Dipartimento di Ingegneria Civile, dell'Energia, dell'Ambiente e dei Materiali - Università Mediterranea di Reggio Calabria - Didattica

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STABILITA' DEI PENDII E FRONTI DI SCAVO

Corso

Ingegneria Civile

Curriculum

GEOTECNICA PER LO SVILUPPO E LA SICUREZZA DEL TERRITORIO

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2022/2023

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ICAR/07

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Primo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente

DANIELA DOMINICA PORCINO

Obiettivi

Gli obiettivi formativi del corso sono l’acquisizione di conoscenze teoriche ed applicative per l'analisi e la modellazione del comportamento meccanico dei pendii naturali, artificiali e dei fronti di scavo.
Le conoscenze e le competenze acquisite nell'ambito del corso riguardano: a) la modellazione geotecnica del pendio, b) la valutazione del coefficiente di sicurezza del pendio mediante i metodi dell'equilibrio limite, in accordo con le prescrizioni delle NTC 2018; c) i principali metodi impiegati nella pratica applicativa per la stabilizzazione di versanti naturali oggetto di movimenti franosi; d) i principali strumenti di monitoraggio e controllo in sito dei pendii, e): le tecniche esecutive, le problematiche, e le tipologie di opere di sostegno dei fronti di scavo; f) le verifiche di sicurezza dei fronti di scavo e dei diaframmi ai sensi della normativa vigente

Modalità di valutazione
La prova d'esame consiste in una prova orale della durata di un’ora finalizzata a verificare le conoscenze acquisite e le capacità applicative.
L’obiettivo della prova orale consisterà nel verificare la capacità di apprendimento, il livello delle conoscenze acquisite e di comprensione dei contenuti del corso nonchè di valutare l'abilità comunicativa.
La capacità di applicare le conoscenze nell’ambito di reali problemi applicativi con particolare riferimento alle verifiche di stabilità dei pendii naturali e artificiali, dei fronti di scavo protetti e non, sarà verificata attraverso le esercitazioni consegnate dallo studente.
Il voto finale in trentesimi sarà attribuito sulla base dei seguenti elementi: conoscenza acquisita, grado di approfondimento, e analisi critica degli argomenti, padronanza degli argomenti, proprietà di linguaggio, votazione delle esercitazioni svolte.

ENGLISH VERSION
The course aims at providing the fundamental understanding of theoretical and practical aspects concerning modeling of soil slopes and slope stability (natural, artificial and cut slopes). The knowledge and skills acquired in the course concern: a) geotechnical modeling of the slope; b) evaluation of the safety factor of slope according to limit equilibrium (LE) analysis and Italian Building Code; c) design methods adopted in the engineering practice and criteria for stabilization of slopes; d) instrumentation and field monitoring of slope stability (movements and pore water pressures); e) Excavations. executive techniques, risks, and types of supporting works of the excavation fronts; f) safety analysis of diaphragm walls and ground anchors in accordance with current national code.

Programma

Stabilità dei pendii (6 cfu)
i principali argomenti previsti dall’insegnamento, sulla base degli obiettivi da raggiungere sono:

INTRODUZIONE AL CORSO; 1. CLASSIFICAZIONE DELLE FRANE. Stato di attività. Cause di innesco dei movimenti franosi; 2. MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL PENDIO. Richiami sulla resistenza dei terreni e sui principali mezzi di indagine per la caratterizzazione delle formazioni coinvolte nei fenomeni franosi; 3. METODI DI ANALISI PER LA STABILITÀ DEI PENDII. Equilibrio limite: la posizione del problema. I metodi delle strisce. Il pendio indefinito asciutto, immerso in acqua in quiete, immerso in acqua in moto di filtrazione. Il metodi approssimati: equilibrio dei momenti (Bishop semplificato). I metodi approssimati: equilibrio delle forze (metodo di Janbu semplificato). Il metodo di Morgestern e Price. Il metodo di Spencer; 4. VERIFICHE DI SICUREZZA SECONDO LA NORMATIVA VIGENTE (NTC18). Livelli di sicurezza e cinematismo critico. Pendii naturali e artificiali; 5. MECCANISMI DI DEFORMAZIONE E ROTTURA DEI PENDII NATURALI. Formazione e propagazione della superficie di scorrimento. La rottura progressiva; frane di primo distacco e frane riattivate. La scelta dei parametri di resistenza al taglio da introdurre nelle analisi di stabilità: condizioni di drenaggio e natura della frana; 6. PRINCIPALI INTERVENTI DI STABILIZZAZIONE DEI PENDII: criteri di scelta ed analisi degli interventi; 7. CONTROLLI E MONITORAGGIO. Metodologie di monitoraggio. Strumentazione geotecnica in sito per la misura degli spostamenti in superficie e in profondità (inclinometri) e delle pressioni neutre (piezometri). Esercitazioni relative alle verifiche di sicurezza dei pendii naturali, ed artificiali alla luce della normativa nazionale vigente

