Obiettivi formativi
Il corso si inserisce nel più ampio contesto della tecnica delle costruzioni stradali ed intende presentare i principali processi costruttivi e i metodi di controllo tecnologico tipicamente impiegati nella realizzazione delle infrastrutture di trasporto.
Prerequisiti
Costruzione di Strade, Ferrovie, Aeroporti
Contenuti dell'insegnamento
La sequenza delle lezioni è organizzata in modo da seguire idealmente lo sviluppo di un cantiere infrastrutturale in ogni sua fase costruttiva, dalla formazione del corpo stradale ai controlli sulle pavimentazioni finite. Ogni argomento del corso comprende lo svolgimento di esercitazioni numeriche ed esperienze di laboratorio orientate in modo specifico all’acquisizione dei metodi e degli strumenti di calcolo correntemente utilizzati nell’ingegneria stradale e nella conduzione del cantiere infrastrutturale.
Programma esteso
Programma
Introduzione alle analisi di laboratorio nelle costruzioni stradali. Classificazione dei materiali nelle costruzioni stradali; Sezioni tipo e stratigrafia, aspetti costruttivi; Capitolati speciali per opere stradali; Sistemi normativi (CNR, UNI EN, ASTM, AASHTO); Strumentazioni di laboratorio e principali sistemi di acquisizione; Cenni sull’affidabilità delle misure.
Formazione del corpo stradale e controlli sulle opere in terra. Introduzione alla geotecnica stradale; Criteri di classificazione delle terre per le costruzioni stradali; Analisi del costipamento in laboratorio: prova Proctor e AASHTO modificata; Portanza: misure di laboratorio; Progettazione dei rilevati e previsione dei cedimenti; Struttura ed obiettivi di un campo prove; Costruzione del corpo stradale e macchine per il movimento terra; Prove in sito, controlli in corso d’opera e verifica degli strati finiti; Semispazio elastico e impiego dei sistemi Light Weight Deflectometer (LWD).
Strati in materiali granulari non legati o legati con cemento. Prescrizioni di capitolato; Caratteristiche e controlli sui materiali costituenti; Impiego di aggregati artificiali e materiali di riciclo; Distribuzioni granulometriche; Criteri di mix design per misti cementati; Portanza e proprietà meccaniche; Confezionamento e posa in opera delle miscele; Verifiche sugli strati finiti.
Formazione di strati in conglomerato bituminoso. Aggregati lapidei: classificazione, controlli e requisiti di impiego; Leganti bituminosi: classificazione, controlli e prove di accettazione. Conglomerati bituminosi: studio della distribuzione granulometrica; Composizione volumetrica e addensamento; Mix design con metodo Marshall; Mix design con metodo Superpave; Introduzione al comportamento meccanico; Misure di resistenza a trazione indiretta; Misure di rigidezza (creep e regime dinamico); Resistenza a fatica; Confezionamento delle miscele in impianto; Macchine di cantiere e posa in opera.
Analisi strutturale delle pavimentazioni. Fondamenti di calcolo delle pavimentazioni con metodi M-E; I principali software di calcolo e risolutori numerici; Analisi strutturale dei sistemi multistrato; Applicazione dei criteri di crisi ed esecuzione delle verifiche strutturali; Progetto e particolari costruttivi.
Controlli sulle pavimentazioni stradali finite. Verifiche della geometria e della composizione degli strati; Caratteristiche strutturali delle pavimentazioni finite; Sistemi FWD e back-analysis,; Caratteristiche superficiali e funzionali delle pavimentazioni; Controlli di superficie: misure di macro e micro-rugosità, skid resistance.
Il controllo delle opere in cls. Principali opere d’arte nelle costruzioni stradali; Schema costruttivo di un muro di sostegno; Elementi costitutivi dei ponti; Introduzione al controllo dei calcestruzzi; Prelievo dei campioni; Consistenza e slump test; Controllo delle resistenze meccaniche; Diagnostica strumentale; Carotaggi; Prove di carico e di integrità sui pali di fondazione.
Esercitazioni ed esperienze di laboratorio
1. Analisi granulometrica , indici di consistenza e classificazione AASHTO delle terre.
2. Esecuzione delle prove Proctor ed analisi dei risultati.
3. Esecuzione delle prove CBR e determinazione degli indici di portanza.
4. Misti cementati: mix design, confezionamento e resistenze meccaniche.
5. Misure di portanza in sito con strumentazioni DCP ed LWD e relative procedure di backanalysis.
6. Classificazione dei bitumi stradali: prove di penetrazione e punto di rammollimento.
7. Mix design dei conglomerati bituminosi con metodo Marshall.
8. Mix design dei conglomerati bituminosi con metodo Superpave.
9. Caratterizzazione meccanica di un conglomerato bituminoso.
10. Controlli in opera sui conglomerati: campionamento, contenuto di bitume, volume dei vuoti.
11. Calcolo di una pavimentazione stradale secondo criteri M-E e risoluzione numerica con mePADS.
12. Rilievi FWD e procedure di backanalysis.
13. Prove meccaniche e di consistenza sui calcestruzzi.
14. Misure di macro e microrugosità delle pavimentazioni stradali.
Bibliografia
Dispense delle lezioni reperibili presso il centro documentazione della Sede Didattica di Ingegneria.
Metodi didattici
Lezioni frontali, esercitazioni numeriche, esperienze di laboratorio
Modalità verifica apprendimento
L’esame consiste nella discussione delle esercitazioni e degli elaborati predisposti durante le esperienze di laboratorio.
Altre informazioni
Tesoriere G. Strade, Ferrovie, Aeroporti – Volume 2. Utet.
Ferrari P., Giannini F. Ingegneria Stradale – Volume 2: Corpo Stradale e Pavimentazioni. ISEDI.
Huang Y.H. Pavement Analysis and Design. Prentice Hall.
Federal Highway Administration (FHWA). Hot Mix Asphalt (HMA) Technician Training Manual. (2006).
Centro Interuniversitario di Ricerca Stradale (CIRS). Norme tecniche di tipo prestazionale per capitolati speciali d’appalto. Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (2002).
