DIMENSIONAMENTO E VERIFICA DELLA PAVIMENTAZIONE STRADALE

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2 Comune d SANT ANGELO DI PIOVE DI SACCO PROGETTO DEFINITIVO Aggornamento 2017 REALIZZAZIONE DI UNA ROTATORIA ALL INTERSEZIONE DELLA S.S. 516 Povese CON VIA SAN POLO E VIA ARDONEGHE DIMENSIONAMENTO E VERIFICA DELLA PAVIMENTAZIONE STRADALE 1

3 INDICE 1 PREMESSE DEFINIZIONE DEL PACCHETTO STRADALE DEFINIZIONE DELLA PORTANZA DEL PACCHETTO STRADALE IL METODO AAASHTO VERIFICA DEL PACCHETTO STRADALE DI PROGETTO

4 1 PREMESSE La presente Relazone d dmensonamento e verfca della pavmentazone stradale s nsersce a corredo del Progetto Defntvo Aggornamento relatvamente all ntervento denomnato: REALIZZAZIONE DI UNA ROTATORIA ALL INTERSEZIONE DELLA S.S. 516 Povese CON VIA SAN POLO (S.P. 40 dr de Vva ) E VIA ARDONEGHE a confne de Comun d Sant Angelo d Pove d Sacco, Brugne e Legnaro (PD). Il Progetto prevede la realzzazone delle seguent opere: 1. La costruzone d una rotatora n luogo dell ncroco a raso, all ntersezone tra la S.P. 516 Povese e le ve San Polo (S.P. 40 de Vva dr) e Ardoneghe, completa delle opere d canalzzazone (auole sparttraffco); 2. la realzzazone d un tratto d psta cclable sul lato d Va San Polo n drezone Sant Angelo d Pove d Sacco e marcapede sul lato d va Ardoneghe, fno a rspettv attraversament pedonal a dstanza d scurezza dalla rotatora; 3. Il rfacmento dell mpanto d llumnazone pubblca, n corrspondenza della rotatora e lungo le drettrc afferent all ntersezone, medante nstallazone d punt luce a led; 4. L adeguamento della rete d nvaso e smaltmento delle acque meteorche (rsezonamento de foss esstent e realzzazone d nuov foss d guarda, cadtoe con recapto alla rete esstente e d progetto). Le opere s ntendono noltre complete: de dspostv d delmtazone e segnalazone de percors (auole d delmtazone, attraversament pedonal, apposta segnaletca orzzontale e vertcale); de dspostv per l abbattmento delle barrere archtettonche (rampe d accesso a marcapede). Nella presente Relazone vene verfcato l pacchetto stradale n base a dat d traffco caratterstc della sede stradale (TGM - Traffco gornalero Medo, percentuale d vecol commercal), all ndce d affdabltà rchesto, agl ann d vta utle e al decadmento lmte ammssble della sovrastruttura, n base al Metodo AAASHTO 1993 (AASHTO Gude Desgn of Pavement Structures) per la verfca della capactà d supportare carch d progetto durante la vta utle della pavmentazone. 3

