Comparazione delle prove penetrometriche dinamiche in Europa

Indice___________________________________________________________________________

INDICE 1 Introduzione pag. 1

2 Prova penetrometrica dinamica SPT 4

2.1 ASPETTI PRELIMINARI 5

2.2 APPLICABILITA DELLE PROVE E DEI RISULTATI 7

2.3 PROCEDURA DI RIFERIMENTO ISSMFE E CONFRONTO CON LE RACCOMANDAZIONI AGI 7

2.3.1 Sondaggio in preparazione 7

2.3.2 Campionatore 9

2.3.3 Aste 10

2.3.4 Dispositivo di battitura 12

2.3.5 Modalit esecutive 12 2.3.6 Taratura del sistema 15

2.4 MECCANISMI DI INFISSIONE E RELATIVI RENDIMENTI 22

2.4.1 Dispositivi con cabestano e fune 22

2.4.2 Dispositivi con sganciamento automatico 24

2.4.3 Considerazioni finali 27

2.5 CONFRONTI TRA EUROCODICE E PROCEDURA DI RIFERIMENTO ISSMFE 28

2.6 UTILIZZO DEI RISULTATI NSPT 29

2.6.1 Introduzione 29

2.6.2 Fattori che influenzano i valori di NSPT 30

2.6.3 Descrizione ed indicazioni preliminari sulle caratteristiche di un deposito 41

2.7 STIMA DEI PARAMETRI GEOTECNICI SU TERRENI INCOERENTI 42

2.7.1 Densit relativa 42

2.7.2 Considerazioni sulla densit relativa in funzione di NSPT 52

2.7.3 Angolo di attrito efficace 53

2.7.4 Modulo di deformazione (modulo di Young) 57

________________________________________________________________________________ Comparazione delle prove penetrometriche dinamiche in Europa con correlazioni geotecniche

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2.7.5 Modulo Edometrico (o confinato) 62

2.7.6 Modulo di taglio dinamico Go 64

2.8 CEDIMENTI 67

2.8.1 Metodi che si ispirano allapproccio di Terzaghi e Peck 68

2.8.2 Metodi che correlano NSPT ad un parametro di deformabilit 69

2.8.3 Metodo sperimentale di Anagnostopoulos e Papadopoulos 70

2.8.4 Correlazioni DIN 73

2.8.5 Osservazioni di sintesi 75

2.9 STIMA DELLA RESISTENZA ALLA LIQUEFAZIONE 75

2.9.1 Caratteri generali 75

2.9.2 Criterio di valutazione della resistenza alla liquefazione 79

2.9.3 Prove SPT e resistenza alla liquefazione 83

2.9.5 Influenza della percentuale di fine (F) 86

2.10 STIMA DEI PARAMETRI GEOTECNICI SU TERRENI COESIVI 88

2.10.1 Metodo edometrico 93

2.10.2 Rapporto di sovraconsolidazione 93

2.10.3 Modulo dinamico di taglio 94

2.10.4 Resistenza al Taglio 94

2.11 CORRELAZIONI SPT-CPT 95

2.11.1 Considerazioni sulla correlazione SPT-CPT 100

2.12 CONSIDERAZIONI SULLE PROVE SPT 101

3. Prove penetrometriche dinamiche (DP) 102

3.1 ASPETTI PRELIMINARI 103

3.2 PROCEDURA DI RIFERIMENTO ISSMFE (1988) 106

3.2.1 Tipologia dei penetrometri dinamici standard 106

3.2.2 Definizioni 107

3.2.3 Campo di applicazione 109

3.2.4 Dati tecnici dei penetrometri standard ISSMFE 1988 110

3.3 NORMA EN ISO 22476-2-2003 113


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3.3.1 Differenze rispetto alla norma ISSMFE e alle raccomandazioni AGI 113

3.3.2 DPSH in Italia e DPSH-A,B della norma EN-ISO 113

3.4 CONFRONTO TRA PENETROMETRI ITALIANI E PRASSI ITALIANI E PROCEDURA ISSMFE 113

3.4.1 Introduzione 113

3.4.2 Penetrometro tipo leggero 115

3.4.3 Penetrometro tipo DPSH-Emilia 116

3.4.4 Penetrometri DPSH Meardi-AGI 117

3.4.5 Commenti alla procedura ISSMFE 121

3.5 TIPI DI TEST PENETROMETRICI DINAMICI 122

3.6 ENERGIA GENERATA DAL MAGLIO 123

3.7 INFLUENZA DEL LIVELLO E DELLA STORIA DELLO SFORZO SULLA RESISTENZA ALLA PENETRAZIONE DINAMICA 126

3.8 PENETROMETRO DINAMICO SRS 15 128

3.9 VALUTAZIONE QUALITATIVA E DERIVAZIONE DEI VALORI CARATTERISTICI GEOTECNICI 133

3.9.1 Generalit 133

3.9.2 Esempi di influenze geotecniche e strumentali sui risultati delle prove penetrometriche dinamiche 133

3.9.3 Esempi per sondaggi penetrometrici in terreni granulari grossolani 134

3.9.4 Esempi di prove penetrometriche dinamiche in terreni a grana fine 136

3.9.5 Esempi di sondaggi dinamici in terreni a grana mista 138

3.9.6 Esempi di risultati di prove DP superficiali 139

3.9.7 Esempi di influenza della falda 140

3.9.8 Esempi dellinfluenza dellattrezzatura 140

3.10 PRESSIONE NEUTRA GENERATA DURANTE LE PROVE PENETROMETRICHE DINAMICHE 141

3.11 CONSIDERAZIONI SULLE PROVE DP 143

4. Prove penetrometriche effettuate presso il cantiere dellOspedale Nuovo

di Bergamo 144


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4.1 INTRODUZIONE 145

4.2 INQUADRAMENTO GEOLOGICO E GEOMORFOLOGICO 147

4.3 STRUTTURA IDREOGEOLOGICA REGIONALE 148

4.4 STRATIGRAFIA LOCALE DEL SOTTOSUOLO 149

4.5 MODALITA DI ESECUZIONE DELLE PROVE PENETROMETRICHE DINAMICHE 150

4.6 VALUTAZIONE DELLE CARATTERISTICHE GEOTECNICHE DEI TERRENI 152

5. Correlazioni SPT-DP 158

5.1 INTERPRETAZIONI E CORRELAZIONI 159

5.1.1 Correlazioni NDP NSPT 160

5.1.2 Correlazioni in Svizzera 165

5.1.3 Correlazioni utilizzando qd (o rd) 166

5.1.4 Correlazione NDP = f(qc) 168

5.2 CORRELAZIONI PENETROMETRO SRS SPT 170

5.3 COMPARAZIONE DEI VALORI 181

5.4 COMMENTI FINALI 182 BIBLIOGRAFIA 186



1

1. Introduzione Loggetto di studio di questo lavoro quello di chiarire le modalit con cui si tendono a correlare i

valori ottenuti dalle prove penetrometriche dinamiche rispetto ai parametri geotecnici dei terreni.

risaputo che i sondaggi penetrometrici in generale sono atti allo studio dei terreni a profilo

irregolare, allindividuazione di eventuali zone di scarsa o scarsissima resistenza, sfuggite

allindagine eseguita mediante i sondaggi diretti, ed alla valutazione della densit relativa dei terreni

dotati di scarsa o nulla coesione. Premesso che i terreni ad andamento stratigrafico irregolare

costituiscono la grande maggioranza rispetto a quello a profilo regolare, occorre dire che in

sondaggi diretti eseguiti nel primo tipo di sottosuolo lasciano ampio margine allinterpretazione.

Il problema principale che sorto da questo studio che, sebbene la prova penetrometrica dinamica

con campionatore sia standardizzata (anche solo per quanto concerne il campionatore, la massa del

maglio e laltezza di caduta), le prove penetrometriche dinamiche con punta conica, di contro, non

sono soggette a standardizzazioni. Si cercato di porre rimedio tramite lemanazione di Procedure

di Riferimento Internazionali (ISSMFE) o tramite gli Standards Europei che cercassero di dare delle

linee guida, ma in linea di massima non esiste alcune correlazione certa tra i risultati dei valori

ottenuti con i penetrometri dinamici a punta conica e le propriet geotecniche dei terreni.

Di seguito sono presentate le due prove penetrometriche dinamiche e le eventuali correlazioni

esistenti, applicate ad una prova effettuata presso il cantiere della Keller Grundbau a Bergamo.

La prova penetrometrica dinamica consiste nel conteggio del numero dei colpi necessari per

infiggere mediante un peso una batteria di aste nel terreno di successive quantit costanti.

I dati che si ricavano dalla prova forniscono indicazioni qualitative e quantitative delle

caratteristiche del sottosuolo e trovano ampia applicazione in meccanica dei terreni. I sondaggi

penetrometrici dinamici si sono sviluppati in tutto il mondo a partire dagli studi di Mohr negli Stati

Uniti. La loro grande diffusione legata principalmente alla possibilit di operare direttamente in

situ fornendo indicazioni geotecniche in continuo insieme alla possibilit di penetrare in strati ad

elevata resistenza (ghiaie, sabbie dense) non altrimenti superabili da altre apparecchiature

penetrometriche.

noto come un oggetto conico infisso mediante battute successive incontri durante la penetrazione

una resistenza che direttamente proporzionale a quella del mezzo attraversato.

Se il mezzo attraversato il terreno, questa resistenza dipende dalle caratteristiche fisico-

meccaniche nel quale esso si trova allo stato naturale e pi in particolare in terreni incoerenti


2

(sabbie, ghiaie) prevalentemente dallo stato di addensamento dei granuli ed in terreni coerenti e

coesivi prevalentemente dal contenuto in umidit naturale.