Fronti di scavo (3cfu)
INTRODUZIONE AL CORSO. Scavi per opere di fondazione. Scavi in trincea. Scavi non protetti e protetti. Scavi sotto falda: drenaggio preliminare nell’ area circostante lo scavo: interventi di dewatering Tecniche esecutive degli scavi. 1. FENOMENI DI COLLASSO DEGLI SCAVI. Instabilità delle pareti di scavo: altezza critica di scavo e influenza della coesione. Instabilità del fondo dello scavo: fattore di stabilità. Stati limite ultimi di tipo idraulico (sifonamento, sollevamento del fondo dello scavo) . 2. STATO LIMITE DI ESERCIZIO. Spostamenti indotti dallo scavo e da altri fattori. Importanza di valutare i cedimenti a tergo di paratie. 3. RICHIAMI SULLA SPINTA DELLE TERRE. Stato tensionale attivo e passivo. Spostamenti necessari alla mobilitazione delle spinte. Presenza della coesione. Influenza dell’attrito. Verifiche in condizioni non drenate. 4. OPERE PROVVISIONALI: SCAVI ARMATI. Fasi esecutive. Metodi di analisi. Diagrammi delle spinte apparenti.5. FRONTI DI SCAVO SOSTENUTI DA DIAFRAMMI. Tecniche esecutive e tipologie dei diaframmi. Diaframmi a mensola ed ancorati: criteri di dimensionamento allo stato limite ultimo e di esercizio. Tiranti di ancoraggio: tipologie esecutive; resistenza allo sfilamento; criteri di dimensionamento. 6. VERIFICHE DI SICUREZZA DEGLI SCAVI ARMATI E DEGLI SCAVI SOSTENUTI DA DIAFRAMMI: quadro normativo nazionale, determinazione e scelta dei parametri di calcolo geotecnici.
Esercitazioni relative alle verifiche di sicurezza di scavi armati e diaframmi intirantati alla luce della normativa nazionale vigente

ENGLISH VERSION
SLOPE STABILITY (6 cfu)
The main topics provided for in the course, based on the objectives to be achieved are:
INTRODUCTION. 1. SLOPE CLASSIFICATION SYSTEMS. Types of slope: natural and artificial slopes. Landslide classification and definitions. Landslide activity. Causes of slope failures. 2. GEOTECHNICAL ASPECTS OF SLOPE MODELING. Shear strength of soils. Geotechnical characterization of soil for slope stability analysis. 3. METHODS FOR SLOPE STABILITY ANALYSIS. Theoretical basis of limit equilibrium (LE) analysis. Method of slices: basic assumptions. Infinite slope derivation : dry slope, wet slope, with seepage. Bishop’s method, Janbu’s method. Morgenstern-Price method, Spencer’s method.. Accuracy and reliability of LE methods. Three-dimensional analysis. 4. SAFETY ANALYSIS ACCORDING TO ITALIAN BUILDING CODE (NTC18). Safety levels and critical slip surface. Natural and artificial slopes, embankment and cuts. 5. STRAIN AND FAILURE MECHANISMS OF NATURAL/ARTIFICIAL SLOPES. Formation and propagation of shear failure surface. Strain-softening and progressive failure; re-activated and first-time failures. Criteria for selecting shear strength parameters in slope stability analysis: considerations on drainage and slope type. 6. SLOPE STABILIZATION METHODS. Design and analysis of slope stabilization methods: an overview. 7. SLOPE MONITORING SYSTEMS. Monitoring pore water pressures by piezometers and slope movements (depth, rate, directions) by inclinometers.
Practical exercises/problems: analysis of slope stability through case-histories in the light of current Italian Building Code

EXCAVATIONS (3CFU)
INTRODUCTION. Shallow and deep excavations; general issues, support systems. Excavations below ground water level; dewatering systems. Excavation methods. 1. FAILURES MECHANISMS OF TRENCH EXCAVATIONS. Bulging of the vertical face of the trench excavation: critical height of unsupported trenches, influence of cohesion and tension cracks. Heaving or sqeezing of cohesive soil: stability factor-based analysis. Hydraulic failure mechanisms of soil piping and excavation bottom uplifting 2. MOVEMENTS INDUCED I BY EXCAVATIONS ON ADJACENT GROUND. Diaphragm wall displacement and associated ground movement.3. LATERAL EARTH PRESSURE OF SOIL. Active and passive earth coefficients. Displacement-dependence of lateral earth pressure of soil. Influence of soil cohesion and friction, and drainage conditions. 4. TEMPORARY PROPPED WALLS: trench wall support systems; earth pressure distribution on sheets piles and compressive loads on props. 5. DIAPHRAGM WALLS. Construction techniques; cantilever and anchored walls; soldier piles; ultimate and serviceability limit states design criteria. Ground anchors: construction techniques; pull out behavior and sliding resistance; design criteria. 6. GEOTECHNICAL DESIGN OF DIAPHRAGM WALLS AND PROPPED WALLS: standard requirements of current Italian Code; soil parameters selection and evaluation.
Practical exercises/problems: geotechnical design verifications of diaphragm walls and propped walls according to the current Italian Code

Testi docente

• Dispense a cura del docente (Course materials prepared by the teacher).
• Analisi di stabilità dei pendii. I metodi dell'equilibrio limite I metodi dell'equilibrio limite. Farulla C. Airò (2001), Hevelius Editore, Benevento.
• Meccanismi di deformazione e rottura dei pendii. Picarelli L. (2000), Hevelius Editore, Benevento.
• Lancellotta “Geotecnica” Zanichelli.

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere

Prova pratica