2 SCELTA E DIMENSIONAMENTO DELLA SOVRASTRUTTURA

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Serafino Belli
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3 1 PREMESSA La presente relazione riguarda il dimensionamento della sovrastruttura che andrà a costituire la pavimentazione della viabilità del P.U.A. Darsena, da realizzare nel Villaggio di San Francesco di Comacchio (FE). La viabilità è costituita da una singola strada di lottizzazione (a fondo cieco) classificabile da un punto di vista amministrativo come una strada comunale di quartiere (classe IV), da un punto di vista operativo come una strada d interesse locale, mentre da un punto di vista legato all intensità del traffico come una strada a limitata intensità di scorrimento dei veicoli (< 600 veicoli/h). 2 SCELTA E DIMENSIONAMENTO DELLA SOVRASTRUTTURA La pavimentazione scelta è di tipo flessibile costituita da: 1) strato di usura; 2) strato di collegamento (binder); 3) strato di fondazione. Considerata la modesta entità di traffico prevista e la qualità dei terreni presenti sul posto costituiti principalmente da limi e sabbie fini (nell area soggetta ad intervento si rilevano sedimenti argilloso limosi organici inconsistenti fino a circa -4 / -5 m dal p.c.) 1 si ritiene di poter evitare la realizzazione dello strato di base: per altro questo generalmente viene realizzato nelle strade ad elevata intensità di traffico (> 1200 veicoli/h). 3 STRATO D USURA Lo strato d usura è quello più superficiale della pavimentazione, quello soggetto all usura dovuta al traffico ed esposto agli agenti atmosferici. La sua funzione è quella di sopportare carichi e sollecitazioni, offrire aderenza ed impermeabilizzare gli strati sottostanti. In genere viene realizzato in conglomerato bituminoso le cui caratteristiche dipendono dalle proprietà degli elementi che lo compongono. Gli inerti devono presentare le seguenti caratteristiche: - coefficiente Los Angeles < 20%; - indice dei vuoti < 0,80; - coefficiente di imbibizione < 0,015; - resistenza a compressione > Kg/cm 2 ; - resistenza all usura > 0,60; - frazione grossa di natura basaltica o porfirica pari almeno al 30% del totale. L equivalente in sabbia dell aggregato fino deve avere un valore maggiore del 55%, l additivo deve essere costituito o da polvere di rocce calcaree o da cemento. Il legante è il bitume con indice di penetrazione pari a dmm e la miscela deve contenere una percentuale di bitume pari a 4,5 6% ed avere una permeabilità pari a k = 10-6 cm/s. 1 vedi pag.4 della Modellazione Geologica di cui all'elaborato Tav.5. Relazione di calcolo della sovrastruttura stradale 1

4 La prova di Marshall (75 colpi) deve fornire i seguenti risultati: - stabilità > kg; - rigidezza > 300 kg/mm; - % vuoti 3 6%; - stabilità dopo immersione per 15 gg. > 75% rispetto al valore originale. La percentuale di vuoti del conglomerato bituminoso per lo strato di usura a fine rullatura deve essere compresa tra il 4 8%, dopo un anno di vita utile della pavimentazione tra il 3 6%. 4 - STRATO DI COLLEGAMENTO (BINDER) Lo strato di collegamento in conglomerato bituminoso generalmente ha la funzione di collegamento tra lo strato di base e quello di usura, ma in questo caso specifico assolve anche le funzioni dello strado di base che sono quelle di sopportare senza deformazioni permanenti le sollecitazioni trasmesse dai veicoli e di avere un adeguata flessibilità per resistere, sotto gli stessi carichi, a qualunque eventuale assestamento del sottofondo. In particolare deve resistere ai fenomeni di fatica, all ormaiamento e, prevalentemente, alle sollecitazioni di trazione. Le proprietà degli inerti sono: - coefficiente Los Angeles < 25%; - indice dei vuoti < 0,80; - coefficiente di imbibizione < 0,015. L equivalente in sabbia, gli additivi utilizzati e l indice di penetrazione del bitume utilizzato sono gli stessi dello strato di usura. La percentuale di bitume della miscela deve essere pari a 4 5,5%. La prova Marshall (75 colpi) deve fornire i seguenti risultati: - stabilità > 900 Kg; - rigidezza > 300 Kg/mm; - % vuoti: 3 7%; - stabilità dopo immersione per 15gg > 75% rispetto al valore originale. 5 - STRATO DI FONDAZIONE Lo strato di fondazione ha due funzioni principali: ripartire i carichi sul terreno e fungere da filtro per evitare la risalita di particelle fini. E composto da stabilizzato granulometrico cioè da una miscela di aggregati lapidei eventualmente corretta con l aggiunta o la sottrazione di determinate frazioni granulometriche per migliorarne le proprietà fisico-meccaniche. Il misto granulare è costituito da aggregati grossi e fini. Gli aggregati devono presentare le seguenti caratteristiche: - dimensioni minori a 7,1 cm; - forma regolare, né piatta né lunga; - coefficiente Los Angeles < 30%; - equivalente in sabbia 25 < ES <65; Relazione di calcolo della sovrastruttura stradale 2

