Flaccovio Dario: Geotecnica del terzo millennio

Lo studio dell'interazione terreno-struttura (volume I) ha richiesto l'analisi preliminare della struttura fisico-matematica sia della Meccanica del Continuo (volume II) sia della Meccanica delle Terre (volume III); grazie agli elementi introdotti, il presente testo, IV volume della collana "Geotecnica del Terzo Millennio", conclude tale percorso formativo aprendo con una disamina accurata degli stress-paths che connettono i dati sperimentali ottenuti dalle prove di laboratorio e in sito con le condizioni di criticità delle strutture geotecniche. In altre parole, viene costruito un filo conduttore che esprime in maniera sintetica l'interazione terreno-struttura e la unisce con la più appropriata prova sperimentale dalla quale derivare i parametri fisico-meccanici necessari per le simulazioni geotecniche sia classiche che ad elementi finiti. Un capitolo a parte è dedicato alle soluzioni teorico-pratiche della teoria della consolidazione sia verticale che radiale; quindi, dopo un'accurata revisione delle soluzioni storiche viene dapprima introdotta la consolidazione bi/tridimensionale e successivamente viene presentata una soluzione esatta che rivoluziona l'intero approccio fisico-matematico al problema. Il testo si chiude con lo studio sistematico del comportamento sperimentale di tutte le terre, introducendo i primi elementi necessari per la costruzione dei legami costitutivi teorici. Ogni capitolo è corredato di numerosi esercizi risolti e casi di studio...

La complessità dello studio del comportamento tensodeformativo dei terreni discende dalla necessità di dover tradurre i terreni stessi in un sistema costituito da più mezzi continui (uno scheletro solido, gli spazi interstiziali e i fluidi che in esso possono circolare) che lavorano in parallelo. Nel presente testo - terzo volume della collana "Geotecnica del Terzo Millennio" - vengono introdotti i primi elementi che consentiranno di giungere ad una completa trattazione della risposta meccanica delle terre alle sollecitazioni imposte, quali: lo studio della geologia delle terre, potendo in tal modo definirne la natura e la genesi che influenzano a loro volta il comportamento idraulico e meccanico; lo studio delle caratteristiche fisiche e delle variabili di stato, capaci di tradurre in termini geotecnici i differenti mezzi continui costituenti un generico terreno; l'analisi dell'idraulica nei mezzi porosi a partire dallo studio delle falde, passando attraverso la legge di Darcy per giungere alla definizione della legge di continuità tra mezzi continui; lo studio dello stato di sforzo agente all'interno delle terre, necessario per l'analisi del comportamento fluidomeccanico in laboratorio e per la successiva traduzione in legami costitutivi. Seguendo la filosofia che collega l'intera collana, ogni argomento è completato da numerosi esercizi svolti e da casi di studio utili per l'approfondimento degli argomenti trattati.

Nonostante il metodo degli elementi finiti sia stato sviluppato a partire dal secondo dopoguerra, solo negli ultimi anni ha iniziato a diffondersi nella prassi professionale grazie alle possibilità offerte dai moderni hardware e software. Tenendo presenti tali elementi, il testo - primo volume e filo conduttore della Collana "Geotecnica del terzo millennio" - offre diverse chiavi di lettura, costituendo: una introduzione agli elementi basilari che sottendono tale metodo di calcolo, fornendo gli strumenti necessari per analizzare compiutamente i risultati offerti dai software, una guida alla validazione dei risultati ottenuti nella progettazione strutturale e geotecnica, così come prescritto dalle recenti normative sulle costruzioni; uno strumento utile per lo sviluppo di algoritmi di calcolo, implementabili anche in fogli elettronici e da affiancare ai software commerciali in fase di pre-progettazione sia strutturale che geotecnica. Per questi motivi la struttura segue una logica sequenziale. Parte dai concetti di molle virtuali, di energia di deformazione e del principio dei lavori virtuali, proseguendo, dopo un'accurata disamina della matematica dei vari elementi finiti, con un capitolo dedicato all'interazione terreno-struttura e all'illustrazione di algoritmi sviluppati in originale e applicati alle travi di fondazione, ai pali e alle paratie.

Fino all'introduzione del principio delle tensioni efficaci (1923), il comportamento dei terreni è stato inquadrato nell'ambito della meccanica del continuo, da cui poi la meccanica delle terre si è distaccata (1936), traendone la totalità delle proprietà strutturali intese in senso fisico-matematico. Da queste basi, il testo - secondo volume della collana "Geotecnica del terzo millennio" - offre diverse chiavi di lettura, costituendo: l'anello di congiunzione tra la scienza delle costruzioni, condensata nel primo volume dedicato al metodo degli elementi finiti, e la meccanica delle terre che costituirà il corpo del terzo e del quarto volume, uno studio sistematico della meccanica dei mezzi continui, con l'approfondimento degli aspetti fenomenologici evidenziati in numerose prove sperimentali appositamente condotte con lo scopo di migliorare la comprensione di tutti i passaggi matematici necessari per la costruzione dell'apparato teorico. Oltre all'analisi di diversi materiali sia naturali sia artificiali tra i quali la baritina, il cloruro di sodio, il molibdeno, i vetri, gli acciai, i calcestruzzi, i terreni, le leghe di alluminio e il kevlar® -, particolare enfasi è stata posta alla trattazione del campo elastico e di quello plastico dei materiali da costruzione, dimostrando matematicamente e sperimentalmente che entrambi sono influenzati dalla composizione chimica e dalla microstruttura.