Cenni teorici

PROVA PENETROMETRICA DINAMICA (DYNAMIC PROBING) DPL-DPM–DPH-DPSH

Cenni teorici - Diversi tipi di penetrometri dinamici

La prova di penetrometria dinamica consiste nell'inserire in situ un picchetto conico (inclinazione progressiva δ) misurando il numero di colpi N necessari.

Le prove di penetrometria dinamica sono molto diffuse e utilizzate da geologi e ingegneri geotecnici per la loro semplicità esecutiva, economicità e velocità di esecuzione.

La loro elaborazione, interpretazione e visualizzazione grafica consente la “catalogazione e parametrizzazione” del terreno attraversato un grafico continuo, che permette un confronto tra la consistenza dei vari livelli attraversati e una correlazione diretta con i sondaggi geognostici per la caratterizzazione stratigrafica.

La sonda penetrometrica permette inoltre di riconoscere con una certa precisione lo spessore degli strati rocciosi, la quota di eventuali falde acquifere, le superfici di rottura dei pendii e la consistenza generale del terreno.

Utilizzando dati dedotti da correlazioni indirette e con riferimento a vari autori, deve essere trattata con la dovuta cautela e, se possibile, attraverso esperienza geologica sul campo.1

Gli elementi caratteristici del penetrometro dinamico sono i seguenti:

Per quanto riguarda la classificazione ISSMFE (1988) dei vari tipi di penetrometri dinamici (si veda la tabella seguente) vi è una prima suddivisione in quattro classi (in base al peso M del martello):

Classificazione ISSMFE dei penetrometri dinamici:

Tipo	Acronimo	Peso del martello M (kg)	Profondità massima di campionamento (m)
Light (Leggero)	DPL	M ≤ 10	8
Medium (Medio)	DPM	10 < M < 40	20-25
Heavy (Pesante)	DPH	40 ≤ M < 60	25
Super Heavy (Super pesante)	DPSH	M ≥ 60	25

1 A seconda del tipo di campione e della scelta della caratterizzazione della natura dei terreni indagati (non coesivo/coesivo, coesivo/non coesivo - terreno con comportamento intermedio, non classificabile con certezza), viene effettuata anche sotto la guida del professionista designato (geologo) in base alla competenza e all'esperienza nell'area.

Penetrometri utilizzati in Italia

I seguenti tipi di penetrometri dinamici sono utilizzati in Italia (ma non fanno parte dello standard ISSMFE):

CORRELAZIONI CON NSPT

Sebbene le prove di Penetrometria Standard (SPT) siano oggi uno dei mezzi più diffusi ed economici per ottenere informazioni sul sottosuolo, la maggior parte delle correlazioni esistenti riguarda il numero di colpi NSPT ottenuti con la prova, è necessario riportare il numero di colpi di una prova NSPT dinamica. La trasformazione è data da:

NSPT = βT * N

Dove:

dove Q è l'energia specifica per il colpo e QSPT è l'energia che si riferisce alla prova SPT.

L'energia specifica per il colpo viene calcolata in questo modo:

in cui:

Mpeso del martello;

M’peso dei pali

Haltezza di caduta;

Asuperficie laterale del cono;

δintervallo di penetrazione.

Valutazione resistenza dinamica del cono  RPD

Formula Olandesi

Rpdresistenza dinamica del cono (area A).

epenetrazione media per corsa (passo dello strumento diviso per il numero di corse) (δ/N).

Mil peso del martello (altezza di caduta H)..

Ppeso totale dei pali e del sistema di battitura.

Calcolo di (N1)60

(N1)60 è il numero di colpi normalizzato, definito come:

ER/60correzione per rendimento del sistema di infissione normalizzato al 60% tramite procedura di cantiere secondo normativa Europea EN ISO 22476-3  2005 (con strumentazione Safety Hammer si ottiene generalmente un valore di circa Ce= 0,90)

CsParametro di funzione della controcamicia (1.2 se mancante).

CdParametro in funzione del diametro del foro (1 dacă este cuprins între 65-115mm).

Crparametro di correzione funzione della lunghezza delle aste sotto la testa di battuta

Metodologia di elaborazione

L'elaborazione avviene attraverso il calcolo automatico di Dynamic Probing prodotto da GeoStru.

Il programma calcola il rapporto delle energie trasmesse (coefficiente di correlazione SPT) attraverso le elaborazioni proposte da Pasqualini (1983) - Meyerhof (1956) - Desai (1968) - Borowczyk-Frankowsky (1981).

