REGIONE AUTONOMA DELLA SARDEGNA COMUNE DI QUARTU SANT'ELENA STRADA STATALE 554 - LOTTO 2 REALIZZAZIONE DI 3 ROTATORIE, SISTEMAZIONE ASSE STRADALE E CONNESSA VIABILITÀ COMPLEMENTARE PROGETTO PRELIMINARE - DEFINITIVO PER APPALTO INTEGRATO REV. DATA DESCRIZIONE REDATTO VERIFICATO APPROVATO 0 1 2 3 GRUPPO DI LAVORO Coordnamento e progettazone Stradale: Ing. Alessandro Tanca Progettazone draulca e mpantstca: Ing. Lucano Bggo Acustca: Ing. Alberto Collu Geologa: Dott. Mauro Pompe Archeologa: Dott.ssa Danla Artzzu Agronoma: Dott. Ramondo Congu Bologa: Dott.ssa Carla Zucca Topografa: Geom. Franco Bacchddu Coordnamento della scurezza: Ing. Smone Trombno Settembre 2015 Emssone A. Tanca A. Tanca P.A. Trombno TITOLO 05 - PROGETTO STRADALE RELAZIONE TECNICA PAVIMENTAZIONI STRADALI TAVOLA N SCALA Commessa PS20 Sottocommessa S135EP062.QSE S135C15.QSE Dolmen s.r.l. (MANDANTE) Servz ntegrat all'ngegnera s.r.l. (CAPOGRUPPO) Dott. Geol. Mauro Pompe (MANDANTE) IL DIRIGENTE DEL SETTORE LL.PP. IL RESPONSABILE DEL PROCEDIMENTO DOTT. ING. ANTONELLA CACACE PER IL RTI DOTT. ING. PIERO ALBERTO TROMBINO
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) I VERIFICA DELLA SOVRASTRUTTURA STRADALE
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) II
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) III INDICE 1. DETERMINAZIONE DELL INDICE DI PORTANZA DEL SOTTOFONDO... 1 2. CLASSIFICAZIONE DELLA STRADA... 2 3. PROGETTO E VERIFICA DELLA PAVIMENTAZIONE... 2 4. VERIFICA DELLA SOVRASTRUTTURA CON IL METODO AASHTO... 3 4.1 VITA UTILE DELLA SOVRASTRUTTURA... 4 4.2 TRAFFICO COMMERCIALE DI PROGETTO... 4 4.3 AFFIDABILITÀ... 6 4.4 DECADIMENTO LIMITE AMMISSIBILE DELLA SOVRASTRUTTURA - INDICE DI SERVIZIO PSI... 7 4.5 CARATTERISTICHE DEGLI STRATI (NUMERO DI STRUTTURA SN)... 7 4.5.1 Caratterstche del sottofondo... 8 4.5.2 Coeffcent d drenaggo.... 9 4.6 VERIFICA DELLA SOLUZIONE PROGETTUALE PROPOSTA... 11
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) IV
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 1 1. DETERMINAZIONE DELL INDICE DI PORTANZA DEL SOTTOFONDO Sulla base de rsultat delle ndagn geologche e geotecnche s può rlevare che l area nteressata dall allargamento della nuova sede stradale è caratterzzata da arglle e materal dsomogene, spesso rmaneggat e dalle caratterstche fsche e meccanche scadent. S è pertanto prevsto bonfcare l terreno d sottofondo medante la tecnca d stablzzazone con calce denomnata pulvmxer. Questa tecnologa s basa sulla mscelazone con calce d terren d natura prevalentemente argllosa, la quanttà d calce e l eventuale aggunta d acqua sono element studat n modo tale da mglorare permanentemente le caratterstche del terreno trattato. Tale modfcazone avvene attraverso reazon chmche pozzolanche tra l legante e le partcelle d arglla e s esplca ne seguent mod: mmedato e fortssmo abbattmento dell affntà all acqua delle arglle; drastca rduzone dell ndce d plastctà e d rgonfamento con notevole ncremento dell ndce CBR; aumento del grado d lavorabltà delle terre fn plastche: grande ncremento delle resstenze all erosone ed all azone gelo-dsgelo; elmnazone d possble contamnazone dello strato trattato ad opera d partcelle fn argllose present ne terren natural sottostant non trattat; ndurmento lento ma graduale e costante dato dallo svluppars delle reazon pozzolanche cementant ne mneral argllos e ne component slce present nelle terre, una volta ntmamente poste a contatto con la calce. La stablzzazone delle terre con calce, qund, consente l utlzzo d materal argllos e/o lmos che fno ad ogg erano rtenut non done per sottofond stradal, attraverso opportuno trattamento sul posto del materale medesmo. Tale trattamento permette d rendere stable nel tempo l materale arglloso lavorato, rendendolo del tutto nsensble alle azon dell acqua (rgonfament e rtr) ed alle azon del gelo-dsgelo, trasformando l arglla n materale permanentemente consoldato al fne d supportare futur carch sovrastant.