Mantenendo costante alcune caratteristiche del sistema di battuta del cono e tra queste: il peso della

massa battente, la sua altezza di caduta, il numero di caduta nellunit di tempo, si ottiene un

sistema di infissione controllato nel quale il conteggio del numero di cadute ( = numero di colpi

N) della massa battente, per ottenere approfondimenti della punta conica nel terreno di una

profondit costante (10-20-30 cm), pemetter di costituire un istogramma.

Tenuto costante nelle sue caratteristiche lapparato di infissione le variabili risultano legate al valore

di resistenza, resistenza dinamica, che i terreni oppongono alla penetrazione del cono (per quanto

concerne le DP) cos come viene visualizzato dallo stesso istogramma.

Nel presente lavoro citata la prova SPT (Standard Penetration Test) allinterno del capitolo 1.

Come gi detto lutensile di percussione pu essere cavo o a punta chiusa. In questo tipo di prova

lutensile infisso a percussione e si misura il numero di colpi NSPT richiesto per un avanzamento

prefissato. Tali prove consentono di risalire mediante procedimenti empirci al profilo stratigrafico

ed alle caratteristiche di resistenza al taglio e di deformabilit.

Sebbene la prova sia relativamente rozza sono state approntate tabelle e diagrammi con le

caratteristiche dei terreni granulari, per i quali daltra parte i risultati delle prove penetrometriche

sono pi attendibili.

Allaumentare della profondit oltre i 20 m i risultati sono meno attendibili in relazione anche alla

diminuzione dellenergia trasmessa alla punta (Colombo e Colleselli, 1996).

I limiti delle correlazioni empiriche sono noti. Tuttavia un uso pi affidabile di tali correlazioni pu

derivare da una migliore conoscenza dei fattori che influenzano i parametri di interesse ed i risultati

delle prove penetrometriche.

In particolare, noto che la resistenza penetrometrica influenzata dalla densit relativa, dalle

tensioni geostatiche e dalle caratteristiche strutturali (ad esempio cementazione, aging, ecc.).

Si deve verificare che, nel caso delle prove penetrometriche dinamiche, la resistenza penetrometrica

diversamente influenzata dalla granulometria in ragione del tipo di punta (punta aperta, punta

chiusa).

Una prima correlazione si ha tra la densit relativa e i valori di NSPT indicata in via quantitativa da

Terzaghi e Peck nel 1948 e poi in via quantitativa da Gibbs e Holtz (1957). Vi sono anche delle

correlazioni tra angolo di attrito e la DR per terreni con differenti granulometrie. (Colombo e

Colleselli, 1996).


3

Il capitolo 2 si addentra nello specifico della prova SPT con i valori geotecnici ricavabili. Il capitolo

3 descrive invece le prove DP, con tutti i pro ed i contro di queste prove dinamiche. La penetrazione

dinamica di una punta conica nel terreno consente di riconoscere, dallandamento del numero dei

colpi N con la profondit, la litologia del sottosuolo nelle sue linee essenziali.

In particolare sono generalmente differenziabili i terreni incoerenti dai terreni coerenti. Nel primo

caso listogramma presenta un andamento frastagliato a picchi contrapposti, alternanza di elevati

valori di N con valori pi bassi, tanto pi diversificati pi elevata la densit del mezzo, mentre nel

secondo i valori risultano pi costanti caratterizzandosi mediante una netta linearit del grafico. Tali

diversit morfologiche sono ricollegabili alle differenti modalit di rottura che caratterizzano i

litotipi resistenti per attrito interno tra i granuli da quelli resistenti prevalentemente per coesione.

Particolare attenzione va posta in presenza di terreni sabbiosi di scarsa densit: qui infatti bassi

valori di addensamento tra i granuli corrisponde una diminuzione ed un appiattimento dei valori di

N, tanto da far assumere allistogramma un andamento simile a quello ottenibile dei terreni coesivi.

Pi comunemente il grafico ricavato dalla penetrometria dinamica consente in prima

approssimazione di individuare la costituzione litologica per omogeneit geomeccanica degli strati

costituenti il sottosuolo e pi in particolare lalternanza di litotipi granulari da quelli pelitici.

Nel capitolo 4 vengono riportati i diagrammi delle prove penetrometriche da me effettuate tramite il

penetrometro tedesco pesante, SRS, con i valori geotecnici ricavati (Densit Relativa, angolo

dattrito, modulo confinato, modulo di Young e modulo di taglio dinamico), dal valore puramente

dimostrativo ed indicativo, comparati poi con i valori reali dei terreni. Nel capitolo 5 si affrontano le

correlazioni pi probabili tra il penetrometro tedesco, utilizzato per le prove in cantiere, e le SPT,

cercando poi di arrivare, in maniera quantitativa, alla correlazione tra SRS e il penetrometro

Meardi, utilizzato in Italia.


4

2. Prova penetrometrica dinamica SPT

2.1 Aspetti preliminari

La prova SPT, in tutto il mondo, da molti anni la pi conosciuta e la pi praticata prova

geotecnica in sito. Ciononostante esistono ancora oggi dubbi sullaffidabilit generale e sulla

ripetibilit dei suoi risultati, specialmente in terreni misti.

Al di l di questa prudente premessa essa risulta essere utilissima specialmente se accompagnata da

altre prove geotecniche in sito e se si ottempera regolarmente ad una serie di condizioni iniziali.

La prova SPT consente di determinare la resistenza che un terreno offre alla penetrazione dinamica

di un campionatore infisso a partire dal fondo di un foro di sondaggio.

La resistenza funzione delle caratteristiche e del tipo di terreno. Con la prova viene anche

prelevato un campione (non indisturbato) del terreno interessato.

Essa consiste nel far cadere un maglio, del peso di 63.5 kg, da un'altezza di 760 mm, su una testa di

battuta fissata alla sommit di una batteria di aste alla cui estremit inferiore avvitato il

campionatore di dimensioni standard (fig.2.1 e 2.1 bis).

Fig. 2.1 SPT Schema di principio-non in scala

Il numero dei colpi (N) necessario per una penetrazione del campionatore pari a 300 mm (dopo

l'eventuale penetrazione quasi statica per gravit e dopo 150 mm di infissione dinamica per il

posizionamento) il dato assunto come indice della resistenza alla penetrazione (NSPT), anche se c

da aggiungere che essendo messa a punto negli anni venti negli USA, linfissione misurata in

piedi.

stata evidenziata la necessit di una standardizzazione di ogni singolo aspetto della prova:

Caratteristiche del campionatore;


5

Dimensione delle aste;

Caratteristiche del sistema di battitura;

Tecnica di perforazione e dimensione del suolo.

Le cause maggiori di possibili errori nei risultati sono essenzialmente da ricercare in due categorie

principali:

A) la variabilit dellenergia che entra nelle aste e che si trasmette al campionatore;

B) la variabilit delle tensioni efficaci e del disturbo del terreno nel punto di prova al fondo del

foro.

Vari autori raccomandano quindi:

luso di un sistema di sganciamento automatico del maglio;

perforazione con sonda a rotazione in presenza continua di fango bentonitico.

Fig. 2.1 bis a), c) Meccanismo con punta grossa per terreni sabbiosi (Smoltczyk, 1990; Clayton et al, 1995) b) sonda per terreni fini con possibilit di prelievo di un campione (Clayton et al, 1995)

Per contro dimostrato che in presenza di una attenta supervisione e di metodi di perforazioni


6


7

adeguati (sonda rotativa in presenza di fango bentonitico, diametri di perforazione non troppo

grandi), le prove SPT possono essere considerate sufficientemente ripetitive.

A questo riguardo si possono fare le seguenti considerazioni:

nel caso delle prove in foro di sondaggio vi da attendersi una certa dispersione dei risultati;

per tale motivo il confronto, e a maggior ragione il progetto, se basato su poche verticali pu

condurre a valutazioni errate;

nel caso di un numero adeguato di prove e di verticali si perviene a confronti certamente

soddisfacenti.

2.2 Applicabilit della prova e dei risultati La prova SPT ha alcuni grandi vantaggi rispetto alle altre prove in sito:

eseguibile nel corso di un sondaggio senza l'adozione di particolari e costose attrezzature

supplementari;

pu essere eseguita in tutti i tipi di terreno;

consente, attraverso l'esame del campione prelevato, una pi sicura interpretazione del

risultato;

diffusa in tutto il mondo.

Per contro:

non simula in genere il comportamento del terreno nel campo delle sollecitazioni statiche ed

i risultati possono essere quindi correlati solo empiricamente con i parametri geotecnici;

i risultati possono essere fortemente influenzati dalle caratteristiche dell'attrezzatura, dalle

modalit esecutive e dalla professionalit dell'operatore.

Infine la prova SPT si rivelata molto utile nello studio dei fenomeni di liquefazione dei terreni non

coesivi soggetti ad azione dinamiche.

2.3 Procedura di riferimento ISSMFE e confronto con le raccomandazioni AGI 2.3.1 Sondaggio in preparazione Lattrezzatura di sondaggio deve essere tale da garantire che il fondo del foro sia ragionevolmente

pulito e la prova venga eseguita in terreno relativamente indisturbato.

Il sondaggio deve essere pulito ed essenzialmente non disturbato alla quota di prova e senza un


8

gradiente di pressione d'acqua di risalita.

Le raccomandazioni AGI prescrivono che la pulizia deve essere accertata prima di iniziare la prova

e che laltezza dei detriti e/o dei materiali rifluiti non deve superare 70 mm rispetto alla profondit

precedentemente raggiunta con la perforazione (Cestari, 1996).

Nella perforazione a distruzione con circolazione diretta (wash boring) lutensile deve avere lo

scarico del fluido laterale anzich verso il basso. Di conseguenza inaccettabile lavanzamento

ottenuto pompando direttamente il fluido attraverso il campionatore.

Quando presente il rivestimento provvisorio del foro di sondaggio, lutensile di perforazione

(carotiere, elica, ecc.) deve avere un diametro (de) non superiore al 90% di quello interno (Di) del

rivestimento de/Di < 0.9.

