Costruzione di strade

Costruzione di Strade

GEOTECNICA STRADALE

Le strade devono avere caratteristiche geometriche d’asse e di sezione trasversale compatibili con la sua destinazione funzionale e con la sicurezza dell’esercizio. I movimenti di terre connessi allo scavo in trincea e alla formazione dei rilevati, la varietà dei terreni interessati dal lavoro e altri problemi relativi al comportamento del terreno fanno parte del dominio specialistico della geotecnica stradale.

Gli argomenti di interesse in questo ambito sono i principi alla base delle scelte progettuali e loro aspetti tecnici, per la formazione del corpo stradale. L’ingegnere stradale deve essere in grado di identificare i terreni interessati dai lavori, valutare la possibilità di loro impiego nella costruzione della strada e tener conto delle necessità che influenzano la fase esecutiva.

Argomenti

1. Cantierizzazione delle terre
2. Classificazione delle terre
3. Addensamento dei terreni
4. Sottofondi delle pavimentazioni stradali
5. Azione dell’acqua e del gelo

Nell'analisi per setacciatura si utilizzano setacci dotati di aperture quadrate in accordo con la norma UNI 7892, che richiede che nell'analisi di terre di dimensioni comprese tra 0,063 e 125 mm siano impiegati almeno 12 setacci.

Serie ISO [mm] 125, 90, 75, 63, 45, 31.5, 22.4, 16, 8, 4, 2, 1, 0.5, 0.18, 0.125, 0.063

In ogni caso l'analisi per setacciatura va effettuata su materiale inferiore da 125 mm. Affinché il campione sia rappresentativo occorre selezionarlo in situ da punti ritenuti omogenei e rappresentativi. Inoltre occorre ritererlo visivamente sia il diametro massimo rappresentativo (D_max = D₉₅), che la presenza di elementi di dimensioni superiori a 125 mm.

In laboratorio la setacciatura può avvenire sia a secco, per le terre più grossolane se la frazione fine è trascurabile, sia in acqua se sono presenti limi e argille non trascurabili. Si predispone una pila di setacci in cascata con dimensioni decrescenti verso il basso. A seguito delle operazioni di vagliatura, sul materiale si determina la massa secca trattenuta in ogni setaccio e si calcola la massa cumulate passante e la percentuale passante attraverso ogni setaccio.

_{% Passantei = 100 * Passantei / Massa secco totale}

A seconda di come sono distribuite le particelle della terra analizzata si dice che essa è ben graduta o mal graduta. Se è ben graduta, significa che le dimensioni delle particelle sono distribuite in un ampio intervallo di forma continua.

L'esame della curva permette di determinare le frazioni caratteristiche e altri parametri utili ai fini tecnici.

Caratteristiche dei gruppi

Gruppo A1 ~ Ghiaie, brecce sabbiose, sabbie grosse

• Limitato contenuto di fino ~ Insensibili all’acqua e al gelo
• Comportamento dipende dall’assortimento granulometrico, male in presenza di elementi di dimensioni elevati.
• I A1-a sono migliori che i A1-b ma occorre sempre proteggere le scarpate dei terrapieni con teli vegetali e vegetazione perché sono molto sensibili all’erosione quanto più mal gradato sia.
• Quanto il fino aumenta (fino al 15%) si possono realizzare strati molto compatti e poco erodibili. Esse richiedono un attento controllo dell’umidità di costipamento.

Gruppo A3 ~ Sabbie fini non plastiche

• E la frazione grossa è modesta si presentano difficoltà alla circolazione dei mezzi.
• Devono essere confinati per essere stabili.
• Se Cu < 3 si deve correggere la granulometria.

Costipamento Proctor di laboratorio

Lo stato di addensamento delle terre si valuta sia con la porosità, sia con la massa volumica secca (γ_d). Queste due misure sono legate:

n = _Va-Vw / V = _V-Vs / V = 1 - _Vs / V = 1 - _γd / γ_s

Considerando la massa volumica del solido (γ_s) costante si può calcolare la porosità a partire da γ_d.

