Pavimentazioni e materiali, riciclaggio Bolzano, 20 febbraio L Utilizzo delle Reti di Rinforzo nelle Pavimentazioni Stradali

Transcript

1 L Utilizzo delle Reti di Rinforzo nelle Pavimentazioni Stradali Università Politecnica delle Marche slide 1 CIRS CENTRO INTERUNIVERSITARIO SPERIMENTALE DI RICERCA STRADALE ED AEROPORTUALE slide 2 1

2 UNIVERSITÀ DI PARMA UNIVERSITÀ DI PADOVA POLITECNICO DI TORINO UNIVERSITÀ DI GENOVA UNIVERSITÀ DI PERUGIA UNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE UNIVERSITÀ DI KORE-ENNA slide 3 Attività del CIRS Consulenze tecnico-scientifiche Alta formazione ed istruzione permanente Ricerca e sviluppo di soluzioni innovative Finanziamenti Amministrazioni Pubbliche Società di Gestione di Infrastrutture Imprese e Società Private Ministero (MUR) slide 4 2

3 Prof. F. A. Santagata Direttore del CIRS slide 5 Professori ORDINARI Santagata F.A. Bocci Canestrari De Palma Montepara Pasetto Santagata E. Tesoriere slide 6 3

4 Bassani Professori ASSOCIATI Cerni Capiluppi Giuliani Caposio Virgili slide 7 Baglieri Barbati Cardone Chiappinelli Dalmazzo Ferrotti Graziani Grilli Pasquini Riviera Ed altri: Pannunzio, Ficcadenti, Tebaldi Ticali Toraldo RICERCATORI slide 8 4

5 CONTRATTI DI RICERCA PIÙ SIGNIFICATIVI SEA Aeroporto di Malpensa Gerland Routes AdR Aerop. Fiumicino Italstrade Ruscalla-Tubosider API Min.LL.PP.Isp.Gen.Circ.Sicurezza Aeroporto di Cameri Aeroporto di Falconara SEA Aeroporto di Milano Linate Aeroporto di Cagliari Elmas Aeroporto di Palermo Bitem - Giachino - Valli Zabban ENAC ANAS Pavimentaz. Pista Emulsioni ASTRA Pavimentaz. Pista Autostrada Tirana - Durazzo Reologia bitumi Capitolato & Decreto Controllo Valutaz. Interventi e modellaz. Indagine conoscitiva Supporto sperim. a DL Indagine conoscitiva/capitolato Studio EMAS Emulsioni e mani d attacco Norme tecniche prestazionali Progetto Pilota Nazionale slide 9 L Utilizzo delle Reti di Rinforzo nelle Pavimentazioni Stradali Sommario Presentazione 1. ESIGENZE 2. MATERIALI 3. FUNZIONI 4. POSA IN OPERA 5. STUDI SPERIMENTALI slide 10 5

6 1. ESIGENZE slide ESIGENZE Requisiti progettuali per le pavimentazioni stradali Carico delle ruota in movimento Strato superficiale: aderenza Principali elementi strutturali [strati legati] Fondazione stradale Elevata rigidezza Resistenza alla fessurazione Resistenza alla deformazione Piano adeguato al posizionamento degli strati superiori [Materiali granulari sopra il terreno] slide 12 6

7 1. ESIGENZE Meccanismi di rottura Fessurazioni da fatica Ormaiamento Fessurazioni di riflessione slide ESIGENZE Fessurazione da fatica Le fessurazioni da fatica si hanno quando la pavimentazione è soggetta a cicli di carico ripetuti slide 14 7

8 1. ESIGENZE Fessurazione da fatica Meccanismo di fatica L innesco della fessura dipende dalla deformazione di trazione La propagazione della fessura dipende dalla tensione di trazione Interazione tra strati legati e fondazione Innesco della fessura in profondità Strati legati Strati non legati Carico delle ruota in movimento Fessurazione da fatica ε t propagazione verso la superficie Sottofondo ε z danneggiamento irreversibile slide ESIGENZE Ormaiamento L ormaiamento si presenta come depressioni longitudinali in corrispondenza della zona di passaggio delle ruote ed è dovuto ad un accumulo di deformazioni permanenti slide 16 8

9 1. ESIGENZE Ormaiamento Meccanismo di ormaiamento negli strati legati Deformazioni permanenti a taglio in prossimità della superficie Alte temperature Carichi da traffico pesante Elevato volume di traffico Meccanismo di ormaiamento negli strati non legati Mancanza di una adeguata distribuzione dei carichi Strati granulari o terreno in sito Problemi legati all acqua Strati legati Strati non legati Strati legati Strati non legati slide ESIGENZE Fessurazione di Riflessione Propagazione delle fessurazioni della vecchia pavimentazione attraverso il nuovo strato superficiale slide 18 9

