Appunti di Costruzione di Strade, Ferrovie ed Aeroporti

COSTRUZIONE DI STRADE, FERROVIE ED AEROPORTI 2020 – INDICE

1. CONTESTO NORMATIVO DELLE OPERE PUBBLICHE

• AFFIDAMENTO E AGGIUDICAZIONE

• FIGURE E RUOLI NELL’ESECUZIONE DEL CONTRATTO

• NORMATIVA IN AMBITO PROGETTUALE ED ESECUTIVO

Norme prescrittive e prestazionali

o

2. CONTROLLO QUALITÀ DEI LAVORI STRADALI

• SISTEMA E CONTROLLO DI QUALITÀ (Quality Assurance/Quality Control)

• CRITERI DI CAMPIONAMENTO

• CONTROLLO STATISTICO DI PROCESSO: CARTE DI CONTROLLO

3. CORPO STRADALE: RICHIAMI SULLE TERRE

• CORPO STRADALE

• TERRE: DEFINIZIONI E PROPRIETÀ

Granulometria

o Plasticità delle terre: limiti di Atterberg

o

• CLASSIFICAZIONE DELLE TERRE

Sistema UNI-EN ISO 14688-2

o Sistema HRB

o Sistema francese SETRA – LCPC

o

• COSTIPAMENTO: PROVA PROCTOR DI LABORATORIO

• COMPORTAMENTO MECCANICO DELLE TERRE

Modelli per terreni granulari (Hicks – Monesmith “k-teta”)

o Modelli per terreni fini (Thompson)

o

• PROVE DI PORTANZA

Prova CBR

o Prova di carico su piastra

o Deflettometro a massa battente (Falling Weight Deflectometer – FWD)

o Light Weight Drop Tester

o

4. COSTRUZIONE DEL CORPO STRADALE

• OPERAZIONI PROPEDEUTICHE

• FORMAZIONE DELLE TRINCEE

• PIANO D’APPOGGIO DEI RILEVATI

• RILEVATI IN TERRA NATURALE

• COMPATTAZIONE IN CANTIERE: Statica e Dinamica, Intelligent Soil Compaction, densità in sito, modelli di Winkler e

Boussinesq

5. CORPO STRADALE: MEZZI D’OPERA

• MOVIMENTO TERRA: CALCOLO DEI VOLUMI

• MACCHINE MOVIMENTO TERRA

Dozer (apripista)

o Pala caricatrice

o Escavatore

o Grader (motolivellatrice)

o Autocarri e Dumpers

o

6. CORPO STRADALE: STABILIZZAZIONE DELLE TERRE

• STABILIZZAZIONE CON CALCE

• STABILIZZAZIONE CON CALCE E CEMENTO

• STABILIZZAZIONE DEI SOTTOFONDI – Prescrizioni empiriche

• REALIZZAZIONE DI UNA STABILIZZAZIONE

7. SOVRASTRUTTURE STRADALI E AEROPORTUALI: GENERALITÀ

• TIPOLOGIE DI PAVIMENTAZIONI STRADALI E AEROPORTUALI: FLESSIBILI, RIGIDE E SEMI-RIGIDE

• PRESTAZIONI

• DEGRADO STRUTTURALE

• DEGRADO FUNZIONALE

Microtessitura, macrotessitura e megatessitura

o

8. SOVRASTRUTTURE STRADALI E AEROPORTUALI: AGGREGATI LAPIDEI

• CICLO DI PRODUZIONE: AGGREGATI DA FRANTUMAZIONE

• QUALIFICAZIONE

Proprietà geometriche: dimensioni e granulometria, forma

o Caratteristiche fisico-meccaniche: massa volumica e assorbimento, resistenza alla frammentazione, all’usura,

o alla levigazione, sensibilità al gelo

Qualità del fino: equivalente in sabbia

o

• MARCATURA EUROPEA PER AGGREGATI LAPIDEI

9. SOVRASTRUTTURE STRADALI E AEROPORTUALI: LEGANTI BITUMINOSI

• BITUME

• BITUMI MODIFICATI

• SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE EMPIRICO DEI BITUMI: PROVE

