 total volume [mc] 0,0083

np 0,6040

d50 72,3

tabella 4.5 porosità campione E2

in cui vengono riportate le grandezze del volume di sabbia misurato sulla rampa posta in opera

Per operare un confronto immediato delle differenze granulometriche dei tre materiali, di seguito viene riportata la curva completa :

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 D (mm)

%P

Curva

granulometrica E3 Curva

granulometrica E2 Curva

granulometrica E1

fig. 4.12 confronto curve granulometricche materiali impiegati

BOULDERS

I boulders, che nella realtà costruttiva rappresentano un’opera di stabilizzazione della rampa, generalmente realizzati in massi naturali di dimensioni superiori al materiale costituente la rampa, nello studio in esame sono stai realizzati attraverso semisfere di piombo, fuso in appositi stampi, del diametro di 38 mm e 65mm (vedi figura 4.13.).

figura 4.13 boulders impiegati 38 mm e 65 mm