Quando si attraversa un terreno che non garantisce la stabilit del foro deve essere utilizzato il

rivestimento oppure il fango.

Il diametro del foro deve essere compreso tra 63.5 e 150 mm.

Le raccomandazioni AGI sono meno restrittive (200 > Di >60 mm) ma la prassi italiana in buon

accordo in quanto il diametro interno del rivestimento nei normali sondaggi geotecnici non supera

in genere 150 mm e, nell80% dei casi, pari a 107 mm. Nella norma ASTM il diametro interno del

rivestimento deve essere:

162 > Di > 56mm.

Nella pratica italiana la perforazione in preparazione alla prova SPT viene eseguita:

con il carotiere a secco, cui segue la messa a quota del rivestimento (con il carotiere nel foro

oppure estratto); per linfissione del rivestimento si impiega la circolazione diretta di fluido

(solitamente fango);

con il carotiere wire-line e circolazione di fluido tra carotiere e batteria di aste (che hanno anche

la funzione di rivestimento); in questo caso nel ristretto spazio anulare tra carotiere e batteria

pu verificarsi leffetto jetting;

con attrezzo a distruzione, manovrato da aste di perforazione oppure wire-line, e fluido (in

genere fango) in circolazione; il rivestimento, quando non si usa il wire-line, viene fatto seguire

come gi descritto; con questo metodo occorre impiegare attrezzi che abbiano i passaggi di

fuoriuscita del fluido radiali rispetto alla verticale del foro onde evitare leffetto jetting; con i

triconi una sufficiente radialit del flusso garantita ma con gli altri attrezzi deve essere

verificata o creata appositamente (Cestari, 1996).

La Procedura ISSMFE non entra nel dettaglio dei metodi e degli utensili di perforazione indicando

quelli accettabili o meno per una buona esecuzione della prova.

Nel Document 2, a premessa della Procedura, accenna ad alcune cause di disturbo nelleseguire il

foro in preparazione a prove relativamente superficiali (ma generalizzabili):

(i) carico idrostatico nel foro minore di quello esterno dovuto alla falda, causa di rifluimenti

dalla base del sondaggio;

(ii) perforazione spinta a maggiore profondit di quella prefissata (overboring);

(iii) infissione del rivestimento a profondit maggiore dei quella prefissata (overdriving of the

casing);

(iv) estrazione del rivestimento.

Nella situazione descritta in (i) il risultato della prova pu essere in difetto poich a causa del

fenomeno di rifluimento il terreno meno addensato che allo stato naturale; pu viceversa risultare

in eccesso quando, entrando nel rivestimento, rende difficoltosa la penetrazione del campionatore

(Cestari, 1996).

2.3.2 Campionatore Il tubo campionatore di acciaio indurito ed ha superfici (esterna ed interna) lisce. Il diametro

esterno di 51 1 mm e quello interno 35 1 mm. La lunghezza minima di 457 mm (esclusa la

scarpa tagliente terminale; fig. 2.2).

fig.2.2 Campionatori della prova SPT


9

ASTM differisce notevolmente in quanto il diametro interno si allarga da ~ 35 mm, in

corrispondenza del solo tagliente, a 38.1 mm per tutto il campionatore. La presenza di un cilindro

portacampionatore interno solo facoltativa con lavvertenza che tale presenza pu significare

valori di N maggiori del 10 30%. Anche le tolleranze ammesse sono differenti.

Le Raccomandazioni AGI specificano che il diametro interno deve essere 35 mm ma questo pu

essere costituito dal portacampione; le tolleranze ammesse nei diametri sono 0.5 mm anzich 1

mm.

ISSMFE non specifica che il campionatore deve essere apribile longitudinalmente in due met

(Cestari, 1996).

La scarpa del campionatore ha lunghezza 76 1 mm ed ha diametri identici a quelli del

campionatore; nei 19 mm terminali rastremata a tagliente per favorire la penetrazione. costituita

da acciaio indurito, come il campionatore. Deve essere riparata o sostituita quando sbeccata o

distorta.

Allestremit inferiore del campionatore avvitato un raccordo per le aste di manovra che contiene

una valvola a sfera (valvola di non ritorno) ed ampie aperture di scarico (sfiati), al di sotto della

valvola, sufficienti a non creare ostacoli alla fuoriuscita di aria/acqua/fango, durante linfissione.

La valvola deve essere a tenuta dacqua nella fase di estrazione.

2.3.3 Aste Le aste di acciaio, che collegano la testa di battuta del maglio con il campionatore, devono avere

momento di inerzia della sezione adeguato alla loro lunghezza complessiva ed al contenimento

laterale

Caratteristiche appropriate sono:

Diametro aste

D (mm) Mod. di resistenza (*)

W (m x ) 610 Peso per metro lineare

(kg)

40.5 50 60

4.28 8.59 12.95

~ 4.23 ~ 7.23 ~ 10.33

Tabella 2.1 Tipi di aste consigliate nella Proceduta ISSMFE

(*) per sezioni anulari con diametro De (esterno) e di (interno): W = /32 (De 4 Di4)/De

Aste di peso superiore a 10.0 kg/m non devono essere utilizzate ________________________________________________________________________________ Comparazione delle prove penetrometriche dinamiche in Europa con correlazioni geotecniche

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ASTM prescrive aste di rigidezza (modulo di resistenza) non inferiore a quella delle aste di

perforazione di tipo A (diametri 41.2/25.5 mm; modulo di resistenza 5.29 x ). 610

La Raccomandazione AGI prescrive aste di diametro non minore di quelle di tipo B (diametri 50/37

mm; modulo di resistenza 8.59 x m) con concentratori ogni 3 m per prove di profondit

superiore a 15 m.

610

Successive esperienze hanno indicato che limpiego dei concentratori non importante e pu essere

abolito; altrettanto pu dirsi per lutilizzo dei vari tipi di aste entro i limiti di cui alla tabella

precedente, ed entro la profondit di 30m.

In Italia frequente limpiego delle medesime aste di perforazione di tipo N anche per lesecuzione

delle prove SPT. Tali aste hanno caratteristiche:

Diametro x spessore (mm)

Mod. di resistenza W (m x ) 610

Peso (kg/m)

67 x 8

76 x 5.9 70 x 5

19.4 21.1 15.5

12.7 12.7 10

Tabella 2.2 Aste per perforazioni a scopo geotecnico in uso in Italia

Esperienze svolte dallo Studio Geotecnico Italiano in sabbie micacee NC (depositi lacustri) in

Valtellina, entro la profondit di 35 m ed in fori adiacenti eseguiti adottando aste di diametro di 42

mm ed aste di diametro di 67 mm, rispettivamente, hanno indicato che con le aste da 67 mm la

resistenza alla penetrazione pi elevata. La media di 150 prove con aste da 67 mm ed altrettante

(in parallelo) con aste da 42 mm, risultato pari a:

NSPT(67)/NSPT (42) = 1.15

Tale dato sembra in linea con la teoria dellenergia che entra nelle aste con ciascun colpo di maglio,

secondo la quale lenergia trasmessa inversamente proporzionale alla sezione delle aste (Cestari,

1996).

Le aste devono essere diritte ed in sito vanno periodicamente controllate a tal fine.

Quando misurate su tutta la lunghezza ciascun asta deve presentare una flessione inferiore all1%o.

Le aste devono essere strettamente avvitate in corrispondenza dei giunti.


11


12

2.3.4. Dispositivo di battitura

Il dispositivo deve comprendere:

1 la testa di battuta in acciaio strettamente avvitata allestremit della batteria di aste. La

forma deve essere tale da massimizzare lenergia trasferita dal maglio alle aste;

2 il maglio di acciaio del peso di 63.5 0.5 kg.

3 Il dispositivo di rilascio che consenta al maglio una caduta libera di 760 mm.

Non sembra quindi accettabile per la procedura ISSMFE limpiego del cabestano e della fune per il

movimento del maglio (caduta non libera), anche se il metodo non esplicitamente menzionato.

La Raccomandazione AGI invece molto esplicita nel dichiarare inaccettabile il metodo del

cabestano manovrato con la fune.

ASTM consente luso di questo metodo (diffusissimo negli USA) limitandosi a prescrivere la

possibilit di una maggiore corsa di 100 mm per il maglio e suggerendo di marcare in modo

permanente lasta di guida del maglio, in corrispondenza dellaltezza prescritta, per facilitare il

controllo da parte delloperatore (Cestari, 1996).

Il dispositivo di guida del maglio deve consentire che la caduta avvenga con resistenze minime.

Linsieme del dispositivo di battitura non deve superare il peso di 115 kg.

L dove importante paragonare i risultati delle prove SPT ottenuti con differenti attrezzature si

deve eseguire la taratura per valutare lefficienza del sistema in termini di trasferimento di energia.

2.3.5 Modalit esecutive

Preparazione del foro. Il foro deve essere accuratamente pulito, fino alla profondit di inizio

prova, utilizzando attrezzi e metodi che assicurino di non disturbare il terreno interessato dalla

prova.

Nel perforare al di sotto del livello della falda oppure in condizioni di sub-artesianesimo, il livello

del fluido nel foro deve essere sempre mantenuto al di sopra del livello idrostatico in modo da

evitare disturbo a fondo foro. Il livello del fluido nel foro deve assicurare lequilibrio idraulico alla

profondit della prova.

Gli utensili di perforazione devono essere estratti lentamente per prevenire la decompressione del

terreno interessato dalla prova.

Quando viene utilizzato il rivestimento metallico provvisorio esso non deve essere infisso al di sotto

della profondit di inizio prova.


13

Esecuzione della prova. Il campionatore viene calato al fondo del foro mediante le aste; viene

quindi montato il dispositivo di infissione.

La penetrazione iniziale causata dal peso dellinsieme campionatore-aste-dispositivo di infissione,

deve essere annotata.