10 1. ESIGENZE Fessurazione di Riflessione Meccanismo di fessurazione di riflessione Posizionate in prossimità di discontinuità esistenti Metodi di progettazione meccanica ancora in evoluzione Geogriglie rigide migliori Geotessili possono impermeabilizzare Fessurazione riflessa Strato superficiale Lastra in calcestruzzo Carico delle ruote Sottofondo Lastra in calcestruzzo GIUNTO slide MATERIALI slide 20 10

11 2. MATERIALI Caratterizzazione e proprietà COST ACTION 348 REINFORCEMENT OF PAVEMENTS WITH STEEL MESHES AND GEOSYNTHETICS Materiale costituente Geometria forma delle maglie ampiezza delle maglie spessore delle nervature Ricoprimento RESISTENZA A TRAZIONE E RIGIDEZZA ELEVATE slide 21 Reti metalliche 2. MATERIALI Tipologie slide 22 11

12 Geosintetici I geosintetici sono dei manti sintetici di diversa natura e composizione che sono presenti in un ampia gamma per poter assolvere compiti specifici nelle opere geotecniche e di ingegneria idraulica. Esistono diverse tipologie: Geotessili (tessuti, non tessuti) 2. MATERIALI Tipologie Prodotti di petrolio grezzo (polipropilene e poliestere) o lana di vetro Geogriglie (estruse, tessute, a nastri) Fibre sintetiche (poliestere, polietilene, polipropilene) o lana di vetro slide MATERIALI Tipologie Geotessili non tessuti Geotessili tessuti I non tessuti hanno un comportamento isotropo, mentre i tessuti esplicano le resistenze migliori lungo due direzioni preferenziali (trama e ordito). I non tessuti sono caratterizzati da un maggior assortimento dei filamenti. I tessuti sono più rigidi dei non tessuti slide 24 12

13 2. MATERIALI Tipologie Geogriglie fibre di vetro 12,5 12,5 mm 30,5 30,5 mm polipropilene poliestere slide FUNZIONI slide 26 13

14 Separazione/Filtrazione 3. FUNZIONI Interfaccia tra sottofondo e fondazione; Previene la contaminazione; Evita l incremento della pressione interstiziale; slide FUNZIONI Rinforzo (strato di fondazione) 1 Caso 2 Caso 3 Caso Strati legati Strati legati Strati legati Strati non legati Strati non legati Strati non legati Sottofondo Sottofondo Sottofondo Strato granulare buono, sottofondo con scarse capacità portanti Strato granulare poco resistente, sottofondo elevata capacità portante Strato granulare poco resistente, sottofondo con scarse capacità portanti slide 28 14

15 3. FUNZIONI Rinforzo (strato di fondazione) Es. Ormaiamento della fondazione a causa del traffico di cantiere slide 29 Rinforzo (strati legati) 3. FUNZIONI Incremento della vita utile a fatica; Riduzione dell ormaiamento; Riduzione Spessori; Limitazione delle fessurazioni di riflessione; (Generalmente sono richieste geogriglie rigide) slide 30 15

16 3. FUNZIONI Rinforzo (strati legati): Fessurazione da Fatica Posizionate dove le tensioni/deformazioni di trazione sono massime; Limitazione della propagazione delle fessure. Strati legati Strati non legati Sottofondo slide FUNZIONI Rinforzo (strati legati): Fessurazione da Fatica Esperienze di laboratorio - S.F. Brown (University of Nottingham) Il rinforzo in prossimità della parte inferiore degli strati legati può aumentare di 10 volte la vita a fatica N.B. Il rinforzo non impedisce l innesco ma la propagazione slide 32 16

17 3. FUNZIONI Rinforzo (strati legati): Ormaiamento Overlay Posizionamento dove le deformazioni sono più ampie; Incremento di circa 3 volte della vita utile; Richiede geogriglie rigide. OVERLAY Carico delle ruote Pavimentazione esistente GRIGLIA slide FUNZIONI Rinforzo (strati legati): Ormaiamento Overlay Il rinforzo può aumentare fino a 3 volte la vita utile L interstrato posizionato dove si trovano le deformazioni più grandi: 2 interstrati 1 alla base degli strati legati e 1 più vicino alla superficie Esperienze di laboratorio - S.F. Brown (University of Nottingham) slide 34 17

18 3. FUNZIONI Rinforzo (strati legati): Riduzione Spessori 1. Pavimentazione non rinforzata 2. Rinforzata con 1 interstrato per contrastare la fatica; 3. Rinforzata con 2 interstrati per contrastare l ormaiamento. Il rinforzo permette una riduzione dello spessore degli strati a parità di vita utile slide FUNZIONI Rinforzo (strati legati): Fessurazioni di Riflessione Posizionate in prossimità di discontinuità esistenti Metodi di progettazione meccanica ancora in evoluzione Fessurazione di riflessione Strato superficiale Lastra in calcestruzzo Carico delle ruote GRIGLIA Lastra in calcestruzzo Geogriglie rigide migliori Geotessili possono impermeabilizzare Sottofondo GIUNTO slide 36 18

19 3. FUNZIONI Rinforzo (strati legati): Fessurazioni di Riflessione (Caltabiano & Brunton, 1991) slide POSA IN OPERA slide 38 19