• REOLOGIA DEI BITUMI

Modelli analogici: modello di Hooke, smorzatore di Newton, modello di Cross, modello di Ostwals, modello di

o Maxwell "liquid-like” e modello di Kelvin-Voigt “solid-like”, modello di Burger

Prove reologiche: in regime continuo (creep e rilassamento) e in regime oscillatorio

o Modulo complesso

o Curve maestre

o Attrezzature sperimentali e configurazioni di prova: taglio DSR, flessione BBR, trazione diretta DDT

o Invecchiamento (aging): a breve termine (prova RTFOT) e a lungo termine (prova PAV)

o

• SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE PRESTAZIONALE: SUPERPAVE

10. MISCELE BITUMINOSE

• PROPRIETÀ DEI CONGLOMERATI BITUMINOSI E PREREQUISITO DI LAVORABILITÀ

Tecnica di compattazione Marshall e con pressa giratoria

o

• PROPRIETÀ MECCANICHE DEI CONGLOMERATI BITUMINOSI

Rigidezza: prove di caratterizzazione

o Resistenza a fatica

o Deformazioni permanenti

o Resistenza a rottura termica

o Resistenza a trazione indiretta

o

• TIPOLGIE DI CONGLOMERATI BITUMINOSI: APPLICAZIONI

• MIX DESIGN DELLE MISCELE BITUMINOSE: METODOLOGIA SUPERPAVE

11. MISTI GRANULARI E MISTI CEMENTATI PER STRATI DI FONDAZIONE

• MISTI GRANULARI

• MISTI CEMENTATI

12. COSTRUZIONE E CONTROLLO DI PAVIMENTAZIONI FLESSIBILI E SEMI-RIGIDE

• FONDAZIONI IN MISTO GRANULARE

• FONDAZIONI IN MISTO CEMENTATO

• STRATI IN CONGLOMERATO BITUMINOSO

Preparazione della superficie di stesa: mani di ancoraggio e di attacco con emulsioni bituminose

o Scarico e stesa dello strato in conglomerato bituminoso

o Compattazione del conglomerato bituminoso

o Ripristini – trattamenti superficiali (chip seal, slurry seal, riciclaggio a freddo)

o Controlli: CONTROLLI STRUTTURALI E FUNZIONALI

o

13. PAVIMENTAZIONI STRADALI ED AEROPORTUALI: CALCESTRUZZI E COSTRUZONE DI PAVIMENTAZIONI RIGIDE

• CONGLOMERATI CEMENTIZI PER PAVIMENTAZIONI RIGIDE

Componenti e proprietà del calcestruzzo (lavorabilità, resistenza, classi di esposizione ambientale

o

• PRINCIPI DI MIX-DESIGN DI MISCELE IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO

• TIPOLOGIE COSTRUTTIVE E POSA IN OPERA

Posa meccanizzata, finitura superficiale, maturazione, giunti e controlli

o

14. SOVRASTRUTTURE FERROVIARIE

• SOVRASTRUTTURA FERROVIARIA

• APPARECCHI DEL BINARIO (SCAMBI)

• TERMICA DEL BINARIO

• CONTROLLO E MANUTENZIONE DEL BINARIO

COSTRUZIONE DI STRADE, FERROVIE ED AEROPORTI

OGGETTO: Tecniche e tecnologie per passare dal progetto alla realtà: fase di costruzione di un’infrastruttura.

CONTESTO NORMATIVO DELLE OPERE PUBBLICHE

Le infrastrutture di trasporto sono generalmente opere pubbliche, in quanto realizzate da enti pubblici, per fine pubblico

(fruibili a tutti) e finalizzate all’accrescimento e al miglioramento del patrimonio pubblico. Un’opera pubblica attraversa

un “ciclo vitale” caratterizzato dalle seguenti fasi:

- Pianificazione e programmazione la legge impone agli enti pubblici la redazione di Programmi Triennali per le OP,

à

per la definizione di priorità in ambito di investimenti pubblici.