Questultima precisazione richiede lesatta conoscenza della lunghezza della batteria discesa nel

foro.

Dopo la penetrazione iniziale per proprio peso la prova viene eseguita in due fasi:

infissione preliminare pari a 150 mm; ove tale infissione richiedesse pi di 50 colpi, questo valore

verr assunto come numero di colpi per linfissione preliminare;

infissione vera e propria pari a 300 mm di ulteriore penetrazione. Il numero di colpi necessari per

questa penetrazione di 300 mm definito come la resistenza alla penetrazione (N).

Se 100 colpi non sono sufficienti per la penetrazione di 300 mm linfissione vera e propria verr

interrotta dopo 100 colpi.

La norma ASTM D1586-84 indica che la prova pu considerarsi terminata quando si verifica uno

dei seguenti tre casi:

1 Quando si applicano 50 colpi per la penetrazione di uno dei tre tratti di 15 cm in cui essa

suddivisa;

2 Quando si applicano 100 colpi complessivamente;

3 Quando non si osserva apprezzabile penetrazione con 10 colpi successivi.

Esiste quindi una certa differenza tra la Procedura ISSMFE ed ASTM. Innanzitutto per ASTM la

prova pu considerarsi ultimata se per linfissione preliminare occorrono pi di 50 colpi, mentre per

ISSMFE a 50 colpi termina solo linfissione preliminare stessa.

In secondo luogo per ASTM la prova pu essere considerata conclusa anche se occorrono 50 colpi

per linfissione del 2 tratto di 15 cm (prima parte dei 30 cm di infissione vera e propria), mentre

per ISSMFE solo dopo 100 colpi complessivi per linsieme dei 30 cm dellinfissione vera e propria

pu considerarsi terminata.

La raccomandazione AGI segue la procedura ISSMFE con le seguenti differenze:

1 La prova AGI viene considerata conclusa quando per linfissione preliminare sono necessari

pi di 50 colpi; nella procedura ISSMFE si procede invece comunque allinfissione vera e

propria;

2 La eventuale penetrazione per proprio peso dellinsieme campionatore-aste-dispositivo di

infissione, parte integrante dei 15 cm di infissione preliminare; nella procedura ISSMFE


14

tale eventuale penetrazione invece esclusa (Cestari, 1996).

La frequenza di battitura non deve essere eccessiva (quella massima consentita di 30 colpi al

minuto); deve essere cio tale da consentire il ristabilirsi delle condizioni di equilibrio tra un colpo

ed il successivo.

Nelle raccomandazioni AGI la frequenza deve essere compresa tra 10 e 30 colpi/minuto.

Occorre osservare che allorquando si misura il rendimento del sistema di infissione, interponendo

una cella di carico tra testa di battuta e batteria di aste, la frequenza di battuta , con le attuali

attrezzature, condizionata dalla necessit di leggere sul visore ed annotare per ogni colpo il valore

dellenergia e quella del rendimento (Cestari, 1996).

Deve essere annotato separatamente il numero di colpi necessario per la penetrazione di ciascun

tratto di 150 mm.

Quando la penetrazione per linfissione preliminare viene interrotta prima dei 150 mm per il

raggiungimento dei 50 colpi, viene annotata la penetrazione corrispondente a 50 colpi.

La raccomandazioni AGI prescrive opportunamente che venga annotata anche le penetrazione

corrispondente a 100 colpi (quando tale penetrazione inferiore a 30 cm) nella fase di infissione

vera e propria (per es. NSPT = 100 x 13 cm, oppure: NSPT = 30 + 70 x 11 cm, che significa 30 colpi

per i primi cm di infissione vera e propria e 70 colpi per 11 cm del secondo tratto di infissione vera

e propria (Cestari, 1996).

Estrazione del campionatore, sigillatura, etichettatura. Dopo lestrazione il campionatore viene

aperto ed il campione o i campioni rappresentativi del terreno in esso contenuti vengono posti in

contenitori a tenuta daria.

Quanto sopra esposto significa che nel caso in cui la penetrazione abbia interessato livelli di terreno

diverso ed il campionatore prelevato rifletta tale situazione, il terreno di ciascun livello significativo

dovr essere sigillato in un contenitore a s.

Si pu aggiungere che sarebbe buona regola innanzitutto descrivere accuratamente il campione,

fotografarlo ed indi sigillarlo in contenitori in forma cilindrica, in modo che anche il laboratorio

possa esaminarli quasi nelle medesime condizioni stratigrafiche e strutturali di quando sono stati

esaminati in cantiere separando le due met del campionatore Raymond (Cestari, 1996).

Letichetta viene infissa a ciascun contenitore con le seguenti informazioni:

1 Cantiere

2 Numero del sondaggio

3 Numero del campione


15

4 Profondit di penetrazione

5 Lunghezza del campione

6 Data di prelievo

7 Valore di N.

Documentazione della prova. Le seguenti informazioni devono essere trascritte a documentazione

di ciascun prova:

1. cantiere

2. data di perforazione alla profondit della prova

3. data e ora di inizio e fine prova

4. numero del sondaggio

5. metodo di perforazione e dimensioni del rivestimento provvisorio, se impiegato

6. dimensioni e peso delle aste impiegate per la prova

7. tipo di maglio e dispositivo di sgancio

8. altezza di caduta libera

9. profondit del fondo foro;

10. profondit della base del rivestimento, se impiegato, prima della prova

11. informazioni circa il livello della falda ed il livello del fluido nel foro allinizio della prova

12. la profondit della penetrazione iniziale (per il peso del complesso campionatore-aste-

dispositivo di infissione) e quelle corrispondenti alla penetrazione preliminare ed alla

penetrazione vera e propria.

13. la resistenza alla penetrazione

14. la descrizione dei terreni come identificati dallesame del campione nel campionatore

15. osservazioni riguardanti la stabilit dei livelli provati, gli ostacoli incontrati nel corso della

prova, nonch tutte le ulteriori informazioni che potrebbero essere di aiuto

allinterpretazione dei risultati

16. risultati della taratura, dove eseguita.

2.3.6 Taratura del sistema Il metodo illustra come misurare la quota di energia cinetica, prodotta dalla caduta del maglio, che

entra nella batteria di aste nel corso della SPT.

Il metodo utilizza una formula che permette una correzione del valore di N, in relazione a differenti


16

grandezze dellenergia di entrata.

Il procedimento richiede la misura dellenergia propria della prima onda di compressione prodotta

dallimpatto del maglio ed il confronto con quella potenziale teorica calcolabile dal peso del maglio

per laltezza di caduta.

La misura ottenuta inserendo una cella di carico, sufficientemente sensibile da misurare lenergia

di impatto, tra la testa di battuta e la batteria delle aste.

Il metodo viene applicato per confrontare il rendimento dei vari sistemi di infissione e per valutare

linfluenza delloperatore che manovra il meccanismo di battitura.

Esso pu essere utilizzato come controllo di qualit del valore di NSPT, quando ottenuto seguendo le

prescrizioni della Procedura di Riferimento, in prove per ricerca, per progetti importanti, ecc.

Si definisce E*: energia cinetica nominale nella massa di un maglio da 63.5 kg che cade

liberamente da unaltezza di 0.76 m (lenergia cinetica newtoniana allimpatto, pari a 474 Joule).

Ei: quantit di energia della prima onda di compressione, prodotta dallimpatto del maglio. Una

quantit di energia si dissipa durante il passaggio da energia cinetica nel maglio a onda di energia di

compressione nelle aste. La quantit di tale perdita dipende dalle dimensioni e dalla massa del

maglio e della testa di battuta e dalle caratteristiche delleventuale cuscino interposto.

ERi ( = Ei/E*) in %: rapporto dellenergia misurata ovvero rendimento del sistema di infissione,

considerando infinita la lunghezza (l) della batteria.

L: Distanza tra il punto di impatto del maglio (testa di battuta) e la base inferiore del campionatore

(fig.2.3).

L: distanza tra la cella di carico e la base inferiore del campionatore (fig. 2.3).

L( = L-L): distanza tra la testa di battuta e la cella di carico.

Le ( = Mh/mr): lunghezza dellasta equivalente; rapporto tra la massa del maglio standard (Mh = 63.5

kg) e quella unitaria (cio per 1 metro lineare) delle aste di batteria (mr = Mr/L, espressa in kg/m).

Una parte dellenergia del maglio viene persa durante il passaggio da energia cinetica nel maglio ad

energia dellonda di compressione nelle aste. Questa perdita di impatto/trasformazione pu variare

significativamente in relazione alle dimensioni del maglio e della testa di battuta, con la massa della

testa di battuta e con le caratteristiche delleventuale cuscino inteposto o inserito nella testa (Cestari,

1996).

fig. 2.3 Schema di principio della misura dellenergia che entra nelle aste (Ei) (Procedura ISSMFE,1988)

Batteria di aste: linsieme delle aste che collegano il dispositivo di infissione posto in superficie al

campionatore (esclusa lasta di guida).

Cella di carico: lo strumento posto attorno o inserito in una delle aste della batteria, allo scopo di

rilevare la quota parte dellenergia cinetica che viene effettivamente trasmessa alla batteria di aste.

Deve avere la minima pendenza possibile.

Centralina: lo strumento che riceve i segnali dalla cella di carico ad ogni colpo di maglio e li elabora

restituendo i valori di Ei o di ERi. Di norma costituita di un amplificatore, un circuito integrato

che evidenzia ERi dopo ciascun colpo ed un contatempo che misura t. Il sistema deve essere

compatibile con il sensore. Un oscilloscopio pu essere utilmente aggiunto ed un oscilloscopio

digitale collegato ad un processore pu costituire la centralina.

Tecnico: lingegnere o il geologo responsabile delle misure di energia.

Operatore: il responsabile dellesecuzione della prova SPT.

