Fondazioni. Introduzione REPORT. Update 10/03/2016

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1 Introduzione Una pavimentazione autobloccante è composta di vari strati: masselli autobloccanti; strato di allettamento; strato (o strati) di fondazione. L autobloccanza dei masselli autobloccanti permette di dissipare i carichi orizzontali; il tipo di distanziale influisce molto sulla duttilità della pavimentazione. Lo strato di fondazione riveste una grande importanza: ogni suo eventuale cedimento si manifesta inevitabilmente anche sulla superficie della pavimentazione. Lo strato di fondazione deve avere ottime caratteristiche di resistenza meccanica ma anche buone capacità drenanti. Infatti, considerando che le pavimentazioni autobloccanti sono piuttosto permeabili all acqua, l acqua meteorica è in grado di influenzare negativamente il comportamento anche degli strati di fondazione. Se le acque ristagnano, si innesca il fenomeno del pumping che tende a svuotare le fughe: questo fenomeno toglie la capacità autobloccante ai masselli, provocando cedimenti e dissesti incontrollabili.

2 Se una fondazione non è permeabile, l acqua rimane imprigionata nello strato di allettamento. Il passaggio dei veicoli provoca una pressione idrostatica verso l alto che causa: svuotamento delle fughe; macinazione dello strato di allettamento; conseguente movimento dei masselli. Modello matematico Al fine di analizzare nel dettaglio il comportamento di una pavimentazioni in masselli autobloccanti, è stato elaborato un modello matematico in collaborazione con il Dipartimento ICEA Ingegneria Civile, Edile e Ambientale dell università degli studi di Padova (ex dipartimento IMAGE Idraulica, Marittima, Ambientale e Geotecnica). E stato ipotizzato uno spaccato di pavimentazione tipo, composto dai masselli autobloccanti, dagli strati di allettamento e di fondazione e dal terreno naturale di appoggio. Sono state fatte numerose ipotesi numeriche: applicazione di diverse tipologie di carico; variazione delle caratteristiche geo-meccaniche degli strati; variazione dello spessore degli strati; variazione della tipologia e spessore degli autobloccanti.

3 Tutte le condizioni sono state analizzate a elementi finiti a dominio 3d (FEM Finite Element Modelling), con un software di modellazione evoluto. Lo studio si è in particolare concentrato sulle problematiche tipiche di un piazzale di movimentazione e stoccaggio merci. In conformità alle classi di carichi statici di progetto per pavimentazioni stradali, con rif. D.M. 14/01/08, si sono considerate tre tipologie di impronte di carico, così da verificare poi quale tra esse induca le maggiori sollecitazioni sulla pavimentazione. Per tener conto delle fasi di frenata, a tali carichi, essenzialmente statici e normali alla superficie viaria, si è applicato un incremento di pressione verticale, stimato pari al +15% per gli assali anteriori ed un decremento del -10% per quelli posteriori, da combinare alle rilevanti sollecitazioni tangenziali assunte per la peggiore condizione di esercizio, ossia massimo valore di coefficiente di attrito pneumatico-calcestruzzo.

4 Al termine delle elaborazioni, è stato possibile analizzare nel dettaglio tutti i movimenti e le deformazioni conseguenti ai carichi, fino a localizzare le più piccole tensioni che possono influenzare la tenuta di una pavimentazione. Entrando così dettagliatamente nelle sollecitazioni dell insieme della pavimentazione, è stato possibile identificare i punti deboli del sistema con la successiva formulazione di ipotesi di miglioramento.

5 I risultati analitici A seguito delle varie analisi condotte si è potuto riscontrare quando sia importante la qualità, più che lo spessore, dello strato di fondazione. Lo spessore dell autobloccante gioca un ruolo fondamentale nel caso di carichi stradali dinamici: ad esempio un massello di spessore 10cm ha il 23% di cedimenti in meno rispetto un massello da 6cm e il 16% in meno rispetto ad uno da 8cm. L aumento dello spessore dello strato di fondazione, ad esempio da 15cm a 30cm, induce minori cedimenti verticali con una riduzione del 24% per un massello da 6cm e del 20% per uno di spessore 10cm. Inoltre il miglioramento della qualità dello strato di fondazione, per esempio passando da un modulo elastico (E) di 0.4kN/cm 2 a 2 kn/cm 2, porta ridurre i cedimenti verticali fino al 73%.

6 Il campo prove Al fine di verificare tutte le ipotesi matematiche fatte fino a quel momento, e per avere un riscontro con le condizioni reali, si è resa necessaria l esecuzione di un campo prove. Per analizzare diverse stratigrafie, è stato progettato e costruito un campo prove di forma rettangolare e suddiviso in 10 sezioni (parcelle di prova). Su ogni sezione, avente spessore e stratigrafia diversa, sono state eseguite delle prove di carico su piastra nelle seguenti posizioni: piano di posa; estradosso strato di fondazione; estradosso pavimentazione. E stato così possibile un confronto diretto del comportamento di diverse tipologie di strati: granulare aperto, granulare chiuso (misto stabilizzato), misto cementato e calcestruzzo poroso. Seguono alcune immagini del campo prove.

7 REPORT Preparazione di uno strato di tipo granulare. Posa manuale della pavimentazione autobloccante (spessore 10cm). Esecuzione delle prove di carico su piastra sull estradosso della pavimentazione

8 La grande quantità dei dati raccolti, incrociati con la caratterizzazione geometrica e geomeccanica degli strati di fondazione e del sottofondo, ha permesso di arrivare a risultati sorprendenti e di studiare nuove e particolari stratigrafie.

9 Si è rilevato, ad esempio, che uno strato di fondazione con elevate resistenze ai carichi non è necessariamente la fondazione più adatta per una pavimentazione autobloccante. Le prove hanno permesso di arrivare a importanti risultati, fino a ottenere dei pacchetti aventi elevate caratteristiche di resistenza meccanica, assieme a una elevata permeabilità all acqua orizzontale e verticale. In particolare è emerso che: uno strato di fondazione in calcestruzzo poroso ha un comportamento meccanico molto superiore ad un misto cementato di maggiore spessore; una fondazione in misto granulare, di idoneo spessore/granulometria/compattazione, ha delle prestazioni meccaniche molto elevate ed assolutamente idonee per il traffico veicolare di tipo pesante; uno strato a granulometria aperta non può essere in grado di sopportare grandi carichi di tipo dinamico. Richiedi maggiori informazioni a ufficiotecnico@ferraribk.it