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 2 In progetto è prevsto l trattamento dello strato pù superfcale d crca 30 cm d spessore con l 4% calce. In questo modo s otterrà l mgloramento delle caratterstche d portanza del sottofondo: l ndce CBR mnmo del 4 % rlevato nel corso delle ndagn condotte, a seguto della prova d stablzzazone a calce (con tenore del 4%) per sol 4 gorn ha fornto un valore CBR del 13 %. I valor dedott n tal modo sono stat post alla base delle verfche che seguono n va cautelatva, n consderazone del fatto che le rsultanze della stablzzazone a calce mglorano sgnfcatvamente col passare del tempo dalla stablzzazone. Ne successv calcol d verfca della sovrastruttura stradale, condott con l metodo AASHTO, cautelatvamente sarà adottato un ndce CBR par a 10%. 2. CLASSIFICAZIONE DELLA STRADA Nelle successve verfche vene assunto, n va cautelatva, d equparare la nuova nfrastruttura ad una strada urbana d scorrmento d tpo D. Tale consderazone è determnata dalla crcostanza che l declassamento della attuale nfrastruttura, classfcable come strada extraurbana d tpo B, a strada urbana d quartere d tpo E, rchede necessaramente che sano realzzate le nfrastrutture programmate per la nuova SS 554. E qund potzzable che nel breve / medo perodo le condzon d traffco possano essere equparate a quelle d una strada urbana d scorrmento d tpo D. 3. PROGETTO E VERIFICA DELLA PAVIMENTAZIONE Per quando rguarda la sovrastruttura stradale s prevede la realzzazone d un pacchetto caratterzzato da una stratgrafa donea a trasmettere al terreno carch compatbl con la sua portanza. La soluzone proposta per la pavmentazone dell asse prncpale prevede seguent strat: usura n conglomerato btumnoso cm 3 strato d collegamento n conglomerato btumnoso cm 7 strato d base n conglomerato btumnoso cm 10 strato d fondazone n msto granulare stablzzato cm 30
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 3 per uno spessore complessvo d pavmentazone par a 50 centmetr. 4. VERIFICA DELLA SOVRASTRUTTURA CON IL METODO AASHTO La verfca della sovrastruttura stradale è stata effettuata attraverso l metodo proposto dalla AASHTO (Amercan Assocaton of State Hghway and Transportaton Offcals) basato sull'osservazone dretta del comportamento d strutture gà realzzate. Tale metodo è forse l pù utlzzato e ancora ogg sembra assa valdo, sebbene sa stato sensblmente modfcato rspetto alla stesura orgnale del 1960. Il metodo d dmensonamento (AASHTO Gude Desgn of Pavement Structures) s fonda sul contrbuto d 4 fattor che consderano seguent aspett: n - vta utle della sovrastruttura N - traffco d progetto; R - grado d affdabltà del procedmento d dmensonamento; PSI - decadmento lmte ammssble della sovrastruttura; SN - caratterstche degl strat (Numero d struttura SN). Esso fornsce l numero d passagg d un asse "standard" da 8 t (80 kn) che la pavmentazone può sopportare, raggungendo un fssato grado d ammaloramento fnale (PSIf). Tale valore N 8 è funzone d var parametr, come le caratterstche meccanche de materal, gl spessor de var strat della pavmentazone, portanza del sottofondo etc. Il numero rcavato sarà po confrontato con l numero d passagg d ass standard alla fne della vta utle calcolato attraverso lo spettro d traffco commercale che s stma passerà durante la vta utle sulla corsa oggetto della verfca. Poché l traffco commercale transtante s dfferenza per l numero d ass, per l carco degl ass e per la tpologa, è necessaro determnare l numero d ass standard equvalent, ovvero l numero d ass standard che determnano lo stesso danno, alla pavmentazone, degl ass de vecol realmente transtant. Per determnare l numero d ass standard che transteranno, è necessaro stablre prelmnarmente coeffcent d equvalenza tra cascun asse reale e quello standard.