La resistenza alla penetrazione del terreno non dipende solo dalla massa del maglio o dalle

caratteristiche del terreno, ma anche dal complesso di dispositivi che influenzano la libera caduta

del maglio.

La misura della prima onda di compressione consente di valutare le differenze nella geometria del

sistema e degli impedimenti alla libera caduta del maglio.

La penetrazione del campionatore per un dato colpo dipende direttamente dal valore della forza che

pulsa con andamento irregolare nella prima onda di compressione creata da quel colpo. Il sistema di

elaborazione dei segnali integra le forze che agiscono nellintervallo di tempo che corrisponde alla

prima onda di compressione (es. fig. 2.4).

Lintegrazione dellenergia della prima onda consente perci una misura approssimata della forza di

infissione efficace. ________________________________________________________________________________ Comparazione delle prove penetrometriche dinamiche in Europa con correlazioni geotecniche

17

Il metodo della integrazione dellenergia della prima onda si applica per valutare le differenze tra i

vari dispositivi di infissione della prova SPT.

Tra penetrazione del campionatore ed energia dellonda che entra nella batteria di aste vi una

relazione diretta; di conseguenze vi una relazione diretta tra valore di Ei (o di ERi) ed il numero di

colpi N.

fig. 2.4 Esempio schematizzato di forma dellonda prodotta dallimpatto del maglio

Le misure dellenergia dellonda di compressione possono essere utilizzate con entrambi i metodi di

infissione:

1 Quello influenzato dalloperatore, costituito dal cabestano che muove la fune per sollevare il

maglio;

2 Quello relativamente indipendente dalloperatore, costituito da sistemi automatici di

aggancio-sgancio del maglio.

Nel caso di misure del primo tipo occorre prendere in considerazione la possibile incapacit

delloperatore di riprodurre le influenze ambientali.

Per paragonare il numero di colpi N ottenuti con lattrezzatura 2 con quello ottenuti con

lattrezzatura 1 di riferimento, avendo misurato entrambe le energie, si utilizza la seguente

espressione:

N2 = N2 (ERi 2 / ERi 1)

dove N = N dopo la correlazione rispetto ad un dato valore di ERi di riferimento.


18

Lequazione di cui sopra corregge i valori di N solo per le differenze nellenergia trascurando

linfluenza di eventuali altri fattori.

Teoria del metodo dellintegrazione dellonda di compressione: Si illustra nel seguito una fra le

diverse teorie che consentono una misura dellenergia. Tale procedura si basa sullosservazione che

il contatto maglio-batteria di aste si verifica fino allistante di distacco (tensione di cut-off in fig.

2.4) che segna larrivo di unonda di trazione riflessa dal campionatore verso la testa di battitura al

campionatore (Schmertmann, 1978-1979; Schmertmann e Palacios, 1979). Al crescere della

lunghezza delle aste crescer lintervallo di tempop nel quale si ha il contatto maglio-aste e,

conseguentemente si avr una maggiore trasmissione di energia. L energia trasmessa alle aste viene

calcolata con la seguente formula:

Ei = dttFAE

KcKcK t

0

2)]([21 (2)

dove:

K1 = 1-exp ( - 4m)/1-exp [-4m (1-d)] (3)

K2 = 1/ 1-exp ( - 4m) (4)

Kc = ca/c (5)

essendo:

F(t) = forza di compressione dinamica nella batteria di aste in funzione del tempo t;

t = tempo di durata della prima onda di compressione, partendo dallistante t = 0;

A = area della sezione trasversale delle aste della batteria, al di sopra ed al di sotto della cella di

carico;

E = modulo di Young delle aste della batteria;

c = velocit teorica dellonda di compressione nella batteria di aste ( = 2120 m/s);

ca = velocit effettiva (misurata) dellonda di compressione nella batteria di aste;

m = rapporto della massa totale di aste per L (= Mr) rispetto alla massa del maglio standard (Mh);

m= Mr/Mh;

d = L/L; gi definiti in precedenza, rispettivamente come distanza tra testa di battuta e cella di

carico (L) e tra testa di battuta ed estremit inferiore del campionatore (L);


19K1 = fattore di correzione per tener conto della energia dellonda di compressione non rilevata a

causa del tratto (L) di aste tra punto di impatto e cella di carico. K1 pu essere calcolato con la

formula (3) oppure valutato dalla figura 2.5.

Fig. 2.5 Fattore di correzione K1 per tener conto della distanza tra il punto di impatto e la cella di carico (Procedura ISSMFE)

K2 = fattore di correzione da introdurre quando la lunghezza L minore della lunghezza di asta

equivalente Le (Le gi definita come rapporto Mh/mr tra massa del maglio e massa unitaria cio

per metro lineare dellasta utilizzata.

K2 viene calcolato per ogni valore di L dalla formula (4) oppure dalla figura 2.6;

Kc = fattore di correzione per tener conto della velocit teorica dellonda, rispetto a quella

realmente misurata (ca). Kc viene calcolata mediane lespressione (5).

Fig. 2.6 Fattore di correzione K2 da applicare quando L


21

versi tra loro.

Lenergia totale Ei di quella parte di asta che subisce lo sforzo di impatto costituita da due

componenti uguali: lenergia di deformazione (energia potenziale) e lenergia cinetica.

Poich in generale pi semplice misurare lenergia deformazionale che la sua velocit di

spostamento nellasta, il valore di Ei pu essere perci ottenuto misurando le variazioni di

deformazione del tempo t, calcolando la corrispondente energia e raddoppiando il risultato.

Dopo che campionatore e aste sono state collegate e calate alla quota prefissata, collegare la cella di

carico distante almeno 0.6 m dalla base della testa di battuta.

Brusche variazioni della sezione trasversale rispetto a quella della batteria di aste devono essere

evitate. Per una lunghezza pari ad almeno 0.3 m al di sopra ed al di sotto della cella di carico lasta

deve avere una sezione costante.

Si seguono le istruzioni del costruttore della strumentazione per garantire che il complesso di

misura operi in modo adeguato.

Inserire nella centralina il dato relativo al tipo di asta adottata sopra e sotto la cella di carico. Se lo

strumento non predisposto per il tipo di asta impiegata si devono correggere i risultati di Ei oppure

ERi tenendo conto del tipo di asta per il quale lo strumento eventualmente predisposto, applicando

lequazione (2).

Non eseguire misure di Ei oppure ERi prima di aver fatto alcune serie preliminari di colpi, operando

nelle stesse condizioni di attrezzatura, operatore, terreno.

Le sequenze preliminari vengono effettuate allo scopo di portare loperatore e lattrezzature nelle

normali condizioni di funzionamento (Cestari, 1996).

Il tecnico continua a misurare Ei e loperatore manovra il dispositivo di infissione.

La penetrazione per ogni colpo viene misurata e memorizzata per mezzo di un dispositivo

automatico. Ove ci non fosse realizzabile la penetrazione totale in mm per ciascun colpo viene

misurata ed annotata manualmente.

Per tarare un dato sistema di infissione si devono eseguire almeno 30 misure di Ei oppure ERi.

preferibile eseguire il maggior numero di misure ragionevolmente possibili al fine di ridurre

lerrore statistico di campionamento. Nel caso di misure con un sistema di infissione del tipo

influenzato dalloperatore inoltre auspicabile adoperare il sistema di infissione nel modo pi

normale possibile (Cestari, 1996).

necessario misurare Kc nellequazione (5) per assumere un appropriato valore di t

corrispondente allistante di distacco del maglio (cut-off di fig. 2.4).

Quando non viene impiegato loscilloscopio, il tecnico deve eseguire tante misure del tempo di


22

integrazione dellequazione (2), durante ciascuna serie di colpi del maglio, quanto sono necessarie

per garantire che lo strumento misuri il corretto istante di tempo corrispondente allo stacco del

maglio (cut-off).

Tale valore di tempo deve essere paragonato con quello teorico dello stacco del maglio, 2L/c.

Secondo la teoria del metodo dellintegrazione dellonda di compressione, la centralina di

condizionamento dovrebbe protrarre lintegrazione fino a che la cella di carico segnala il primo

valore di zero. Ci dovrebbe verificarsi quando londa di compressione viene riflessa dal

campionatore ed arriva alla cella di carico come onda di trazione. Nellistante di arrivo nella cella di

carico la forza zero.

In certe circostanze, particolarmente quando il valore di N vicino al rifiuto (penetrazione quasi

nulla), londa riflessa che arriva alla cella di carico pu essere ancora unonda di compressione ed

allora la cella di carico segnala un valore zero ad un intervallo di tempo maggiore di 2L/c. Lo

strumento in questo caso prosegue lintegrazione ed il valore dellenergia fornito pu essere molto

maggiore di quello proprio della prima onda di compressione.

Quando il tempo di integrazione memorizzato compreso tra 0.9 e 1.2 volte quello teorico calcolato

con 2L/c, i valori di Ei oppure di Eri forniti dallo strumento dovrebbero essere corretti

moltiplicandoli per il fattore:

Kc = ca/c precedentemente definito

Quando il tempo di integrazione dellonda di compressione risulta maggiore di 1.2 volte quello

teorico (2L/c), i dati non possono essere utilizzati ed in questo caso, o si adotta uno strumento di

condizionamento del segnale che consenta una verifica visiva del tempo di integrazione dellonda,

oppure su devono eseguire le misure di taratura in un terreno con pi bassi valori di N.

Quando il tempo di integrazione minore di 0.9 volte quello teorico (2L/c), pu essersi verificata

una prematura indicazione di zero per cause elettriche che dovranno essere trovate e rimosse prima

di riprendere le misure (Cestari, 1996).

2.4 Meccanismi di infissione e relativi rendimenti 2.4.1 Dispositivi con cabestano e fune Dispositivi azionati con cabestano e fune, tipo a spillo, sono stati i primi ed ancora probabilmente i

pi diffusi dispositivi di infissione. Molte delle incertezze legate alla ripetibilit della prova SPT per

linfluenza delloperatore sono proprie di questo metodo.

