Le prove di carico su piastra circolare rigida (dette anche prove di portanza) sono una tipologia di prove geotecniche in situ che vengono effettuate prevalentemente per il controllo:
– dei terreni di sottofondo e di strati di rilevato;
– dello strato di fondazione;
– dello strato di base delle pavimentazioni.
Il loro utilizzo corrisponde quindi a una sorta di collaudo degli strati di terreno in itinere con l’opera costruenda.
Esse vengono inoltre utilizzate anche per indagare la capacità portante dei terreni di fondazione (cfr: Barbero, Garello, Maroni & Tissoni (2020) – scarica qui il paper). Esse vengono poi utilizzate anche nel settore delle discariche, in casi particolari, per la verifica del fondo vasca.
Dalla prova di carico su piastra (con diametro 760 mm) è inoltre possibile determinare il modulo di reazione o costante di sottofondo o coefficiente K in accordo al modello di Westergaard. Per i dettagli si legga questo post.
In genere vengono effettuate in accordo alla normativa CNR BU N. 146 del 14.12.1992, anche se è molto diffusa la normativa Svizzera SVN 670317/81. Seguendo la norma italiana CNR e facendo riferimento alla piastra con diametro 300 mm la prova può essere eseguita con 3 comparatori (disposti a 120° rispetto alla circonferenza della piastra) o con uno solo comparatore.
Prova di carico su piastra per verifica cassonetto di fondazione
L’attrezzatura di prova è costituita da:
– una piastra circolare in acciaio di diametro Ø = 300 mm (“Matest”) e spessore di 25 mm;
– un manometro;
– un comparatore singolo con corsa di 2,5 cm e sensibilità 1/100 mm;
– trave di riferimento in alluminio di lunghezza 2,5 m, telescopica;
– un martinetto idraulico di 200 kN (20 ton.) con pompa e prolunghe costituita da più aste cilindriche per poter raggiungere il contrasto;
– una serie di estensioni e nodi sferici per il centramento del carico da disporre al di sopra della piastra di carico;
– termometro;
– martello, sessola e sacchetti si nylon per raccolta campione sotto l’area di carico;
– un cronometro, una livella e filo a piombo.
Strumentazione (“Matest”) in dotazione
La prova viene così eseguita: scelta la zona in cui eseguire la prova, la superficie di carico deve essere sufficientemente levigata e privata di asperità per consentire alla piastra di avere il massimo contatto con il livello del terreno; vanno pertanto eliminate le sporgenze legate alla presenza di ciottoli, riempiendo i vuoti lasciati con sabbia. Il test inizia dopo aver sistemato il contrasto sopra il martinetto idraulico. Viene applicato un precarico di 0,20 kg/cm2, in accordo con le regole seguite, e che i cedimenti sono esauriti si azzera il comparatore e si inizia la prova. Si procede quindi ad applicare i carichi leggendo i corrispondenti cedimenti Il tempo di permanenza di ogni carico è sempre di 2’ indipendentemente dalla granulometria del terreno.
Prova di carico su piastra per verifica strato di rilevato (terra rinforzata)
La prova può essere eseguita a un unico ciclo o a doppio ciclo di carico (carico e scarico).
Con la prova si misura il cedimento del terreno sottostante la piastra (considerata infinitamente rigida), caricata per gradi, permettendo di determinare il Modulo di Deformazione al primo ciclo di carico Md definito dalla seguente espressione:
Md = (Dp / Ds) × D
essendo:
Dp = differenza di carico unitario trasmesso dalla piastra al terreno, compreso tra due gradini di carico consecutivi
Ds = cedimento differenziale in mm della piastra circolare rigida, corrispondente a Dp
D = diametro della piastra in millimetri
Il Modulo di Deformazione al secondo ciclo di carico Md’ è analogamente definito dalla seguente espressione:
Md’ = (Dp’ / Ds’) × D
essendo:
Dp’ = differenza di carico unitario trasmesso dalla piastra al terreno, compreso tra due gradini di carico consecutivi
Ds’ = cedimento differenziale in mm della piastra circolare rigida, corrispondente a Dp
D = diametro della piastra in millimetri
Per assicurare un appoggio uniforme della piastra, si applica un precarico di 0,20 kg/cm².
Al termine della prova, sotto l’area di impronta di carico della piastra, si preleva un campione significativo di materiale per determinarne l’umidità.
Si riporta nel seguito lo schema dei cicli di carico e scarico in accordo alla normativa CNR.
Cicli di carico e scarico per strato di fondazione
Cicli di carico e scarico per sottofondo e strati di rilevato
Cicli di carico e scarico per strato di base
Ad esempio, per gli strati do sottofondo, i gradini di carico e scarico applicati sono stati i seguenti: 0,5 – 1,0 – 1,5 – 2,0 – 0,5 – 1,0 -1,5 kg/cm².
Dall’esito della prova si risalità al valore di Md che confrontato con il valore di capitolato consentirà di valutare se i terreni hanno raggiunto il grado di addensamento (compattazione) richiesto.
I rapporti Md/Md’ e Md’/Md rappresentano inoltre un ulteriore parametro di valutazione sul “grado di costipamento” raggiunto dallo strato di terreno.
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5 Commenti. Nuovo commento
Ringrazio il dott. Barbero per il lavoro pubblicato e per la competenza e disponibilità offerta, frutto certamente di una grande passione per il suo lavoro.
Una curiosità, è sufficiente come contrasto la base del motore dell’escavatore o sarebbe meglio posizionarlo al di sotto del telaio
Salve, meglio posizionarsi al di sotto del telaio
in merito alle verifiche di portanza occorre farle con piastra con diametro 760mm oppure come in molti dicono si può usare quella da 300 mm
Le prove di carico su piastra, normalmente richieste, sono quelle con la piastra da 300 mm ai sensi della normativa CNR o Svizzera. Può essere utile anche quella da 600 mm se si vuole indagare più in profondità. La piastra da 760 mm viene normalmente usata per la determinazione della K di Winkler