- Progettazione 1) Fattibilità preliminare tecnico-economica 2) Progettazione definitiva 3) Progettazione esecutiva.

à

- Procedura di affidamento e aggiudicazione scelta del contraente: la scelta non è discrezionale ma regolata al

à

perseguimento di obiettivi di interesse pubblico e di pari trattamento delle imprese.

- Esecuzione.

- Gestione e manutenzione.

- Fine vita dismissione, alienazione o (preferibilmente) riqualificazione e rigenerazione.

à

Contratto pubblico: CODICE DEGLI APPALTI (D.Lgs. 50/2016)

Esistono diverse tipologie di contratti:

Appalto = contratto tra ente pubblico e altro soggetto adibito

ad esecutore e/o progettista dell’opera. È regolato dal

Codice Civile (e dal Codice dei Contratti per il settore

pubblico). L’appaltatore assume l’incarico con

organizzazione dei mezzi e gestione a proprio rischio.

Concessione = affidamento a soggetto economico del diritto

di gestione dell’opera, con assunzione in capo al

concessionario del rischio operativo.

AFFIDAMENTO E AGGIUDICAZIONE

Quando si parla di appalto pubblico, la scelta del contraente segue le procedure indicate dal Codice dei Contratti:

PROCEDURA APERTA qualsiasi operatore economico interessato può presentare un’offerta coerente con le

à

o indicazioni del bando di gara.

PROCEDURA RISTRETTA qualsiasi operatore economico può presentare una domanda di partecipazione in risposta

à

o all’indizione di una gara. L’amministrazione effettua una valutazione e invita soltanto gli operatori selezionati.

I criteri di aggiudicazione, con l’obiettivo di scegliere l’offerta economicamente più vantaggiosa, possono essere:

a. Miglior rapporto qualità/prezzo: valutazione di una offerta economica e di una offerta tecnica (migliorativa rispetto

a parametri definiti dall’amministrazione aggiudicatrice: profilo ambientale, materiali, caratteristiche commerciali..).

b. Comparazione costo/efficacia in funzione del ciclo di vita

c. Minor prezzo: tengo conto solo del prezzo (anche se ultimamente è stata comparata al criterio qualità/prezzo).

FIGURE E RUOLI NELL’ESECUZIONE DEL CONTRATTO

Il Responsabile Unico del Procedimento (RUP) svolge tutti i compiti di programmazione, progettazione, affidamento ed

esecuzione del contratto: opera coordinamento tecnico e contabile nell’interesse della stazione appaltante. Si avvale di

altre figure tra cui: à

- Direttore dei Lavori (DL) compiti di accettazione materiali in cantiere, coordinamento della sicurezza in fase

esecutiva (rispetto del Piano di Sicurezza e Coordinamento).

- Collaudatori certificatori tecnici e amministrativi, a termine dei lavori o in corso d’opera. Terzi rispetto a DL. Il

à

certificato di collaudo ha carattere provvisorio e assume carattere definitivo dopo due anni dall’emissione (momento

a partire dal quale l’appaltatore non risponde più dei vizi dell’opera).

- Direttore tecnico di cantiere risponde all’impresa esecutrice rispetto all’organizzazione e gestione del cantiere.

à

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O. Baglieri: Costruzione di strade, ferrovie ed aeroporti

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NORMATIVA IN AMBITO PROGETTUALE ED ESECUTIVO

Il progetto esecutivo contiene anche documenti progettuali e gestionali come:

- Cronoprogramma

- Piani di sicurezza e coordinamento

- Capitolato Speciale d’Appalto (CSA) prescrizioni tecniche specifiche di esecuzione = legame tra fase progettuale

à

ed esecutiva. È un documento contrattuale redatto dal progettista, il quale deve avere cognizione anche dell’ambito

esecutivo (regole costruttive). Deve essere chiaro, coerente e legato al progetto specifico. Si compone di:

1. Descrizione dei lavori ed aspetti contrattuali

2. Norme tecniche di esecuzione

Caratterizzazione e qualificazione dei materiali: è necessario sapere come misurare determinate grandezze

o (= caratterizzazione) e stabilire, su questa base, l’idoneità dei materiali (= qualificazione).