La procedura ISSMFE implicitamente e le raccomandazioni AGI esplicitamente, non accettano

questo metodo di infissione che quindi man mano destinato a scomparire. La variabile di maggior

rilievo tipica di questo dispositivo dovuta alle modalit di sollevamento e di rilascio del maglio.

Per esempio stato valutato che operando con uno, oppure con due o con tre giri di fune sul

cabestano, lefficienza del sistema (ERi) passa da circa il 70%, al 60% per finire attorno al 40%

(fig. 2.7).

Ma anche mantenendo costante il numero di giri della fune attorno al cabestano il campo di

variazione di ERi eccezionalmente elevato a causa delle numerose altre variabili (precisione nel

valutare laltezza raggiunta dal maglio, lunghezza delle braccia delloperatore che consentono un

rilascio pi o meno completo della fune avvolta sul cabestano, stato di usura e di umidit della

fune).

In fig. 2.8 riportato un esempio della variabilit di ERi a parit di giri della fune sul cabestano.

fig. 2.7 Influenza del metodo di infissione con cabestano e fune sul rendimento (ERi) del sistema (Kovacs et al., 1978; Kovacs, 1979)


23

fig. 2.8 Metodo di infissione con cabestano e fune; variabilit del rendimento (ERi) a parit di giri di fune sul cabestano

2.4.2 Dispositivi con sganciamento automatico Si basano quasi sempre sulla presenza di un ingrossamento dellasta di guida posto in

corrispondenza dellaltezza di caduta (0.76 m) che allarga i ganci a molla che trattengono il maglio,

che di conseguenza cade abbastanza liberamente scorrendo lungo lasta di guida centrale.

Lo sganciamento automatico tipo Pilcon ha un rendimento medio pi elevato e meno disperso (fig.

2.10) di quello ottenuto utilizzando il cabestano, tuttavia il rendimento complessivamente

modesto, probabilmente a causa del grande diametro della testa di battuta e si riscontra anche una

certa variabilit nellambito di una stessa prova (Tabella 2.3 e fig. 2.9).

In generale, con il dispositivo di sganciamento automatico del maglio, si ottiene un valore medio

del rendimento Eri prossimo o leggermente superiore a 0.60 (60%).

Lassenza di correzioni per riferire i valori ad un rendimento pari a 0.60, quindi in genere a favore

della sicurezza.


24

Tabella 2.3 Esempio di variabilit di ERi in prova eseguita con dispositivo di sganciamento automatico del maglio (prof. 27 m; N = 32). Terreno:

sabbia

Fig. 2.9 Variabilit del rendimento ERi (Tabella 1.1) nellambito di una singola prova SPT eseguita con dispositivo di sganciamento automatico del

maglio

Sempre a titolo di esempio, le misure effettuate in un sito sabbioso dellItalia del Nord, tra le

profondit di 10 e 70 m, nel corso di 61 prove SPT per complessivi 4477 colpi relativi alla completa


25

infissione (0.45 m) del campionatore, hanno indicato un valore medio generale: ERi = 0.64, con

andamento in funzione della profondit, e valore di ERi medi per ciascuna prova (ERiM) in

funzione del numero di colpi N, illustrati nella fig. 2.10.

ERiM sembra poco sensibile al variare di N ma i valori sono meno dispersi con laumentare di N.

Occorre notare che il valore minimo registrato : ERi M-MIN = 0.49, mentre quello massimo ERi

m-max = 0.77; la differenza notevole e pu diventare importante quando le prove non sono cos

numerose come nellesempio citato oppure quando, come accade usualmente nella progettazione,

vengono presi in considerazione solo quei 2-3 valori di NSPT ottenuti alle profondit di interesse per

il progetto.

Fig. 2.10 Valori del rendimento medio ERiM di prove SPT eseguite in un sito sabbioso tra 10 e 70 m di profondit. I simboli aperti sono quelli con

cabestano con 2 giri di fune e quelli chiusi sono con dispositivo di sganciamento automatico, tipo Pilcon

Largomento merita studi pi approfonditi perch a parit di altre condizioni (e lo sganciamento

automatico dovrebbe garantirle) il valore del rendimento dovrebbe variare solo con la profondit

(varia t) e con il numero dei colpi (riflessione dellonda).

In particolare occorrerebbe approfondire:

1 il metodo di misura dellintervallo t tra impatto e distacco (cut-off);

2 linfluenza del serraggio dei giunti di raccordo tra testa di battuta e aste nonch tra aste della

batteria;

3 la verticalit e stabilit del dispositivo di infissione durante la caduta del maglio.

Nella fig. 2.10 sono riportati anche i valori di ERiM (ERi medio di una completa prova SPT),

ottenuti nel medesimo sito sabbioso di cui allesempio precedente, alle medesime profondit (tra 10

e 70 m) ma utilizzando il cabestano con 2 giri di fune anzich il dispositivo di sganciamento


26


27

automatico del maglio.

Le prove SPT erano 21 per complessivi 1436 colpi; il valore medio generale di ERi risultato in

questo caso: ERiM = 0.58, cio leggermente inferiore a quello (0.64) ottenuto per le prove con lo

sgancio automatico.

I valori medi delle singole prove variano da EriM MIN = 69 e linfluenza di N sembra in questo

caso pi marcata (ERiM aumenta con laumentare di N).

2.4.3 Considerazioni finali

Skempton (1986) ha cercato di sintetizzare i risultati ottenuti personalmente e da altri ricercatori con

i pi diffusi dispositivi di infissione impiegati nel mondo, considerando il rendimento (ERi)

costituito dal prodotto di due rendimenti:

ERi = ERv d

Dove:

ERv = Eh/E* = rendimento di velocit

Eh = energia realmente cedibile dal maglio in base alla effettiva velocit di impatto

E* = energia cinetica = 0.482 kg m = 474 joule

d = efficienza dinamica del dispositivo che dipende dalle dimensioni del maglio, testa di battuta ed

aste.

Profondit (m) N prove SPT N di colpi ERiM di tutto il tratto

10 20 10 620 0,58 20 30 10 538 0,59 30 40 10 812 0,67 40 50 10 629 0,67 50 60 10 757 0,64 60 70 11 1121 0,67

TOT 71 TOT 4477 MEDIA 0,64 Tabella 2.4 Valori del rendimento medio ERiM di prove SPT per scaglioni di profondit


28

2.5 Confronti tra Eurocodice e Procedura di Riferimento ISSMFE La presente norma europea sperimentale stata approvata dal CEN come norma per l'applicazione

provvisoria. I membri del CEN sono gli organismi nazionali di normazione di Austria, Belgio,

Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Islanda, Italia, Lussemburgo, Norvegia,

Paesi Bassi, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera.

La normativa Europea non differisce di molto dalla Procedura di Riferimento Internazionale.

Il presente metodo consente di determinare la resistenza dei terreni alla base di un sondaggio con la

penetrazione dinamica di un penetrometro campionatore a carotiere diviso e di ottenere dei

campioni disturbati per scopo identificativi.

La base della norma consiste nell'infiggere un penetrometro campionatore facendo cadere un

martello di 63.5 kg di massa su un'incudine o testa di infissione da una altezza di 760 mm. Il

numero di colpi (N) necessari per raggiungere una penetrazione della campionatrice di 300 mm

rappresentano la resistenza alla penetrazione.

La prova utilizzata principalmente per determinare la propriet di resistenza di terreni non coesivi,

ma si possono ottenere alcuni dati anche in altri tipi di terreni.

Le prove devono essere eseguite in conformit a un metodo che soddisfi i requisiti principali

indicati in questa sezione; il metodo di prova utilizzato deve essere descritto dettagliatamente

insieme ai risultati della prova anche tramite riferimento a una norma.

Per esempio ISSMFE consente la sostituzione della scarpa tagliente con una a punta conica se si

incontrano formazioni contenente ciottoli e fa presente che tale prassi pu portare a risultati molto

differenti da quelli ottenibili con la metodologia standard; questo lo prevede anche la norma

Europea solo se necessario e quindi qualsiasi scostamento dai requisiti indicati di seguito deve

essere giustificato e, in particolare, deve essere commentata la sua influenza sui risultati della prova.

Esistono esperienze di scostamento rispetto allutilizzo di un cono di 60 solido al posto del

campionatore normalizzato quando si in presenza di materiale ghiaioso;

La norma Europea inoltre nellelencare i termini e le definizioni accenna subito al rapporto tra

l'energia attuale trasmessa nell'asta di infissione, immediatamente sotto l'incudine, e l'energia di

caduta libera teorica del martello, espressa in percentuale il rapporto energia ERr (rapporto che

invece le ISSMFE chiama ERi).

Inoltre accenna alla definizioni delle N:

...il valore N, il numero di colpi necessari per infiggere la campionatrice. Il valore N, riportato

in colpi per 300 mm, equivale alla somma di colpi richiesti per infiggere la campionatrice


29

nell'intervallo di profondit da 150 mm a 450 mm dalla base del sondaggio; si distingue un valore

N60, come valore N corretto rispetto a una energia di riferimento ERr del 60%, ed un valore

(N1)60, come valore N corretto rispetto a una energia di riferimento ERr del 60% e una tensione

verticale effettiva, = 100 kPa.

Per quanto concerne la descrizione dellattrezzatura, lEurocodice non si sofferma molto, ricalca in

gran parte tutto ci che indicato nellISSMFE.

La norma Europea fornisce un indicazione di massima per quanto riguarda il diametro del

sondaggio, che indica non dovrebbe essere maggiore di 150 mm a differenza dellISSMFE che da

indicazioni precise sulla dimensione minima.