5 2 DEFINIZIONE DEL PACCHETTO STRADALE La realzzazone della nuova sede stradale comprende: Scotco e scavo d sbancamento per uno spessore mnmo d cm 40; Posa d un geotessuto con funzon d antcontamnante e rpartente, nell eventualtà che le prove su pastra n sto dano valor del modulo d deformazone nferore a 150 Kg/cmq; Realzzazone del rlevato fno alla quota d mposta della fondazone stradale negl allargament (crca a -50 cm dal pano fnto della strada attuale) n materale da rlevat del tpo A1, A2-4, A2-5, A3; Formazone della massccata stradale comprendente: - Realzzazone della fondazone stradale n tout-venant gran. 0 70, spessore d 20 cm; - Sgllatura della fondazone stradale n tout-venant stablzzato gran. 0 30, spessore d 5 cm; - Fntura della fondazone stradale n msto stablzzato cementato con cemento n ragone d 100 kg/mc per uno spessore d 20 cm; Fresatura e scarfca della superfce stradale per uno spessore d 5 cm crca ne tratt d unone con la pavmentazone esstente. F.p.o. d geomembrana mpermeable antpumpng ne tratt d unone tra sede stradale esstente ed allargament d progetto; Formazone della pavmentazone stradale comprendente: - In corrspondenza degl allargament, f.p.o. strato d base dello spessore reso d 10 cm; - In corrspondenza delle auole demolte, f.p.o. strato d base dello spessore reso d 12 cm - In corrspondenza degl allargament, f.p.o. strato n bnder dello spessore reso d 7 cm; - Lungo la S.S. 516 Povese, f.p.o. manto d usura n conglomerato btumnoso tpo Splttmastx Asphalt (SMA) dello spessore reso d 4 cm; La rasfaltatura delle sed stradal esstent avverrà per una congrua lunghezza su tutt bracc d mmssone nella rotatora. L ammorsamento tra la pavmentazone nuova e l esstente sarà eseguto preva fresatura del tratto termnale della pavmentazone esstente. 4

6 3 DEFINIZIONE DELLA PORTANZA DEL PACCHETTO STRADALE 3.1 IL METODO AAASHTO 1993 Il metodo d dmensonamento (AASHTO Gude Desgn of Pavement Structures) s fonda sul contrbuto d 4 fattor che consderano seguent aspett: 1. traffco d progetto; 2. grado d affdabltà del procedmento d dmensonamento; 3. decadmento lmte ammssble della sovrastruttura; 4. caratterstche degl strat (Numero d struttura SN). L espressone analtca assunta nell AASHTO Gude come relazone fondamentale d dmensonamento è la seguente: traffco grado d Caratterstche affdabltà struttural decadmento lmte caratterstche del sottofondo PSI log logw Z S 9.36log( SN 1) = R logMR ( SN + 1) 1. Traffco. Nella metodologa proposta dall AASHTO Gude for Desgn of Pavement Structures carch d traffco sono rappresentat dal numero cumulato (W 18 ) d ass standard (ESAL) da 8,20 t (80kN) Generalmente l dato d partenza è l traffco gornalero medo TGM, che transta o s presume transterà nell nfrastruttura nel prmo anno d vta utle. Questo dovrà essere corretto consderando seguent fattor: L evoluzone del traffco nel corso degl ann (r). È alquanto dffcle poter prevederne l esatta evoluzone, n genere s assste a tass d crescta maggor ne prm ann d vta tass che po s rducono nel tempo. In mancanza d dat pù precs s può assumere un tasso compreso tra l 2% 3% nel prmo perodo d vta utle, 1 2% nel medo perodo d vta utle e 1% nell ultma parte; La dstrbuzone del traffco per senso d marca (pd). In genere s può assumere che l TGM s suddvda equamente nelle due drezon. In partcolar stuazon, legate a fenomen d pendolarsmo s può verfcare una dversa suddvsone (70% n un senso, 30% nell altro);