20 Raccomandazioni 4. POSA IN OPERA Appropriate procedure preliminari di cantiere; Interstrati saldamente fissati e posizionati correttamente; Attenzione alle condizioni dell interfaccia; Resistenza al danno provocato dalla stesa di conglomerati a caldo. slide POSA IN OPERA Procedure Preliminari N.B. Tali procedure prevedono regole specifiche al variare del tipo di prodotto PREPARAZIONE DEL PIANO DI POSA: 1. Pulizia della superficie; 2. Rimozione materiale non ancorato al piano di posa; 3. Riempimento di eventuali buche; 4. Riparazione ammaloramenti di grande entità ed eventuale risagomatura. SCOPO REALIZZAZIONE DI UN BUON COLLEGAMENTO Eliminazione cavità sotto il rinforzo dopo la stesa dello strato superficiale (riduzione del rischio di inadeguate condizioni di compattazione) slide

21 4. POSA IN OPERA Applicazione Rinforzo Le reti in acciaio sono fissate con chiodi oppure inglobate in uno slurry slide POSA IN OPERA Applicazione Rinforzo Per alcuni materiali: stesa di mano d attacco preferibilmente di bitume modificato; QUANTITÀ: circa 400 g/m² di bitume residuo nel caso di geogriglie (per i geotessili è triplicata). Per geogriglie autoadesive la mano d attacco può essere evitata (SUPERFICIE D INSTALLAZIONE ASCIUTTA) slide 42 21

22 4. POSA IN OPERA Applicazione Rinforzo Il prodotto deve essere perfettamente steso per evitare problemi durante la realizzazione dello strato di conglomerato bituminoso sovrastante slide POSA IN OPERA Applicazione Rinforzo Sovrapposizioni e piegature inevitabili: Geogriglie e reti metalliche cm Per evitare scorrimenti, l inizio di una nuova porzione di interstrato deve essere posizionata al di sotto di quella precedente, nella direzione di stesa. Traffico non ammesso prima della realizzazione dell overlay. Per i mezzi di cantiere attenzione ad accelerazioni, frenate e brusche variazioni di direzione. slide

23 4. POSA IN OPERA Stesa dello Strato di Conglomerato Bituminoso Applicazione dello strato superficiale di spessore superiore a 4 cm slide POSA IN OPERA Esempi Applicativi Autostrada del Brennero 1992 slide 46 23

24 4. POSA IN OPERA Esempi Applicativi Comune di LAIVES (BZ) 2007 slide POSA IN OPERA Esempi Applicativi Aeroporto Raffaello Sanzio 2007 slide 48 24

25 5. STUDI SPERIMENTALI slide STUDI SPERIMENTALI Tronchi Pilota Università di Parma Provincia di Parma polyester grid polypropylene membrane steel woven grid glass fiber grid slide 50 25

26 5. STUDI SPERIMENTALI Tronchi Pilota Università di Bologna Autostrada A21 slide STUDI SPERIMENTALI Indagini di Laboratorio Università Politecnica delle Marche - CIRS Geogriglia in fibra di vetro Prebituminata Flessione su 4 punti L interposizione di una geogriglia tra gli strati produce effetti sul comportamento pre e post fessurativo slide 52 26

27 Deformazione mm [mm] STUDI SPERIMENTALI Indagini di Laboratorio Università Politecnica delle Marche - CIRS T=20 C Numero secdi cicli Rinforzo Controllo Diverso comportamento in campo fessurativo Fessure bloccate dall interstrato Aumento della rigidezza iniziale Incremento della vita a fatica Senza mano d attacco: possibiltà di scollegamento dell interfaccia slide STUDI SPERIMENTALI Indagini di Laboratorio Università Politecnica delle Marche - CIRS slide 54 27

28 5. STUDI SPERIMENTALI Indagini di Laboratorio Università Politecnica delle Marche - CIRS Semiscatola superiore Prova ASTRA Norma UNI Braccio rigido snodato Motore Scatola di Taglio Dispositivo Mobile Spostamento Verticale h (LVDT) Carico Verticale P Strato Superiore del Provino Strato Inferiore del Provino Zona non Confinata x (LVDT) Camera Climatica Braccio Snodato Forza Orizzontale (Cella di Carico) Spostamento Orizzontale T Fustella con cavità cilindrica Lamine circolari Strato superiore provino Interfaccia Strato inferiore provino Lamine circolari Fustella con cavità cilindrica Semiscatola inferiore slide STUDI SPERIMENTALI Indagini di Laboratorio Università Politecnica delle Marche - CIRS slide 56 28

29 Università di Parma 5. STUDI SPERIMENTALI Indagini di Laboratorio without reinforce with reinforce load (KN) Comportamento dopo la rottura time (s) slide STUDI SPERIMENTALI Università di Bologna Indagini di Laboratorio INTERSTRATO SINTETICO slide 58 29

30 Grazie per l attenzione! slide 59 30