3° CONVEGNO NAZIONALE
SICUREZZA ED ESERCIZIO FERROVIARIO:
TECNOLOGIE E REGOLAMENTAZIONE PER LA COMPETIZIONE
Roma, 7 Giugno 2013
VALUTAZIONE DEL DEGRADO
DELLA SEDE FERROVIARIA IN
FUNZIONE DEL TRAFFICO
Dott. Ing. Laura Moretti
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Prof. Ing. Giuseppe Loprencipe
(Sapienza, Università di Roma)
(Sapienza, Università di Roma)
(Sapienza, Università di Roma)
SESSIONE PARALLELA E1
Facoltà Ingegneria – San Pietro in Vincoli
Funzioni del corpo stradale
• Ridurre le tensioni trasmesse al sottofondo ad un
livello compatibile con la sua capacità portante in
modo che il terreno non subisca deformazioni
eccessive
• Formare una struttura stabile nel tempo, regolare e
poco deformabile in grado di sopportare i carichi di
esercizio
• Garantire la sicurezza della circolazione mantenendo
costante la quota del piano del ferro
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Composizione del corpo stradale
•Il corpo stradale è formato da una successione di
strati costituiti da materiali di caratteristiche fisiche
e meccaniche diverse, a seconda della funzione che
tali strati assolvono all’interno della struttura e a
seconda del tipo di sollecitazione prevalente cui
sono sottoposti.
•Tale composizione deriva da valutazioni
multicriteria: ogni strato è costituito dal materiale
più idoneo a rispondere alle sollecitazioni indotte
dal traffico.
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Criteri decisionali
•COSTRUTTIVI
(materiali, tecniche di posa, velocità di esecuzione
dei lavori)
•STRUTTURALI
(carichi di esercizio, sollecitazioni termiche)
•PRESTAZIONALI (vita utile, livello di servizio, requisiti minimi
richiesti)
•MANUTENTIVI
(tipologia e impatto degli interventi)
•ECONOMICI
(costi di primo impianto e di manutenzione)
•GESTIONALI
(livello di operatività)
⇓
Adeguato livello di servizio nella vita utile
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Il corpo stradale
SOVRASTRUTTURA
FERROVIARIA
SEDE
STRADALE
CORPO
STRADALE
OPERA
D’ARTE
•Esempio di sede ferroviaria in una linea AV su sede
naturale
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Modelli di valutazione del degrado
del corpo stradale
CRITERI DI DIMENSIONAMENTO STRUTTURALE
⇓
•Fatica (materiali legati)
•Ormaiamento (materiali non legati)
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Dati di input
Materiali
Clima
Calcolo
tensioni e
deformazioni
Sottofondo
Traffico
Volume traffico
Incremento
dinamico
Caratteristiche
veicoli
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Caso di studio: variazione della mix
e incremento del traffico
Materiali
Modulo elastico (MPa)
35 cm
Coefficiente
di Poisson
Inverno
Primavera/Autunno
Estate
Sub-ballast
12 cm
0.35
6000
3000
700
Super compattato
30 cm
0.40
80
80
80
0.45
40
40
40
Ballast
Sottofondo
Traffico
Passe (kN)
Pruota (kN)
mix traffico0
mix traffico1
225
15.8
10%
10%
190
13.3
25%
40%
180
12.6
15%
20%
125
8.8
50%
30%
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Calcolo del numero di passaggi
congl. bit.
Inverno
Prim./Aut.
Estate
Passe
(kN)
225
190
180
125
225
190
180
125
225
190
180
125
εt
E
N0
1/N0
N1
1/N1
9.34E-05
7.78E-05
7.50E-05
5.09E-05
1.00E-04
8.36E-05
8.06E-05
5.47E-05
6.66E-05
5.55E-05
5.35E-05
3.63E-05
6000
6000
6000
6000
3000
3000
3000
3000
700
700
700
700
1.23E+07
2.25E+07
2.53E+07
9.08E+07
1.78E+07
3.21E+07
3.61E+07
1.29E+08
2.35E+08
4.28E+08
4.83E+08
1.73E+09
Σ 1/N0
2.03E-09
2.78E-09
1.48E-09
1.38E-09
2.81E-09
3.90E-09
2.07E-09
1.93E-09
1.07E-10
1.46E-10
7.77E-11
7.23E-11
1.88E-08
1.23E+07
2.25E+07
2.53E+07
9.08E+07
1.78E+07
3.21E+07
3.61E+07
1.29E+08
2.35E+08
4.28E+08
4.83E+08
1.73E+09
Σ 1/N1
2.03E-09
4.45E-09
1.97E-09
8.26E-10
2.81E-09
6.24E-09
2.77E-09
1.16E-09
1.07E-10
2.34E-10
1.04E-10
4.34E-11
2.27E-08
N0 5.32E+07
N1 4.40E+07
•legge di fatica dei conglomerati bituminosi
N=f1 εt-f2E-f3
•legge di ormaiamento dei materiali granulari
N=f4 εv-f5
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Analisi della vita utile
•Vita utile del sub-ballast
N0
5.32E+07
N1
4.40E+07
•Vita utile del supercompattato
N0
2.39E+06
N1
1.93E+06
⇓
120 treni/anno,0
N0,anni = 55
120 treni/anno,1
N1,anni = 44
132 treni/anno,1 (+10%)
N1,anni = 40 (-10%)
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Conclusioni
•Entrata in servizio di nuovi competitors
• Variazione input progettuali
• Conseguenze strutturali
• Interventi di manutenzione
• Costi diretti e indiretti per gestore e utenza
• Riduzione vita utile
⇓
• Definizione nuovo piano di manutenzione
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