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 4 Anche quest coeffcent sono funzone d alcun parametr, come le caratterstche meccanche de materal, gl spessor de var strat della pavmentazone, portanza del sottofondo. Not quest coeffcent, s calcola quello medo, che è funzone delle composzone del traffco sulla strada n esame. 4.1 VITA UTILE DELLA SOVRASTRUTTURA La vta utle, ntesa come l numero d ann durante l quale la pavmentazone deve asscurare, attraverso normal operazon d manutenzone, condzon d funzonaltà superor allo stato lmte. Per l progetto n esame è stata posta par a 30 ann; 4.2 TRAFFICO COMMERCIALE DI PROGETTO Il volume d traffco, d vecol commercal, che s prevede transterà durante l prmo anno d vta utle (30 ann) della sovrastruttura è defnto dalla seguente relazone: n vvv = TTT ttt p c p ss p cccccc 365 Dove: TGMtot = Traffco Gornalero Medo (Vecol/gorno) pc = Percentuale Vecol Commercal; psm = Percentuale d traffco nel senso d marca; pcorsa = percentuale de vecol commercal transtant sulla corsa d calcolo. Assunt seguent dat dallo studo del traffco ( relazone S135C-SA03-RUTR_0): TGMtot = 20.600 vecol/gorno; pc = 6%; psm =60%; s ottene: n vvv = 222222 vecol commercal anno nella corsa pù lenta Consderato che vene defnto dalle norme CNR (Catalogo Italano delle Pavmentazon Stradal) vecolo commercale quello con massa complessva maggore d 3 t e che vecol commercal così determnat non hanno gl stess carch per asse, determnando lvell d
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 5 sollectazone dfferent, è necessaro omogenezzare l traffco commercale nteressante l nfrastruttura per addvenre ad un equvalente asse standard tra cascun asse reale e quello standard. Per omogenezzare rsultat s rcorre al concetto d asse equvalente che esprme attraverso la determnazone del coeffcente C eq la relazone tra l carco e la progressone, d tpo esponenzale, del danno prodotto. Il coeffcente C eq può essere determnato attraverso: l espressone d Yoder: 0.78( x y) C eq = 2 dove x è l peso dell asse n esame ed y l peso dell asse equvalente standard. C ee = 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. S può qund determnare l numero N d ass cumulat alla fne della vta utle attraverso la seguente espressone: N = 365 TGM p d p p d C l eq n a (1 + r) r n 1 Utlzzando lo spettro d traffco ndcato per le strade urbane d scorrmento nel catalogo delle pavmentazon stradal (CNR 2008) ottenamo:
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 6 Il passaggo d 100 vecol commercal determna l transto d 213,9 ass d dfferente peso, che corrspondono al passaggo d 154,5 ass equvalent da 8 t. Dall applcazone della precedente espressone s rcava che l numero transt total nella vta utle è par a: W18 = 7'876 130 ass da 8 t 4.3 AFFIDABILITÀ Nel metodo dell AASHTO l affdabltà R (relablty) vene ntrodotta attraverso coeffcent S 0 e Z R. S 0 e 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 L affdabltà R esprme la probabltà che l numero d applcazon del carco Nt che una pavmentazone può sopportare prma d raggungere un prefssato PSIf (parametro che rappresenta l grado d ammaloramento della sovrastruttura) sa maggore o uguale al numero d applcazon d carco NT che realmente sono applcat. Secondo quanto ndcato nel Catalogo delle Pavmentazon Stradal valor dell affdabltà sono stat dfferenzat n relazone alla tpologa stradale secondo la tabella 9 Z R S 0
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 7 Tabella 9 (Catalogo pavmentazon Stardal CNR ) Tpo d strada Affdabltà (%) PSI 1) Autostrade extraurbane 90 3 2) urbane 95 3 3) Strade extr. Prncpal e secondare a forte traffco 90 2.5 4) Strade extraurbane secondare - ordnare 85 2.5 5) " " " - turstche 80 2.5 6) Strade urbane d scorrmento 95 2 7) Strade urbane d quartere e local 90 2 8) Corse preferenzal 95 2.5 R % Z R R % Z R R % Z R R % Z R R % Z R 50 0 80-0.841 92-1405 96-1751 99.9-3090 60-0.253 85-1037 93-1476 97-1881 99.9-3750 70-0.524 90-1282 94-1555 98-2054 75-0.674 91-1340 95-1645 99-2327 4.4 DECADIMENTO LIMITE AMMISSIBILE DELLA SOVRASTRUTTURA - INDICE DI SERVIZIO PSI L ndce d servzo PSI, come è noto, esprme l grado d ammaloramento delle pavmentazon e vara da un valore massmo par a 5, (cnque = pavmentazon n ottme condzon) ad un valore mnmo par a 0 (zero = pavmentazon n pessme condzon). All nzo della Vta Utle della pavmentazone tale ndce vene medamente assunto uguale a 4,2 per tener conto delle nevtabl mperfezon costruttve, mentre a termne della vta utle l valore del PSI da assumere dpende essenzalmente dal tpo d strada. Come evdenzato nella tabella 9 sopra rportata per l tpo d strada s è scelto un PSI f par a 2. 4.5 CARATTERISTICHE DEGLI STRATI (NUMERO DI STRUTTURA SN) Nel metodo AASHTO ad ogn strato (d spessore H espresso n pollc) vene assegnato un coeffcente d struttura, che rappresenta l contrbuto dello strato alla prestazone complessva della pavmentazone. 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.