2.6 Utilizzo dei risultati NSPT 2.6.1 Introduzione La prova SPT una delle prove pi impiegate per linvestigazione del sottosuolo in Europa. Vari

parametri di dimensionamento come la capacit portante, il cedimento delle fondazioni, il

potenziale di liquefazione, ecc. sono spesso determinati su formule empiriche che incorporano il

valore di N proposto per i suoli privi di coesione.

Come accennato precedentemente la prova SPT appartiene a quel gruppo di prove in sito durante le

quali il terreno segue dei percorsi efficaci diversi ed i risultati della prova possono essere correlati

solo empiricamente con le specifiche propriet del terreno in sito (Jamiolkowski et al., 1988).

Ne consegue che necessario essere consci delle molte limitazioni di tali correlazioni, a causa dei

molti fattori che influiscono sul comportamento non lineare e plastico dei terreni naturali:

1 Composizione mineralogica,

2 Sforzi agenti in sito,

3 Storia dello stato tensionale e deformazionale,

4 Cementazione

5 Sensitivit

6 Invecchiamento

7 Struttura

Resistenza alla frantumazione dei grani sottoposti agli elevati sforzi necessari per la penetrazione.

Come per le altre prove in sito viene qui considerato principalmente solo lapproccio indiretto, cio

linterpretazione dei risultati per la stima dei parametri geotecnici, accennando solo per i cedimenti

dei depositi sabbiosi alla correlazione diretta pi nota.


30

2.6.2 Fattori che influenzano i valori di NSPT Per poter correlare in maniera opportuna i valori di NSPT ai parametri geotecnici di interesse occorre

tenere in attenta considerazione i fattori che influenzano i risultati della resistenza alla penetrazione:

1. le modalit di esecuzione della prova,

2. la pressione del terreno sovrastante

3. il dispositivo di battitura

4. le caratteristiche del terreno: granulometria, presenza dacqua e importanza delle tensioni

efficaci.

Solo applicando le modalit illustrate nella Procedura di Riferimento la variabilit di cui al punto 1,

pu essere minimizzata.

Si ricorda che essa influenzata principalmente da due fattori:

1 il disturbo provocato al fondo del foro dalla perforazione e/o dallinfissione dei rivestimenti;

2 i possibili rifluimenti o, quantomeno, le variazioni delle tensioni efficaci, dovute a squilibri

delle pressioni idrostatiche agenti allesterno ed allinterno del foro.

Per quanto riguarda il punto 4 la granulometria una delle caratteristiche del terreno che, a parit di

altre condizioni, risulta influenzare significativamente i risultati delle prove SPT.

Le osservazioni sperimentali di Gibbs e Holtz (1957) indicano che fattori quali la presenza di ghiaia

o lalto grado di angolosit dei grani comportano valori di NSPT maggiori di quelli ottenuti in terreni

di pari densit ma privi di ghiaia o minor grado di angolosit; ci particolarmente nel campo delle

basse densit relative.

Lapplicazione delle SPT nei suoli ghiaiosi molto rara perch in molti casi i terreni ghiaiosi sono

molto rigidi come strato di supporto delle strutture. Inoltre, generalmente ritenuto che le SPT sono

qualche volta poco adatte per terreni grossolani con grandi granuli perch il valore di N adatto per

differire da un punto ad un altro dovuto allindividuale particella del terreno. La rottura della sonda

in corrispondenza della scarpa tagliente, a causa della rigidit del terreno, pu condurre anche a

risultati erronei (Yoshida e Kokusho, 1988).

Comunque non appena il campo delle costruzioni ha mostrato il suo interesse anche su opere in

terreni ghiaiosi, i test penetrometrici su tali terreni hanno iniziato ad affinarsi. Cos si iniziato ad

espandere il campo di applicazione delle SPT su terreni granulari con stabilite relazioni empiriche

tra il numero dei colpi SPT e i parametri chiave di dimensionamento come la densit del suolo e la

velocit dellonda di taglio.

A questo proposito, sono stati condotti test di laboratorio in container, dove sono state effettuate

prove penetrometriche dinamiche, sistematicamente eseguite su terreni ghiaiosi con differenti

dimensioni dei granuli sotto differenti densit del suolo e differenti pressioni di sovraccarico.

Pi che la dimensione massima dei grani risulta importante la distribuzione della curva

granulometria, per cui i valori di NSPT nelle sabbie ghiaiose informi, risultano sovente inferiori ai

valori di NSPT misurati in sabbie non ghiaiose ma gradate; in accordo con il fatto che la massima

densit dei terreni non coesivi funzione della forma della curva granulometria.

Almeno nel campo delle sabbie da fini a grossolane i risultati delle ricerche di Marcuson e

Bieganousky (1977) mostrano una dipendenza di NSPT, a parit della densit relativa, dal

coefficiente di uniformit Uc con NSPT che aumenta allaumentare di Uc.

La dimensione massima dei grani diventa comunque importante nel caso di terreni molto

grossolani, esistendo in questo caso il pericolo di danneggiare la scarpetta del campionatore e/o

ostruirne la cavit inferiore; in questo caso senzaltro preferibile sostituire la scarpetta aperta con

il cono chiuso. In Svizzera ci avviene molto spesso in ragione della grande variabilit della

granulometria dei terreni sondati.

Oppure per evitare la rottura della scarpa, durante gli esperimenti condotti da Yoshida e Kokusho in

container che contenevano terreni ghiaiosi compattati per ottenere strati di 100 cm di spessore con

differente densit e saturati per aumentare il livello piezometrico, il metallo della scarpa tagliente

stato rinforzato per evitare la sua rottura durante la prova e quindi errori.

Per esempio la ghiaia e la sabbia usate in questo esperimento sono mostrate in fig. 2.11 e tabella

2.5.

Tabella 2.5 Propriet fisiche del terreno (Yoshida e Kokusho, 1988)


31

Fig 2.11 Curva di distribuzione granulometrica (Yoshida e Kokusho, 1988)

I due autori giapponesi sono giunti alle seguenti conclusioni:

la prova SPT pu essere applicata su terreni ghiaiosi con pi affidabilit se la scarpa tagliente

irrobustita cos da prevenire la rottura ad opera delle particelle di ghiaia.

In contrasto con le assunzioni convenzionali che i valori di N sono lineari con gli stress effettivi di

sovraccarico, stato trovato che gli incrementi dei valori di N decrescono con lincremento delle

pressioni efficaci, e questo effetto non lineare stato preso in considerazione per stabilire le formule

empiriche.

Dalla granulometria sembra dipendere anche la diversa risposta ottenuta nelle prove SPT, quando

siano condotte sopra e sotto falda; (Terzaghi e Peck, 1948; Schultze e Menzenbach, 1961; Bazaraa,

1967) mostrano sperimentalmente che nel caso di sabbie pulite la presenza dellacqua non influenza

i valori di NSPT mentre in sabbie molto fini e sabbie limose, con diametro medio dei grani D < 0.1

mm, leffetto dellimmersione pu essere importante. In questo caso, per la ridotta permeabilit del

terreno, lavanzamento del campionatore nel terreno pu generare pressioni interstiziali positive o

negative che dipendono dallo stato di addensamento del materiale che influenzano di conseguenza i

valori di NSPT.

La prova SPT ormai ritenuta una buona prova per valutare la densit relativa in materiali non

coesivi. La densit apparente di questi materiali direttamente affetta dalla presenza dellacqua.

Uno studio sperimentale ha investigato leffetto dellacqua sulla resistenza sulle SPT in depositi

sabbiosi. stato concluso che la presenza o il flusso di acqua in questi deposito influenza

direttamente la sua resistenza alla penetrazione e la capacit portante limite di una plinto su sabbia

(Mojabi, 1988).

Questa prova stata messa a punto per studiare gli effetti della sommersione (submergence) sulla

capacit portante di una fondazione circolare di 500 mm di diametro. In pi, creando le condizioni

di un flusso di acqua attraverso il deposito, si mira ad espandere sulloggetto di studio leffetto del


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gradiente idraulico (i) negativo o positivo, tenendo a mente che limmersione una condizione di

gradiente idraulico zero. Questo studio ha anche tentato di stimare questi effetti, effettuando una

SPT in sabbia. Un container di sabbia stato costruito per facilitare la risalita o la discesa di un

flusso di acqua. Un deposito omogeneo di sabbia con densit relativa di 0.45, stato con cautela

depositato nel container (Mojabi, 1988).

La fig. 2.12 mostra la variazione dei valori non corretti di N con il gradiente idraulico per sabbie

completamente sommerse con gradienti idraulici, positivi, nulli o negativi, inoltre mostra che i test

SPT ad una profondit superficiale sono certamente una misura delleffettiva unit di peso e non

dellangolo di frizione che indipendente dalla presenza di acqua.

La capacit portante di una fondazione superficiale in sabbia teoricamente dimezzata dalla

sommersione in falda. Questo perch il peso unitario effettivo del terreno approssimativamente

dimezzato.

Per quanto quindi concerne la presenza dacqua nel terreno che influenzerebbe i risultati delle prove

SPT, Drodz (1965), ha condotto prove di laboratorio su terreni non coesivi i cui risultati sono

mostrati nelle fig. 2.13 a, b e c. Secondo Drozd il tempo di variazione nel grado di saturazione

dacqua in un deposito sabbioso non influenza significativamente la capacit portante o la

compattazione sotto carico, ma influenza enormemente i risultati della prova penetrometrica. Il

numero dei colpi dipende direttamente dal grado di saturazione dacqua e dalla permeabilit del

terreno.

La relazione tra il numero dei colpi e la DR presentata per condizioni asciutte e completamente

sature. Sabbia sciolta asciutta stata addensata tramite colpi e tramite vibrazioni. La sabbia satura

stata preparata facendo risalire lentamente il livello dellacqua o tramite saturazione di sabbia in

acqua e poi tramite colpi.

