Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma
SEMINARI DI FORMAZIONE CONTINUA SULLE INFRASTRUTTURE (DPR n.137/2012)
In collaborazione con
2° seminario - 2 marzo 2015
Le pavimentazioni stradali ed aeroportuali e loro manutenzione
Pavimentazioni rigide e modulari
Prof. Ing. Paola di Mascio
Sapienza - Università Roma
Sale Corsi - Ordine degi Ingegneri della Provincia di Roma
Piazza della Repubblica 59 - ROMA
Prof. Ing. Paola Di Mascio
2° seminario - 2 marzo 2015
Le pavimentazioni stradali ed areoportuali e loro manutenzione
Pavimentazioni rigide e modulari
Contenuti
Pavimentazioni rigide
Pavimentazioni ad elementi modulari
Prof. Ing. Paola Di Mascio
TIPOLOGIA DI PAVIMENTAZIONI IN CALCESTRUZZO
Prof. Ing. Paola Di Mascio
I GIUNTI DELLE PAVIMENTAZIONI IN CALCESTRUZZO
Ferri di legatura
Barre di
compartecipazione
Giunti
longitudinali
Giunti trasversali
Prof. Ing. Paola Di Mascio
I GIUNTI DELLE PAVIMENTAZIONI IN CALCESTRUZZO
giunto di contrazione
trasversale
giunto di contrazione
longitudinale
Prof. Ing. Paola Di Mascio
I GIUNTI DELLE PAVIMENTAZIONI IN CALCESTRUZZO
giunto di costruzione trasversale
Esempi di giunti di costruzione longitudinalI
Prof. Ing. Paola Di Mascio
I GIUNTI DELLE PAVIMENTAZIONI IN CALCESTRUZZO
giunto di dilatazione
Esempi di geometria e sigillatura dei giunti
Prof. Ing. Paola Di Mascio
L’ESPERIENZA INTERNAZIONALE
Stato
Pavimentazioni stradali in calcestruzzo
USA
Austria
Belgio
Québec
Olanda
30% autostrade interstatali
60% strade ad alto scorrimento
40% autostrade
4% strade (75% traffico)
4% autostrade (38% traffico)
Prof. Ing. Paola Di Mascio
L’ESPERIENZA ITALIANA
2
Migliaia m
Estensione delle pavimentazioni in calcestruzzo in Italia
Estensione
nuove pavimentazioni in calcestruzzo
800
700
600
500
400
300
200
100
0
1908 1916 1924 1932 1940 1948 1956 1964 1972 1980 1988 1996
Prof. Ing. Paola Di Mascio
LE REALIZZAZIONI ITALIANE
• E45 tratto presso Todi (1985)
• Bretella Fiano-S.Cesareo collegamento tra A1 e A24 (1988)
• A12 terza corsia Roma-Civitavecchia (1989-1991)
• A1 terza corsia tratto Bologna-Modena (1992-1994)
• Strada sperimentale di Monselice (PD) (1992)
• Strada del carcere dell’Asinara (1994)
• Galleria Laives Bolzano (2013)
• Gallerie Quadrilatero Umbria-Marche (2014)
Prof. Ing. Paola Di Mascio
UN CASO DI ECCELLENZA
Bretella Fiano Romano - San Cesareo
tratto di collegamento tra le autostrade A1 e A24
PCP
Pavimentazione
Composita
Polifunzionale
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Nazione
Le
applicazioni
in galleria
Austria
Titolo
RVS 09.01.23 - Innenausbau
Tunnel, Òsterreichische
Forschungsgesellschaft
Strasse - Schiene – Verkehr.
Note
L’uso della pavimentazione in calcestruzzo è
consigliato in galleria, ma non è obbligatorio. Il
conglomerato
bituminoso
chiuso
sotto
specifiche condizioni di progettazione della
miscela. L’uso del conglomerato bituminoso
drenante non è ammesso.