Costruzione e messa in opera.

o Controlli in corso d’opera e a fine lavori.

o

Prescrittive = istruzioni di lavoro basate su esperienze dalle analoghe caratteristiche e condizioni di esercizio (stato

dell’arte). Si considerano rispettate se è rispettato l’iter procedurale e metodologico descritto.

Prestazionali = riferimento alle prestazioni finali che l’opera dovrà garantire una volta in esercizio, a prescindere dai

materiali e dai metodi utilizzati. Per essere efficaci devono basarsi su grandezze di assoluta affidabilità: per questo

motivo la loro applicazione non è banale in ambito stradale.

NB: Nei capitolati più avanzati, si tende ad adottare un ibrido di norme delle due tipologie.

3. Norme di misurazione.

4. Elenco prezzi. CONTROLLO E QUALITÀ DEI LAVORI STRADALI

L’Art. 1 del Codice dei Contratti prevede la garanzia di qualità delle prestazioni di un’opera pubblica: in fase costruttiva il

controllo della qualità riguarda in particolare i materiali e la lavorazione. La qualità corrisponde al soddisfacimento di

requisiti tecnici o di processo, che vanno rispettati secondo 3 principi:

1. Metodi di caratterizzazione (quali requisiti?)

2. Regime di qualificazione (come richiederli?)

- QC = Quality Control attività di routine per la verifica della qualità del prodotto/processo. Controlli regolari e

à

attendibili devono garantire l’eventuale identificazione di problemi o anomalie sul prodotto. Riguarda il

soddisfacimento dei risultati attesi: è una verifica PRODUCT ORIENTED, che si configura sotto forma di CONTROLLO

STATISTICO DI PROCESSO. In ambito di lavori pubblici, il compito di QC è dell’impresa.

- QA = Quality Assurance è una verifica indipendente effettuata da un soggetto terzo non direttamente coinvolto

à

nella produzione/lavorazione, secondo un sistema programmato di attività. Riguarda il sistema: è una verifica

PROCESS ORIENTED. Il compito di QA appartiene al lato committenza.

3. Criteri di accettazione (come verificarli?)

SISTEMA E CONTROLLO DI QUALITÀ (QA/QC)

In un sistema produttivo, ogni elemento ha una VARIABILITÀ (varianza

totale), data da diverse componenti:

Campionamento. Casuale, legata alle procedure di selezione.

o Prove di laboratorio. Casuale, legata alle procedure di laboratorio. incidono insieme fino al 50% sulla variabilità tot.

o Materiali. Variabilità intrinseca alla natura dei materiali.

o Costruzione. Aspetti procedurali della messa in opera.

o

Nei controlli QA e QC sono fondamentali:

- Precisione = variabilità di misure ripetute in condizioni controllate.

- Accuratezza = conformità del risultato rispetto al valore effettivo.

Vanno inoltre distinte 2 tipologie di grandezze statistiche:

- Grandezze campionarie, ottenute sulla base dei dati misurati.

- Grandezze sull’intera popolazione, stimate a partire da quelle campionarie

Slide gr.3 p.12-16 per grandezze statistiche campionarie e non: Media, Varianza, dev. standard, Escursione, coeff. di variazione, livello di confidenza.

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CRITERI DI CAMPIONAMENTO

È fondamentale estrarre dalla popolazione dei dati un campione che sia effettivamente rappresentativo, in modo che le

sue proprietà risultino estendibili all’intera popolazione. Il programma di campionamento riguarda frequenza delle prove,

ubicazione e dimensione dei campioni. I criteri di campionamento possono essere:

Discrezionali

o Sistematici es: carotaggio a distanze definite.