La fig. 2.13 b mostra la variazione nel numero dei colpi rispetto al grado di saturazione dacqua per

le stesse sabbie di granulometria tra 0.2/0.6 mm. Inizialmente stato osservato un incremento

lineare approssimativo del numero dei colpi con lincremento della quantit dacqua. Questo

dovuto allincremento delle forze capillari.

La fig. 2.13 c presenta un sommario dei risultati della prova penetrometrica su tutti e sette i

differenti tipi di sabbia utilizzati da Drozd. Le dimensioni dei grani di queste sabbie varia da 0.05

mm a 5 mm. Il comportamento delle sabbia molto fini (in grafico col simbolo V) molto

significante. Le dimensioni dei grani variano da 0.05 a 0.4 mm col 20 % dei grani pi piccoli di

0.05 mm ed il 10 % pi piccoli di 0.005 mm. La sabbia completamente asciutta si comportata

come quella completamente saturata. Le due linee sono parallele. Questo pu essere spiegato dal

fatto che nella sabbia asciutta linfluenza della pressione dellacqua stata rimpiazzata dalla

pressione dellaria. Difatti la pressione dellaria fa diminuire il numero dei colpi. Laria e la

permeabilit dellacqua influenzano i risultati della prova penetrometrica. In un sistema trifase in

depositi naturali i fattori sopra menzionati entrano in azione nelle stesso tempo e per questo motivo

le relazioni tra il numero dei colpi e la DR non possono essere accuratamente determinate. Quindi

secondo lautore buoni risultati possono essere previsti in sabbie asciutte o completamente sature.

Quindi si dovrebbe misurare insieme alla resistenza penetrometrica, il contenuto dumidit del

terreno.

Nel 1948 Terzaghi e Peck hanno proposto una correzione per i risultati nelle sabbie molto fini e

nelle sabbie limose al di sotto del livello piezometrico. Quando il valore di N diviene pi grande di

15 stato proposto che dovrebbe essere ridotto. Lassunzione era che le sabbie dense dovrebbero

dilatarsi durante la caduta, portando ad una sovrastima della densit relativa. Dalle sabbie sciolte ci

si sarebbe dovuto aspettare una formazione di pressione neutra in eccesso, riducendo la resistenza

alla caduta. La misura della pressione neutra in eccesso difficile.

In definitiva si possono trarre le seguenti conclusioni:

Fig. 2.12 Variazione della resistenza alla penetrazione col gradiente idraulico (Mojabi e Thomas, 1988)


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Fig.2.13 a Prove di laboratorio su sabbie SW(sabbie pulite ghiaiose) e SP (miscele di sabbia e ghiaia) (0.1-5 mm) V-sabbia limosa (30%

Fig. 2.13 c Sommario dei risultati delle SPT su 7 differenti sabbie (Drodz, 1965)

Una critica da parte dello scrivente pu essere fatta allaffermazione di Drodz che cos dice: ...la

velocit di variazione nel grado di saturazione dacqua in un deposito sabbioso non influenza

significativamente la capacit portante.... Ci non affatto vero, poich risaputo che la capacit

portante unitaria di una fondazione :

qf = cNc + qo Nq + BN

ed essendo Nc il termine dovuto alla coesione, in presenza di completa saturazione equivale a zero,

mentre qoNq rappresenta leffetto stabilizzante del terreno ai lati della fondazione e BN

rappresenta il contributo della resistenza di attrito dovuta al peso proprio del terreno allinterno

della superficie di scorrimento.

Nella prassi si concorda nel trascurare leffetto della presenza dellacqua nelle sabbie da fini a

grossolane e nel tenere invece conto, tramite le relazioni riportate, nel caso di sabbie molto fini e/o

limose.

Per quanto riguarda invece limportanza delle tensioni efficaci, fino ad una sessantina di anni fa (ad

es. Terzaghi e Peck, 1948; Meyerhof, 1956) si ipotizzava che le tensioni dovute agli strati di terreno

sovrastanti il punto della prova SPT, fossero azzerate dalla forze dinamiche create dalla prova stessa

e che pertanto i valori di NSPT non fossero influenzati dalla profondit in cui veniva realizzata la

prova. La tabella sottostante rispecchia lassociazione tra la densit relativa e i valori di NSPT.


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NSPT colpi/30 cm

DR Terzaghi- Peck

(1948)

DR Gibbs-Holtz (1957)

0-4 Molto sciolta 0-15%

4-10 Sciolta 15-35%

10-30 Media 35-65%

30-50 Densa 65-85%

Oltre 50 Molto densa 85-100% Tabella 2.6

Successivamente molti ricercatori hanno evidenziato sperimentalmente che le tensioni efficaci

hanno uninfluenza fondamentale sul valore di NSPT. Occorre quindi essere sempre particolarmente

critici con quelle correlazioni nelle quali il valore di NSPT associato al parametro del terreno, senza

che si sia tenuto conto, in qualche modo, delle tensioni efficaci agenti.

Sia le prove penetrometriche dinamiche che le statiche sono affette dagli stress efficaci alla

profondit dove le misure sono state fatte. Di conseguenza, la resistenza alla penetrazione aumenta

con la profondit persino ove la densit del suolo e il fabric sono gli stessi. Questo richiede la

correzione della resistenza misurata in termini di stress effettivo, se le caratteristiche del suolo alle

differenti profondit sono comparate. Quindi la resistenza alla penetrazione generalmente corretta

ad una pressione di sovraccarico di 1kg/cmq come:

CnN =1 N dove N = la resistenza alla penetrazione, N 1 la resistenza alla penetrazione corretta, e Cn il

coefficiente di correzione in termini di stress effettivo verticale come mostrato in fig. 2.14.

Liao e Withman (1985) suggeriscono la seguente formula:

nvoC

'1

=

Dove vo la pressione effettiva in kg/cmq, e n una funzione di un fattore come la densit del

terreno, tipo del terreno, storia dello stress e tipo di test. Basati su studi statistici su risultati per

sabbie normal consolidate, Jamiolkowski (1985) ha ottenuto n = 0.56 per la resistenza alla SPT,

mentre Liao e Withman (1985) hanno proposto n = 0.5 per la SPT.


37

Sembra che non solo gli sforzi efficaci verticali ma anche quelli laterali o il coefficiente di spinta a

riposo, K0, influenzino la resistenza misurata. Ponendo vo con (1 + 2K0)/3vo nellequazione di

Liao e Withman si pu differenziare leffetto degli sforzi orizzontali dagli altri come riportato da

Skempton (1986). Questo implica che la resistenza alla penetrazione per ogni condizione di K0, N e

qc, dovrebbe essere definita:

N/Nnc, nKoncKoqcncqc )2

121( ++=

Dove K0nc il coefficiente si spinta del terreno per depositi normal consolidati, e Nnc e qcqc sono

le resistenze corrispondenti. Un possibile incremento della resistenza come aumento dello sforzo

orizzontale pu essere stimato da questa equazione. Per la valutazione della liquefazione,

comunque, la resistenza alla penetrazione non corretta in termini di sforzi efficaci ma di sforzi

efficaci verticali, questo per il fatto che la resistenza alla liquefazione di solito normalizzata con

gli stress efficaci verticali.

Fig. 2.14 Grafico per la stima del coefficiente Cn per tener conto dellinfluenza dei valori di NSPT della pressione verticale efficace (Tokimatsu,

1988).

Oppure si applica al valore di N il fattore Cn tabulato in tabella 2.7 riferito al tipo di consolidazione

e alla densit relativa.


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Tipo di consolidazione Densit relativa Fattore di correzione Cn

NC 40-60 200/100 + v

NC 60-80 300/200 + v

OC - 170/70 + v

v in kPa Tab. 2.7 Fattore di correzione per lo stress verticale v dovuta al sovraccarico del terreno sabbiose

Lenergia pu anche essere dispersa a causa della lunghezza delle aste, infatti se questa minore di

10 m, i fattori di correzione mostrati in fig. 2.8 possono essere applicati al numero dei colpi per

sabbia; per aste pi lunghe di 10 m, nessuna correzione viene applicata.

Lungezza delle

aste

Fattore di

correzione

>10

6-10

4-6

3-4

1.0

0.95

0.85

0.75 Tab. 2.8 Fattori di correzione in sabbia dovuti alla lunghezza delle aste

Per quanto riguarda la normalizzazione di NSPT anche per il dispositivo di battitura, i fattori di

variabilit connessi con i differenti dispositivi di infissione possono essere tenuti in considerazione:

(i) approfondendo la Procedura di Riferimento fino a definire esattamente la geometria

delle aste, della testa di battuta, del maglio, nonch il meccanismo di sollevamento e

rilascio del maglio; oppure

(ii) misurando il rendimento medio ERi del dispositivo di infissione corretto per i fattori K1

K2 Kc e riferire il numero di colpi (N) ad un rendimento di riferimento ormai da tutti i

ricercatori identificato pari al 60% (N60).

In questo caso:

N60 = (ERiM/60)N

N60 = numero di colpi corretto per riferirlo al rendimento 60%


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ERiM = rendimento medio misurato, espresso in percentuale

N = numero di colpi misurato (= NSPT).

Il valore normalizzato di N che tenga conto sia della pressione del terreno sovrastante che del

rendimento del sistema di infissione, pu essere quindi:

(N1)60 = CN (ERiM/60)N = ERiM N/ 60 vo

Adottando il valore di (N1)60 e rispettando le indicazioni della Procedura di Riferimento

nellesecuzione della prova, le variazioni registrate nel numero di colpi dipenderanno finalmente

solo dallultimo fattore 4 e cio dalle caratteristiche del terreno.

Correzioni degli input di energia. Per la valutazione del potenziale di liquefazione, il numero dei

colpi SPT deve essere corretto a (N1)60 cos come descritto nelle seguenti sezioni.

Correzione dellinput di energia secondo Burmister (1948). Burmister ha assunto ch

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Comparazione delle prove penetrometriche dinamiche in Europa