Consente inoltre di utilizzare i dati ottenuti dalle prove penetrometriche per estrapolare informazioni geotecniche e geologiche utili.

Una vasta esperienza acquisita, unita a una buona interpretazione e correlazione, permette di ottenere dati utili alla progettazione, spesso più affidabili di altre fonti bibliografiche, sulle litologie così come dati geotecnici determinati su verticali litologiche da poche prove di laboratorio eseguite come rappresentazione generale di una verticale eterogenea non uniforme e/o complessa.

In particolare, si ottengono informazioni su :

VALUTAZIONI STATISTICHE E CORRELAZIONI

Elaborazione statistica

Consente l'elaborazione statistica dei dati numerici provenienti dal Dynamic Probing, utilizzando nel calcolo valori rappresentativi dello strato, considerando un valore inferiore o superiore alla media aritmetica dello strato (valore spesso utilizzato);

i valori che possono essere inseriti sono :

Media

Media aritmetica dei valori del numero di colpi sul livello considerato.

Media minima

Valore statistico inferiore alla media aritmetica dei valori del numero di colpi sullo strato considerato.

Massimo

Valore massimo dei valori del numero di colpi sullo strato considerato.

Minimo

Valore minimo dei valori del numero di colpi sullo strato considerato.

Scarto quadratico medio

Valore statistico di scarto dei valori del numero di colpi sullo strato considerato.

Media deviata

Valore statistico di media deviata dei valori del numero di colpi sullo strato considerato

Media + s

Media + scarto (valore statistico) dei valori del numero di colpi sullo strato considerato.

Media - s

Media - scarto (valore statistico) dei valori del numero di colpi sullo strato considerato.

Distribuzione normale R.C

Il valore di Nspt,k viene calcolato sulla base di una distribuzione normale o gaussiana, fissando una probabilità non superiore al 5%, secondo la relazione seguente:

dove σNspt è la deviazione standard di Nspt.

Distribuzione normale R.N.C

Il valore di Nspt,k viene calcolato sulla base di una distribuzione normale o gaussiana, fissando una probabilità non superiore al 5%, trattando i valori medi di Nspt come normalmente distribuiti:

dove n è il numero di letture.

Pressione ammissibile

La pressione specifica ammissibile sull'interstrato (con o senza effetto di riduzione dell'energia per il movimento laterale dei pali) calcolata secondo le note elaborazioni proposte da Herminier, applicando un coefficiente di sicurezza (generalmente = 20-22) corrispondente a un coefficiente di sicurezza della fondazione standard pari a 4, con una geometria standard di larghezza 1 m e profondità d = 1m.

CORRELAZIONI GEOTECNICHE TERRENI NON COESIVI

Liquefazione

Consente di calcolare il potenziale di liquefazione dei terreni (prevalentemente sabbiosi) utilizzando i dati NSPT.

Secondo la relazione di SHI-MING (1982), applicabile ai terreni sabbiosi, la liquefazione è possibile solo se l'NSPT dello strato considerato è inferiore all'NSPT critico secondo l'elaborazione di SHI-MING.

Correlazione Nspt in presenza di falda

NSPT è il valore medio nello strato

La correlazione viene applicata in presenza di falda  se il numero di colpi è superiore a 15 (la correzione viene effettuata se la falda è presente nell'intero strato).

Angolo d'attrito

Densità relativa (%)

Modulo di Young [Ey (Kg/cmp)]

Modulo Edometrico (Mo (Eed) (Kg/cmp))

Stato di consistenza

Peso di Volume (t/mc)

Peso di volume saturo

Modulo di Poisson

Potenziale di liquefazione (Stress Ratio)

Velocità dell'onda di taglio Vs Vs (m/s)

Modulo di deformazione di taglio (G)

Modulo di reazione (Ko)

Resistenza alla punta del penetrometro statico (Qc (Kg/cmp))

CORRELAZIONI GEOTECNICHE PER TERRENI COESIVI

Coesione non drenata [Cu (Kg/cmp)]

Resistenza alla punta del penetrometro statico (Qc (Kg/cmp))

Modulo Edometrico (Mo (Eed) (Kg/cmp))

Modulo di Young [Ey (Kg/cmp)]

Stato di consistenza

Peso di Volume  (t/mc)

Peso di volume saturo