5 - indice di portanza CBR dopo quattro giorni di imbibizione (eseguito sul materiale passante al crivello UNI 25 mm) deve essere maggiore di 50; - indice plastico IP = 0 - rapporto tra il passante al setaccio UNI 0,075 mm ed il passante al setaccio UNI 0,4 mm deve essere inferiore a 2/3. Il piano di posa dello strato deve avere le quote, la sagoma, i requisiti di portanza prescritti ed essere ripulito da materiale estraneo. La stesa viene effettuata attraverso motograder appositamente equipaggiati. A lavoro ultimato il peso dell unità di volume della parte solida γ s deve essere maggiore del 95% del peso dell unità di volume massimo e il modulo di deformazione ottenuto con la prova di carico con piastra deve risultare maggiore di 800 Kg/cm CALCOLO DELLA SOVRASTRUTTURA Per il calcolo della sovrastruttura stradale si fa riferimento al metodo empirico del CBR, basato sullo studio di strade sperimentali. Visto che i sedimenti rilevati nell ambito delle indagini geologiche effettuate sono costituiti principalmente da limi e sabbie fini si ritiene di poter utilizzare cautelativamente un valore della portanza del sottofondo espressa in termini di CBR pari al 5% (vedi Scala di Casagrande riportata nell allegato 1). Con questo metodo si calcola lo spessore complessivo della sovrastruttura a partire dal valore del CBR del sottofondo e successivamente lo spessore dello strato di base e di fondazione conoscendo l indice CBR dei materiali di cui sono composti questi strati. Utilizzando il monogramma VII.19 di fig.1 (Tesoriere Vol. 2), con un CBR del sottofondo di 5, si ottiene uno spessore complessivo della sovrastruttura di S t = 40 cm costituito da strato superficiale S 1 usura e collegamento/binder più lo strato di fondazione S 2 (S t = S 1 + S 2 ). Fig. 1 Dimensionamento degli strati di una sovrastruttura flessibile in base all indice CBR Assegnando ora un CBR 20 allo strato di fondazione e un CBR 70 allo strato superficiale (usura + collegamento/binder) e imponendo che lo strato più superficiale (formato da usura + collegamento/binder) assolva all assorbimento dei carichi tangenziali si ricavano gli spessori S 2 di fondazione e S 1 imponendo le seguenti condizioni: Relazione di calcolo della sovrastruttura stradale 3

6 S 1 / S 3 = 20 / 70 (1) posto S t = 40 cm si ricava: S 3 = (S t ) / ( / 70) = 31,11 31 cm (spessore strato di fondazione) (2) S 1 = S t S 2 = 8,88 9 cm (spessore strato di usura + collegamento) (3) In via cautelativa e per semplicità di realizzazione lo spessore dello strato di fondazione viene ridotto a 30 cm, lo spessore dello strato d usura sarà di 3 cm, mentre quello dello strato di collegamento sarà 7 cm. 7 ALLEGATI 1) Scala del CBR di Casagrande Relazione di calcolo della sovrastruttura stradale 4

7 SCALA DEL CBR DI CASAGRANDE Relazione di calcolo della sovrastruttura stradale 5

8 Relazione di calcolo della sovrastruttura stradale 6

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