à

o Stratificati suddivisione del campione in parti omogenee

à

o Casuali (random) dal punto di vista statistico è quello più “rigoroso”, in quanto non privilegia alcuna categoria.

à

o

Generalmente si adottano dei compromessi, come un campionamento random stratificato: il lotto viene suddiviso in sub-

lotti di uguali dimensioni (stratificazione), all’interno dei quali il campionamento è casuale. Tale procedimento avviene

tramite definizione di coordinate cartesiane per ogni sub-lotto e generazione di sequenze casuali di numeri, moltiplicati

per le dimensioni trasversali del sub-lotto. NB: nella pratica in realtà si adottano riferimenti “discrezionali” sull’asse

à

della corsia, distribuendo le carote a distanze definite.

CONTROLLO STATISTICO DI PROCESSO

Le CARTE DI CONTROLLO sono uno strumento di registrazione attraverso cui si opera controllo sui processi, distinguendo

la variabilità casuale da quella non casuale (sistematica). Consistono in una sequenza di curve a distribuzione normale al

variare dei campioni testati, con i diversi lotti disposti sull’asse delle ascisse. Il processo è “in controllo” se risulta stabile

(ossia i parametri statistici sono costanti nel tempo). L’interpretazione di tali diagrammi può seguire diverse

dinamiche a seconda delle “distorsioni” nelle misure (fig. a lato).

Sulla carta sono individuabili 5 livelli caratteristici:

Valore obiettivo

o Limite di attenzione (inferiore e superiore)

o Limite di intervento (inferiore e superiore)

o

Le carte di controllo utilizzano generalmente due criteri per evidenziare il controllo

o meno sul processo:

1. Punto singolo al di fuori dei limiti di intervento. La variabilità può essere

ancora casuale, ossia “fisiologica” sulla misura.

2. Otto punti consecutivi sopra/sotto target. Allora, la variabilità non è più solo

casuale; c’è un problema nel processo che va individuato.

L’ACCETTAZIONE corrisponde ad una procedura di verifica dei requisiti: è compito della committenza, ossia del DL.

Anche in questo momento, ci si basa su considerazioni di tipo statistico. Si definiscono:

a) Indici di qualità definiti superiormente (Q ) e inferiormente (Q ) in funzione dei limiti sup. USL e inf. LSL, della

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media e della deviazione standard del campione testato: ;

() = () =

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b) Limiti di accettazione tolleranze sulla conformità dei materiali, definiti dal capitolato d’appalto (Percentage

à

Within Limits - PWL). Gli indici P e P sono valori tabellati (AASHTO): Alla definizione del

= ( + ) ∙ 100.

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PWL può seguire un fattore di aggiustamento del prezzo del prodotto in funzione della lavorazione (Pay Factor).

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CORPO STRADALE: RICHIAMI SULLE TERRE

CORPO STRADALE

Solido la cui sezione trasversale è delimitata dalla piattaforma stradale, inclusi gli elementi marginali, dal terreno originale

e dalle scarpate laterali. Si realizza tramite movimento di materia: apertura di trincee o costruzione di rilevati. La scelta

del profilo e delle pendenze dipende da:

- Caratteristiche geotecniche dei materiali

- Rispetto dei vincoli economici e ambientali, nonché inserimento ambientale dell’opera

Le sezioni in trincea vanno definite in modo da garantire la stabilità dell’ammasso roccioso, attraverso metodi di indagine

sulla stabilità dei versanti. I tratti in rilevato sono progettati e costruiti: il materiale è quindi scelto in fase progettuale.

TERRE: DEFINIZIONI E PROPRIETÀ

Il corpo stradale comporta movimento di materia. È necessario definire le caratteristiche fondamentali di ammassi di

terra, nonché i metodi di analisi dell’idoneità dei materiali all’applicazione stradale caratterizzazione.

à

A livello dimensionale, distinguiamo delle

frazioni granulometriche, con limiti