7 La percentuale d vecol commercal (p). Questa vara da valor null se l transto è nterdetto a questa categora d mezz, fno ad assumere valor del 30 40%. Valor med sono compres ntorno tra 10 15%; Percentuale d traffco commercale che transta nella corsa lenta (pl). Non tutt vecol commercal transtano nella corsa lenta; parte d quest, soprattutto quell con mnor carco, raggungono veloctà tal da mpegnare anche le altre corse. S consdera questo aspetto potzzando che (generalmente) l 95% d tutt vecol commercal transt sulla corsa lenta; La dspersone delle traettore (d). La traettora seguta dalle ruote, come gà accennato, non è sempre la stessa, ma s dsperde nell ntorno d una valore medo. S tene conto d cò rducendo (n genere) del 20%, l TGM; La dstrbuzone de carch del traffco commercale. I vecol che lo compongono non hanno gl stess carch per asse determnando lvell d sollectazone dfferent. Per omogenezzare rsultat s rcorre al concetto d asse equvalente che la progressone del danno prodotto vara n modo esponenzale con l carco stesso. Yoder ha proposto l espressone x y C eq = ( ) dove x è l peso dell asse n esame ed y l peso dell asse equvalente standard. Rcerche pù recent mostrano l seguente legame: Ceq= (x/y) 4. La dpendenza dalla 4a potenza è stata studata con rfermento all asse standard da y=80 KN ed è rconoscuta valda nternazonalmente. Il numero medo degl ass d un generco vecolo commercale. Questo è compreso tra 2 e 5. Se s tene conto della dstrbuzone delle dfferent class d vecol commercal, s può assumere un valore compreso tra 2.25 e 2.7. È bene precsare che con corsa lenta s ntende o la corsa destra d marca normale o, se presente, la corsa d arrampcamento, quando la pendenza della lvelletta e la percentuale d vecol pesant la rendono necessara. Il numero N d ass cumulat alla fne della vta utle potrà determnars moltplcando l TGM per parametr suddett: n ( 1+ r) 1 N = 365 TGM pd p pl d Ceq na r Il numero d ass che transtano n un gorno dell ultmo anno della vta utle sarà: N = TGM p p p d C n ( 1+ r) g d l eq a n Assumendo valda la legge della 4a potenza e che un asse da 18 kp concda con l asse standard da 80 KN (8,2 t), la valutazone del traffco cumulato W 18 n ESAL può essere condotta noto lo spettro d traffco. 6

8 2. Affdabltà. Questo fattore d dmensonamento consdera le condzon aleatore che possono nfcare le prevson d traffco e le prestazon delle pavmentazon. L affdabltà d un processo d dmensonamento della pavmentazone è probabltà che la sezone dmensonata possa manteners n condzon accettabl durante tutta la vta utle. Uno de dat assunt n fase d progetto è l valore del traffco cumulato sopportable dalla sovrastruttura W t n ESAL. Inoltre, vene anche assunta una legge d crescta che, per cascun anno, fornsce l valore cumulato W t d ESAL transtat sno a quel momento. Nella realtà s verfcheranno dfferenze tra questo ultmo e l valore d ass realmente transtato N t, l errore che s commette è dovuto al fatto che la pavmentazone andrà fuor servzo per un valore d ESAL par a N t nvece d quello prevsto n sede d progetto e par a W t. S assume per tal error una dstrbuzone statstca d tpo normale (gaussana). Nel metodo dell AASHTO l affdabltà R (relablty) vene ntrodotta attraverso coeffcent S 0 e Z R. S 0 rappresenta la devazone standard nella predzone del traffco e della prestazone attrbuta alla pavmentazone. Z R è l ascssa della dstrbuzone standard rdotta. Senza entrare ne dettagl analtc è facle dmostrare che l Fattore d Affdabltà d Progetto F R è tale che: F R Wt = w T 10 Z R S 0 = L affdabltà R rappresenta la probabltà che un determnato evento accada. Affermare che R=95% sgnfca che n 95 cas su cento le prevson d progetto (traffco, prestazone pavmentazone) consentono d raggungere la prefssata vta utle. Vceversa nel 5% de cas cò non s verfca. Per cascun valore d R esste un ben determnato valore d devazone standard rdotta Z R. La valutazone d F R consente d valutare l fattore Z R S 0 presente nella formula d dmensonamento proposta dall AASHTO. Le ndagn condotte dall AASHTO raccomandano per pavmentazon d tpo flessble e semrgdo un valore d S 0 compreso tra 0.40 e Valor nferor sottntendono l fatto che l reale comportamento del traffco e dell effcenza della pavmentazone è meno dsperso ntorno al valore medo. I valor d Z R n funzone dell affdabltà R sono rportat nella seguente tabella: R% Z R La tabella EE.9 proposta dall AASHTO Gude consente per un dato valore d affdabltà R e S 0 d determnare l valore d F R. Il valore d affdabltà R sono consglat n funzone dell mportanza dell nfrastruttura stradale, come mostrato nella tabella 9 del Catalogo Italano delle Pavmentazon Stradal. 7