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 8 SN = a H d Con: SN = numero d struttura dell -esmo strato [nch]; a = coeffcente d strato dell -esmo strato [admensonale]; H = spessore dell -esmo strato [nch]. d = 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 = 0.00645 CBR = 0.01+ 0.065 logcbr 3 0.1977 CBR 2 + 29.14 CBR base fondazone In alternatva può essere mpegata una relazone n funzone del modulo reslente: a = a g 3 E 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 0.44 3100 Base stablzzata 0.14 207 Fondazone 0.11 104 Inoltre, s tene conto del contrbuto dato dal sottofondo SNSG (structural number of subgrade). Il valore d SN vene, nfne, valutato con la seguente espressone: SN n = strat = 1 a H d + SNSG [Inch] 4.5.1 Caratterstche 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).
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 9 Il contrbuto del sottofondo vene ntrodotto attraverso la sua capactà portante CRB: SNSG = 3.51log 10 CBR 0.85(log CBR) 1.43 SNSG = 0 per CBR < 3 CBR = ndce d portanza CBR (Calforna Bearng Rato) [%]. 10 2 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. M CBR = R 10 M R = modulo reslente del sottofondo n MPa CBR = ndce d portanza CBR (Calforna Bearng Rato) [%]. 4.5.2 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. 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
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 10 SN e, pertanto, s traduce n una rduzone delle fessurazon, delle ormae e delle rregolartà della superfce stradale. Tab. n 2 Tab. n 3 Qualtà del drenaggo Tempo d rmozone dell acqua Percentuale d tempo nel quale gl strat non legat sono n condzon prossme alla saturazone Eccellente 2 ore Qualtà drenaggo < 1% Da 1% a 5% Da 5% a 25% > 25% Buona 1 gorno Eccellente 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1.20 Meda 1 settmana Buona 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00 Scarsa 1 mese Meda 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80 Molto scarsa Non rmossa Scarsa 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.60 Molto scarsa 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40
SERV.IN. Ingegnera S.r.l. (Capogruppo) DOLMEN S.r.l. Dott. Geol. Mauro Pompe (Mandant) 11 4.6 VERIFICA DELLA SOLUZIONE PROGETTUALE PROPOSTA La verfca consste nel controllare che l numero d ass standard che la pavmentazone può sopportare sa maggore del numero d ass equvalent che transtano durante la vta utle della pavmentazone. Il numero d passagg N n questone è dato dalla seguente espressone: traffco d progetto grado d affdabltà Caratterstche struttural decadmento lmte ammssble caratterstche del sottofondo ΔPSI logδ 4.2 1.5 logw Z S 9.36log( SN 1) 0.20 18 = R 0 + + + + 2.32logMR 8.07 1094 0.40 + dove: ( SN + 1) SN = Structural Number o ndce d spessore, espresso n pollc (1 = 2.54 cm); ZR So = devazon standard assocate all'affdabltà d progetto R; PSI = dfferenza tra l valore nzale e fnale dell'ndce PSI; M R = modulo reslente effettvo del terreno d supporto, n ps (1 ps = 7.03e-2 kg/cm2). L'ndce d spessore SN (structural number) è par alla somma de prodott degl spessor prevst (n pollc) per coeffcent struttural propr d ogn materale: SN n = strat = 1 a H d 5.19 + SNSG Rcordato che a seguto della bonfca s può cautelatvamente rtenere che l ndce CBR del sottofondo sa par a 10%, per la soluzone prevsta n progetto s determna: