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Obiettivi:
Il modulo Geomateriali (5 cfu) ha lo scopo di presentare agli allievi alcuni aspetti del comportamento delle terre, viste come mezzi bifase a comportamento non lineare, in problemi geotecnici in cui può anche essere presente una stretta interazione fra processi fisici diversi. Questi problemi sono tipici dell’ingegneria ambientale e richiedono, per una soluzione accurata, l’utilizzo di metodi computazionali. All'introduzione critica delle basi concettuali e operative di tali metodi è dedicato il Modulo associato (5 cfu) di Meccanica Computazionale (prof.ssa Claudia Comi).
Argomenti del Corso Strutturato: (la parte relativa al modulo Meccanica Computazionale è indicata in corsivo)
1. Problema elastico per un continuo monofase.
Problemi elastici tridimensionali, piani e assial-simmetrici. Legame elastico isotropo e anisotropo.
2. Problema idro-meccanico per mezzi porosi saturi.
Equazioni di equilibrio e compatibilità e conservazione di massa per il mezzo poroso. Analisi di filtrazione in un mezzo poroso a scheletro rigido. Analisi dei cedimenti in forma disaccoppiata: il problema del semispazio elastico. Il problema accoppiato idro-meccanico in un mezzo deformabile a comportamento elastico. Il fenomeno fisico della consolidazione.
3. Fondamenti del metodo degli elementi finiti.
Formulazione debole del problema elastico. Il metodo di Rayleigh-Ritz. Aspetti generali del metodo degli elementi finiti negli spostamenti. Formulazione di elementi finiti per problemi piani. Elementi isoparametrici.
4. Applicazioni del metodo degli elementi finiti a problemi geotecnici, parte I
Peculiarità dell’analisi ad elementi finiti di un problema geotecnico e procedure. Formulazione del problema idro-meccanico del mezzo poroso saturo. Soluzione di problemi di ingegneria geotecnica: calcolo dello stato tensionale geostatico, cedimenti in campo lineare, filtrazione, consolidazione.
5. Introduzione alla meccanica dei materiali.
Comportamento meccanico dei materiali: elastico, visco-elastico, elasto-plastico, visco-plastico, con danneggiamento
6. Modelli costitutivi elasto-plastici.
Funzioni di snervamento, leggi di incrudimento, leggi di scorrimento associate e non-associate, esempi. Cenni sui metodi di integrazione dei legami non lineari. Il metodo degli elementi finiti per problemi elastoplastici
7. Modelli elasto-plastici per i terreni.
Comportamento meccanico delle terre, modelli di plasticità, incrudimento e softening. Parametri costitutivi e loro calibrazione. Comportamento delle terre parzialmente sature, curva di ritenzione e funzione di permeabilità.
8. Applicazioni del metodo degli elementi finiti a problemi geotecnici, parte II
Problemi di scavo e costruzione. Soluzione di problemi di ingegneria geotecnica in campo non-lineare: cedimenti di fondazioni, paratie in esercizio e al limite di collasso, opere in sotterraneo, filtrazione non confinata.
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