9 3. Decadmento lmte ammssble della sovrastruttura. L ndce assunto dall AASHTO per valutare l decadmento nelle delle sovrastrutture è l Present Servceablty Index PSI. Esso vene defnto n funzone della meda delle varazon de pendenza del proflo, della profondtà delle ormae, della superfce delle buche e de rattopp, o d leson d determnate caratterstche rferte all untà d superfce. PSI = log(1 + SV ) 0.01 C + P 1. 38RD con: SV = meda delle varazon d pendenza del proflo longtudnale C = area delle buche e de rappezz, per untà d superfce; P = area fessurata o lesonata con partcolar caratterstche, per untà d superfce; RD = meda delle msura d profondtà delle ormae. I valor teorc varano da valor ottm par a 5 all nzo della vta utle a valor lmte d 0 quando l effcenza della pavmentazone è nulla. I valor nzal d PSI dffclmente sono par a 5. Valor pù realstc sono compres tra 4,5 4,8. Per tener conto delle lev mperfezon costruttve, spesso s usa PSI par a 4,2. Lvell fnal d PSI nferor a 1 1,5 non sono n genere accettabl poché sarebbero compromess lvell d servzo e la scurezza della strada. I valor lmte ammssbl dpendono dall mportanza del collegamento stradale: quanto questo sarà maggore tanto pù alto deve essere l lmte ammssble d PSI. Come PSI f possono essere assunt valor rportat nella tabella n 9 del Catalogo Italano delle Pavmentazon. 4. Caratterstche degl strat (Numero d struttura SN). Nel metodo ad ogn strato (d spessore H espresso n pollc) vene assegnato un coeffcente d struttura (tabella n 1), che rappresenta l contrbuto dello strato alla prestazone complessva della pavmentazone. 8

10 Un ulterore fattore vene ntrodotto per consderare gl effett del drenaggo (d tabella n 3). Il contrbuto d ogn sngolo strato alla prestazone complessva della pavmentazone è dato dal prodotto de 2 coeffcent a, d per l suo spessore H. SN = a H d SN = numero d struttura dell -esmo strato [nch]; a H d = coeffcente d spessore dell -esmo strato [admensonale]; = spessore dell -esmo strato [nch]. = coeffcente d drenaggo dell -esmo strato. I coeffcent d spessore a possono essere rcavat, per gl strat non legat, n funzone delle msure d CBR, attraverso le relazon: a a = CBR = logcbr CBR CBR base fondazone a usura = 0.45 a bnder = 0.40 a base = 0.28 a msto btumato = 0.21 a msto cementato = 0.18 a msto stablzzato = 0.13 a msto granulare = 0.11 In alternatva può essere mpegata una relazone n funzone del modulo reslente: E a = ag 3 E g dove a g E E g = coeffcente d spessore standard secondo l AASHTO Road Test = modulo reslente dello strato = modulo reslente del materale standard secondo l AASHTO Road Test I valor d a g, E g sono rportat nella seguente tabella. Tpo d strato Coeff. Spessore a g Mod. reslente E g [MPa] Congl. btumnoso per strat superfcal Base stablzzata Fondazone Inoltre, s tene conto del contrbuto dato dal sottofondo SNSG (structural number of subgrade) 9

11 Il valore d SN vene, nfne, valutato con la seguente espressone: SN n = strat = 1 a H d + SNSG [Inch] 5. Portanza del sottofondo Le caratterstche del sottofondo vengono consderate nella formula d dmensonamento proposta dall AASHTO attraverso l modulo reslente M R espresso n ps (pound square nch) Il contrbuto del sottofondo vene ntrodotto attraverso la sua capactà portante CBR (Calforna Bearng Rato) [%]: SNSG = 3.51log 10 SNSG = 0 per CBR < 3 CBR 0.85(log 10 CBR) per CBR 3 La valutazone d SN può essere condotta ndrettamente attraverso le correlazon con altr parametr che descrvono le caratterstche struttural delle sovrastrutture. Tra quest un legame partcolarmente utle rsulta quello tra SN e l modulo reslente del sottofondo M R. CBR = M R M R 10 = modulo reslente del sottofondo n MPa CBR = ndce d portanza CBR (Calforna Bearng Rato) [%]. 6. Coeffcent d drenaggo. Nella AASHTO (Desgn Gude versone 1986 e1993) coeffcent d drenaggo, d sono usat per modfcare l valore del coeffcente d spessore a d ogn strato non stablzzato al d sopra del sottofondo n una pavmentazone flessble. Gl strat n conglomerato btumnoso (n materal legat) non sono nfluenzat da un eventuale cattvo drenaggo dello strato o dal tempo n cu s trova n condzon d saturazone. In quest cas l coeffcente d drenaggo vale comunque 1. 10

