Protezione Civile - Provincia Autonoma di Trento

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Colonna risonante

Il laboratorio geotecnico della Provincia Autonoma di Trento si è da poco dotato di un nuovo sistema combinato colonna risonante (RC) / taglio torsionale ciclico (TTC) per l'esecuzione di prove dinamiche di laboratorio sui terreni, a bassi livelli deformativi.

 
Colonna risonante

La colonna risonante consiste nel cosiddetto apparecchio di Stokoe, dove un provino cilindrico di terreno consolidato isotropicamente è vincolato alla base e sollecitato all’estremità libera (condizioni fixed – free). La sollecitazione avviene applicando un momento torcente ciclico a frequenze crescenti.

L’apparecchiatura consente di determinare

-         Frequenza di risonanza

-         Velocità delle onde di taglio Vs

-         Modulo di taglio G

-         Deformazione di taglio γ

-         Rapporto di smorzamento D

Lo standard di riferimento per la prova con colonna risonante è la normativa ASTM D4015-2007.

Nelle prove di Colonna Risonante (RC) si applicano carichi variabili con legge sinusoidale e con frequenze elevate che variano in progressione, in modo da raggiungere le condizioni di risonanza per l’insieme costituito dal provino di terreno e dal sistema per l’applicazione dei carichi.

Le prove sono condotte su provini cilindrici utilizzando attuatori di carico di tipo elettromagnetico. Nel corso delle prove di RC sono misurate la frequenza di risonanza e la deformazione angolare indotta del provino.

Dal valore della prima grandezza è possibile risalire alla velocità di propagazione delle onde di taglio e quindi al modulo di taglio Gs; dalla misura delle deformazioni angolari del provino si ricava la deformazione tangenziale γ.

Il rapporto di smorzamento D può essere determinato invece sia col metodo “half power method” sia con il “free decay method”. Lo scopo delle prove RC non è quello di raggiungere la condizione di rottura: esse sono utilizzate per determinare le leggi di decadimento della rigidezza e d’incremento del fattore di smorzamento.

Nelle prove di Taglio Torsionale Ciclico si attuano condizioni di taglio semplice su provini cilindrici, sovrapponendo ad uno stato di tensione efficace isotropo una coppia torcente variabile nel tempo con legge periodica a frequenza costante e predeterminata, ripetendo più serie di cicli con ampiezze via via crescenti. Le prove sono indicate per la misura della rigidezza a piccole e medie deformazioni e per determinare le leggi di decadimento del modulo di taglio e del rapporto di smorzamento.

Tra ogni serie di cicli può essere interposta una fase di consolidazione. Il comportamento meccanico del terreno si ottiene dall’interpretazione diretta dei cicli di scarico e ricarico, sintetizzati attraverso i parametri equivalenti rigidezza al taglio (Gs) e fattore di smorzamento (D), associati al livello di deformazione tangenziale γ.

 
Scheda deformazioni colonna risonante