Costipamento del terreno
Riassestamento del terreno
Quando i terreni vengono utilizzati come materiale da costruzione devono essere di regola costipati. Ogni volta che questo non è stato fatto si sono sempre avuti danni per instabilità o eccessiva deformazione. Variando entità e modalità del costipamento si può agire sulle seguenti proprietà: resistenza, deformabilità, permeabilità, etc.
Osserviamo:
1. Avendo predisposto un programma di costipamento (ad esempio un certo numero di passate di una determinata macchina su di uno strato di determinato spessore) il costipamento può essere più o meno efficiente a seconda del contenuto in acqua del terreno. E' intuitivo che una piccola quantità di acqua favorisce l'addensamento, mentre oltre un certo limite aumentare il contenuto di acqua è controproducente. Nella prova di laboratorio Proctor il terreno, disposto a strati in una fustella cilindrica, viene costipato con un pestello secondo modalità standard, e quindi con energia di costipamento costante. Si preparano diverse fustelle con lo stesso terreno ciascuna a diversa umidità; nella curva che si ottiene (curva Proctor) (fig. 8.1) sono diagrammati i pesi di volume asciutto Vd conseguiti al termine del costipamento in funzione del contenuto in acqua.
Dalla curva si rileva che vi è un valore di w che è il più conveniente, poiché permette a parità di energia il massimo addensamento. La curva S=100% che in base a formule e definizioni note, ha la espressione indicata, fornisce per ogni valore Vd l'umidità w che lo renderebbe saturo.
Fig. 8.1 – Curva di compattazione per un terreno
2. Al variare della energia si ottengono curve di Proctor del tipo indicato in fig 8.2. La congiungente i vertici è la curva degli ottimi. Aumentando la potenza della macchina di costipamento il materiale da costipare deve essere deposto in opera più asciutto.
Fig. 8.2 – Curve di compattazione per energie diverse
3. La prova standard Proctor è fatta con una energia di costipamento di 6,5 kg cm/cm3. In generale densità dell'ordine di quelle raggiungibili con la prova standard vengono o imposte nelle specifiche di costipamento dei rilevati, invece nei terreni di sottofondo delle pavimentazioni stradali o 1. aeroportuali, costituite in generale da misto granulare, sono richieste densità molto maggiori. E' stata perciò introdotta anche lo prova Proctor modificata con energia di costipamento 27,5 kg cm/cm3.
4. Esiste il problema di correlare l'effetto di costipamento delle macchine di cantiere al costipamento di laboratorio. Infatti in laboratorio è possibile studiare l'influenza della umidità e della energia di costipamento su parametri geotecnici necessari per il progetto dell'opera ma non è detto che materiali costipati in laboratorio e in cantiere con la stessa umidità raggiungendo lo stesso Vd abbiano le stesse proprietà. In generale in prima approssimazione si ammette questa corrispondenza, (purché sia raggiunto lo stesso Vd salvo controllarla su provini in cantiere al termine del costipamento. Esempio: supponiamo che dopo aver effettuato una serie di prove Proctor, su un certo numero di provini ricostipati nella fustella Proctor con wott, Vd,max vengono effettuate prove che forniscono i parametri di resistenza e prove di compressibilità. Supponiamo che i parametri così determati risultino soddisfacenti ai fini della stabilità dell'opera (diga di terra). Si prescriverà allora alla impresa esecutrice di raggiungere quello stesso Vd,max, wott. Tuttavia occorrerà controllare mediante provini prelevati in cantiere che i valori previsti in laboratorio dei parametri geotecnici sono attenuti con sufficiente approssimazione. Ad esempio non è detto che la proprietà di un terreno addensato con molte passate di una macchina leggera, siano identiche a quelle di uno stesso terreno addensato con poche passate di una macchina pesante, sia pure a parità di Vd raggiunto.
5. Tracciando delle orizzontali intersecanti la curva di Proctor, si nota che lo stesso Vd può essere raggiunto con due valori diversi di w. In genere si sceglie dei due quello più prossimo alle condizioni di esercizio. Ad esempio per una diga in terra potrà essere più conveniente adottare valori di w pari all'ottimo o alla sua destra per minimizzare le conseguenze dell'invaso con acqua ed anche perché materiali più asciutti sono più fragili.
6. Nel caso di terreni fini le macchine usate sono a rulli metallici o gommati statici o a zampa di pecora, mentre le macchine vibranti sono inefficaci. Nei terreni non coerenti vengono usate efficacemente macchine vibranti.
7. I materiali artificiali costipati vanno costantemente seguiti nel corso della messa in opera, mediante controlli. A parte le prove particolari di resistenza e compressibilità a cui si è accennato, controlli 1. continui dovranno avvenire su Vd e w. La maggiore difficoltà dei controlli è nella determinazione del volume di terra che viene prelevato. I metodi più usati sono:
metodo della sabbia tarata (si riempie il foro scavato con sabbia secca calibrata e si determina il volume corrispondente, sia per lettura diretta su recipiente che contiene la sabbia sia per pesata).
metodo della membrana (una membrana di gomma molto sottile viene fatta aderire alle pareti del foro e viene riempita di acqua determinando il volume del foro).