12 Per gl altr strat coeffcent d drenaggo sono determnat consderando la qualtà del drenaggo e l tempo, n percentuale, che la pavmentazone è esposta a lvell d umdtà vcno alla saturazone. L effetto d un effcente drenaggo è quello d fornre valor elevat d SN e, pertanto, s traduce n una rduzone delle fessurazon, delle ormae e delle rregolartà della superfce stradale. Tab. n 1 Qualtà del drenaggo Eccellente Buona Meda Scarsa Molto scarsa Tempo d rmozone dell acqua 2 ore 1 gorno 1 settmana 1 mese Non rmossa Tab. n 2 Percentuale d tempo nel quale gl strat non legat sono n condzon prossme alla saturazone Qualtà drenaggo < 1% Da 1% a 5% Da 5% a 25% > 25% Eccellente Buona Meda Scarsa Molto scarsa

13 3.2 VERIFICA DEL PACCHETTO STRADALE DI PROGETTO Per la verfca del pacchetto stradale d progetto, s sono assunt seguent fattor: TGM (Traffco Gornalero Medo) par a un Lvello d Servzo C (mnmo per una Strada Extraurbana Locale) per una veloctà d deflusso d 64 km/h ( vecol/gorno); CBR n corrspondenza del pano d posa della fondazone stradale a fn della scurezza par a 6,00 equvalente ad un Modulo d Prova su Pastra par a 30 MPa (300 kg/cmq). A) DETERMINAZIONE ANALITICA TGM = Numero gorn commercal per settmana (gg) = 7 Numero settmane commercal per anno (n.sett.) = 52 Alquota d traffco per drezone pù carca (pd) = 0,5 Percentuale vecol commercal (p ) = 0,20 Alquota d vecol commercal sulla corsa d marca normale (pl) = 1,00 Coeffcente d dspersone delle traettore (d ) = 0,95 Numero medo d ass per vecolo commercale (na) = 2,5 Tasso crescta traffco durante la vta utle r = 0,03 Vta utle n ann (n ) = 30 Spettro traffco: dstrbuzone delle 16 categore de vecol consderat dal Catalogo Italano delle pavmentazon. B) INDICE DI AFFIDABILITA Affdabltà R 90% Zr = -1,282 So = 0,45 Fattore correzone -0,5769 C) DETERMINAZIONE DEL PSI PSI nzale 4,80 PSI fnale 2,80 ΔPSI 2,00 12

14 D) COEFFICIENTI DI SPESSORE a usura = 0.45 a bnder = 0.40 a base = 0.28 a msto cementato = 0.18 a msto granulare = 0.12 DETERMINAZIONE STRUCTURAL NUMBER (SN) STRATI Spessore s (mm) Coeffcente drenaggo (d ) Coeffcente spessore (a ) s d a CBR M R (ps) Sottofondo 6, ,75 Fondazone ,12 30,00 Base cementata ,18 36,00 Base btumata ,28 28,00 Collegamento ,40 28,00 Usura ,45 18,00 140,00 SNSG = 0, SN = SNSG+0,0394Σs d a = 6, Log 10 W 18 = 8, Par ad un transto ammssble W 18 : ass da 8t a fronte d un transto complessvo d ass da 8t VERIFICATO Ossa la pavmentazone d progetto è n grado d ammettere un passaggo d crca 147 mlon d ass standard da 8 t fno ad un ntervento d manutenzone straordnara, contro crca 65 mlon d ass standard prevst durante la vta utle della sovrastruttura. 13