Influenza dell'umidità di costipamento

Mantenendo tutti i parametri costanti meno la quantità d'acqua, si osserva in laboratorio che si ottengono γ_d diverse, che variano in funzione di w disegnando una curva "a campana", detta curva di costipamento o curva di Proctor.

Si individua il contenuto d'acqua ottimale w_opt relativo al massimo valore sulla curva della massa volumica secca γ_dmax.

• In corrispondenza di questa umidità il costipamento è il più efficace poiché si costipa di più la terra con la stessa energia.

V = V_s + V_w + V_a

V/V_s = V_s/V_s + (V_w + V_a)/V_s

γ/γ_d = γ_s/γ_d + _w / ^{Sr * w} / γ_w

S_r = 100%

γ_d vs w [%]

Curva di saturazione (iperbole)

γ_dmax ramo secco w_opt ramo umido

Verifiche di costipamento in cantiere

Il direttore dei lavori deve verificare che sia stato raggiunta la compattazione prevista dal capitolato.

• Volumetro a sabbia: Dopo aver fissato al suolo una piastra metallica dotata di un'apertura cilindrica, si preleva un campione effettuando un buco nel materiale compattato. Si versa della sabbia dal volumetro in modo di determinare il volume del campione. In laboratorio, si pesa il campione umido ed essiccato per determinare dove si trova il campione sul piano di Proctor e se raggiunge le condizioni imposte.

• Guammadensimetro: Si misura l'energia assorbita dal terreno che è proporzionale alla massa incontrata dai raggi gamma. Con l'emissione di neutroni si può determinare anche il contenuto d'acqua. In disuso per questioni di sicurezza relative alla radiazione.

• Corrente elettrica: Si misura la resistività della terra. Serve soltanto a determinare il contenuto d'acqua.

• Carburo di calcio: Misura del contenuto d'acqua mediante l'aumento di pressione → reazione chimica con l'acqua mediante un gas.

Principi per la determinazione della portanza

È necessaria una definizione operativa della portanza, cioè, si devono definire le condizioni di prova standardizzate per l’applicazione del carico e la misura della deformazione.

Per esempio, se non ci fosse pavimentazione nel caso in cui un veicolo transiti direttamente sul sottofondo lungo le tracce delle ruote ci sono cediamenti verticali totali composto di in aliquota reversibile (elastica) e di non permanenti (plastica). Se il terreno offre una bassa portanza, la componente permanante sarà preponderante. Questo fenomeno può essere tradotto sperimentalmente per ottenere un metodo pratico di valutazione della portanza.

• In situ: Mediante prove di carico su piastra in cui il terreno è sottoposto a cicli di carico, misurando le pressioni applicate e i corrispondenti cedimenti.
• In laboratorio: Mediante prove di compressione trassiale dinamiche con una pressione di confinamento e una assiale ciclica. Prove CBR.

Si aspetta che le terre abbiano la stessa prestazione a prescindere della movimentazione di queste. Non c'è giudizio nel fatto che la terra sia naturale, artificiale o riciclata.

Aggregati C&D Costruzione e Demolizione

• Granulometria ben assortita (è peggiorabile viene frantumata)
• Insensibilità all’acqua non è un materiale non plastico
• Elevata capacità drenante
• Relativa indifferenza all’umidità di costipamento (Ci serve comunque un po’ d’acqua per lubrificare)
• Ottima portanza

In molti casi può risultare tecnicamente migliore del materiale vergine. Ha tanti vantaggi ambientali ed economici rispetto a terre naturali.

Bonifiche: Quando il piano di posa non è idoneo e non consente di raggiungere col solo costipamento i valori di portanza richiesti, bisogna procedere all’approfondimento dello stesso con la sostituzione di un grosso spessore di terreno con un materiale più idoneo. In alternativa può essere adottato un adeguato trattamento di miglioramento o stabilizzazione.

Lavora sulle caratteristiche geotecniche ( Granulometria, CBR, portanza ...)

Lavora sulle caratteristiche meccaniche ( Trattamento a calce, cemento, bitume)

Le terre diventano in qualche legate, anche se debolmente legate. Non sono più terre.

E terre rimane terra, solo con qualità migliorate.