RENDIMENTO MEDIO DEL DISPOSITIVO DI BATTITURA

Penetrometri Dinamici DPSH (TG 63-100; TG 63  -150; TG 63-200)

Il  rendimento medio calcolato (73%) consente di normalizzare il valore di N₂₀ per semplificare le correlazioni con i dati di altre prove in sito e principalmente di N_SPT.

L'efficienza del penetrometro DPSH è stata misurata in due siti di differenti caratteristiche e questa prima esperienza ha evidenziato che il rapporto tra N_SPT ed N_{20 (DPSH Pagani)} , normalizzato al 60% di rendimento, varia tra 1,5 per i terreni sabbioso ghiaiosi, ed aumenta con l'aumentare della frazione fine raggiungendo valori superiori a 4 nei terreni argillosi non saturi.

Il penetrometro DPSH, costruito e commercializzato dalla "PAGANI GEOTECHNICAL EQUIPMENT" (PGE) può eseguire prove penetrometriche dinamiche continue (DP) sia con le modalità previste dalla normativa internazionale (1) ed europea (2), che secondo la prassi italiana (3).

La procedura internazionale ed europea sono praticamente identiche; quella italiana differisce nel peso del maglio (73,5 Kg anziché 63,5) e nella forma della punta (conica anziché cilindrico-conica); in compenso in Italia è obbligatorio l’uso del rivestimento a protezione dagli attriti lungo le aste mentre nelle altre procedure menzionate questa attività è solo consigliata e, in alternativa, è consentita l’iniezione di fango, con funzioni di lubrificante, nello spazio anulare fra le aste e la parete del foro.

Dalla metà degli anni ’90 anche in Italia viene adottata con sempre maggior frequenza la procedura europea.

Con il penetrometro PGE è possibile inserire con facilità una batteria di tubi di rivestimento di acciaio il cui diametro esterno non supera quello della punta penetrometrica. L’inserimento dei rivestimenti richiede un tempo supplementare di circa il 60 % rispetto a quello necessario per infiggere solo le aste penetrometriche con la punta.

Nella prassi italiana ciascuno spezzone di rivestimento viene inserito, per praticità, al termine della penetrazione di ciascuna asta penetrometrica; si considera cioè trascurabile l’attrito laterale corrispondente alla lunghezza di una sola asta appena infissa.

Il rendimento medio del dispositivo di battitura del penetrometro DPSH della PGE è stato misurato in due differenti siti: il primo è nelle adiacenze dello stabilimento della ditta in località Campogrande di Calendasco in provincia di Piacenza; il secondo nel comune di San Prospero in provincia di Mantova.

Le misure del rendimento del dispositivo di battitura sono state eseguite dalla società ISMES, su incarico della PGE, strumentando un’asta standard con l’applicazione di 4 estensimetri a variazione di resistenza elettrica configurati a ponte di Wheatstone; la superficie dell’asta è stata preventivamente regolarizzata mediante tornitura e posta in forno per eliminare le tensioni residue dovute alla lavorazione dell’acciaio.

La posizione della cella di carico si trovava compresa fra +1,00 e 0,00 m sopra il piano di campagna.

L’energia E_a (kgm) trasmessa alle aste, per ogni colpo del maglio, è stata poi calcolata da ISMES mediante la seguente espressione:

dove:

K = costante dipendente dall’area dell’asta strumentata, dal modulo E e dalla densità dell’acciaio

l = distanza fra la sezione di misura e la base delle aste

c = velocità di propagazione del suono nelle aste (m / s)

f(t) = forza misurata nelle aste in corrispondenza della sezione di misura (kg)

Il rendimento del sistema di battitura, espresso in percentuale è:

η = E_a / E_h

L'energia potenziale E_h (kgm) è data da:

E_h = m _* H  (kgm)

dove:

m = la massa del maglio (kg)

H = l’altezza di caduta della massa (m)

Il terreno in quest’area è costituito da uno strato di limo argilloso ferrettizzato, dello spessore di 4-5 metri; segue un potente banco alluvionale ghiaioso-sabbioso del fiume Trebbia. 

Il livello freatico della falda è attorno a 9 m al di sotto del piano di campagna.

La Fig. 1 riporta la stratigrafia di un sondaggio eseguito in adiacenza alla verticale penetrometrica; nella stratigrafia è indicata la profondità dei campioni prelevati nel corso del sondaggio.

Per ottenere campioni rappresentativi è stato utilizzato un diametro nominale di perforazione pari a 160 mm.

In adiacenza al sondaggio per campionamento è stata eseguita una seconda perforazione (diametro 100 mm) con prove SPT standard ad intervalli di 1,5 m. I valori di N_SPT misurati sono riportati nella stratigrafia del sondaggio, secondo la prassi italiana che richiede l’indicazione dei colpi necessari alla penetrazione di ciascuno dei 3 tratti da 150 mm.

Le Fig. 2 and  3 illustrano la composizione granulometrica dei campioni prelevati.

Nella Fig. 4 sono diagrammati i valori di N₂₀ misurati alle diverse profondità in una verticale di prova penetrometrica dinamica DPSH eseguita in adiacenza ai sondaggi sopra menzionati, con le modalità dello standard internazionale e con rivestimento a seguire. Nella stessa tavola sono riportati i valori N_{20 ( 60% )}, riferiti cioè ad un rendimento del 60 %, tenendo conto sia del rendimento medio misurato che della profondità, nonché quelli delle prove SPT eseguite in adiacenza.

Il secondo sito è prevalentemente sabbioso (sabbie del Fiume Oglio) ma non mancano livelli di materiale più fine specie nei primi 10 m al di sotto del piano di campagna esistente.

In questo sito, in precedenza utilizzato come campo per diverse tipologie di prove geotecniche, erano già disponibili (ISMES) risultati di prove penetrometriche statiche con punta elettrica e prove SPT con misura del rendimento. Qui la PGE ha eseguito n. 2 verticali DPSH misurando il rendimento del sistema di battitura a partire dalla profondità di 8 m dal piano di campagna.

Nelle Fig. 5 and 6 sono diagrammati i valori di N₂₀ misurati alle diverse profondità; sul medesimo grafico sono indicati anche i valori N_{20 ( 60% )} , cioè riferiti ad un rendimento medio del 60 %, in funzione della profondità.

Nelle Fig. 7, 8, 9 ono diagrammati i valori del rendimento misurati alle diverse profondità nel sito di S. Imento (Fig. 7) ed in quello di S. Prospero (Figg. 8, 9).

Si osserva che le variazioni riguardano soprattutto le misure più superficiali e che il valore medio del rendimento aumenta leggermente con la profondità:

• 72 % a 5 m
• 73 % a 10 m
• 74 % a 15 m.

Nei calcoli del valore di N_{20 ( 60% )} si è assunto un valore medio del 73 %.

Anche per le prove SPT eseguite da ISMES a suo tempo era stato misurato il rendimento del dispositivo di battitura ottenendo un valore medio pari a 55¸ 60 %.