Germania
All’interno delle gallerie devono essere usati
solo materiali da costruzione di classe A delle
norme DIN 4102. La classe di costruzione deve
Zusätzliche Technische
essere verificata da prove effettuate in un
laboratorio riconosciuto … Non possono essere
Vertragsbedingungen und
Richtlinien für Ingenieurbauten - impiegati materiali che, sotto l’effetto del fuoco,
rilascino sostanze pericolose per le persone e
ZTV-ING), Part 5, Tunnel
construction) (ZTV-ING Teil 5,
l’infrastruttura.
Secondo le norme DIN, i calcestruzzi cementizi
2007)
appartengono alla classe A, mentre i
conglomerati bituminosi appartengono alla
classe di costruzione B2.
Slovenia
Uredba o tehničnih normativih
in pogojih za projektiranje
cestnih predorov v Republiki
Sloveniji. [Regolamento sulle
norme tecniche e progettuali
delle gallerie stradali in
Slovenia]
Per motivi di sicurezza e luminosità, nelle
gallerie di nuova costruzione e in caso di
manutenzione straordinaria delle gallerie
esistenti,
devono
essere
realizzate
pavimentazioni in calcestruzzo. Sono ammesse
deroghe purché sia dimostrato un adeguato
livello di sicurezza.
Spagna
REAL DECRETO 635/2006, de
26 de mayo, sobre requisitos
mínimos de seguridad en los
túneles de carreteras del
Estado.
Salvo giustificati motivi, nelle gallerie di
lunghezza superiore a 1000 metri verrà utilizzata
una pavimentazione in calcestruzzo con additivi
coloranti per fornire un sufficiente contrasto
con la segnaletica orizzontale (punto 2.3.1,
ANEXO I Medidas de seguridad a que se refiere
el artículo 4)
Resistenza al fuoco
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Le applicazioni in galleria
• Il colore chiaro della superficie migliora la visibilità degli utenti
• La ridotta manutenzione riduce la chiusura della galleria per la
presenza dei cantieri
• Le caratteristiche superficiali di regolarità ed aderenza della
pavimentazione in calcestruzzo mantengono valori accettabili per
molti anni
• Il coefficiente di riflessione della luce del calcestruzzo permette una
rilevante riduzione dell’illuminazione, con la conseguente riduzione
del consumo di energia e dei costi di installazione e manutenzione
delle lampade (circa il 30%).
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Le applicazioni in galleria
Pavimentazione con doppio strato di
calcestruzzo:
strato superiore di 6 cm costituito da
aggregati duri e tenaci, necessari ad
ottenere la tessitura superficiale
mediante esposizione degli aggregati
e lo strato inferiore di 14 cm.
Giunti trasversali ogni 5 m
lunghezza galleria =2.858 m
variante S.S. 12 Bronzolo-Bolzano
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Le applicazioni in galleria
Quadrilatero Marche - Umbria
SS 77 della Val di Chienti, maxilotto 1 fra Foligno (Umbria) e Civitanova
Marche (Marche)
13 viadotti e 13 gallerie
10 gallerie da oltre un chilometro di lunghezza
Pavimentazione in calcestruzzo: 40 km e 300000 m2
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Campi di applicazione
Aeroporti
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Campi di applicazione
Autostrade
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Campi di applicazione
In ambito
urbano
Denver, Colorado
(USA)
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Campi di applicazione
Piste
ciclabili
Percorsi
pedonali
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Campi di applicazione
NASTRI IN CALCESTRUZZO
PER STRADE RURALI
Prof. Ing. Paola Di Mascio
CAUSE DI INSUCCESSO IN ITALIA
• Difficoltà tecniche di esecuzione
• Inesperienza
• Assenza di normative specifiche
• Costo iniziale elevato
• Esperienze negative
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PROBLEMATICHE TECNICHE
CARATTERISTICHE FUNZIONALI
RUMOROSITÀ
ADERENZA
Tessitura ottenuta tramite il trascinamento
longitudinale di una tela grezza ruvida
inumidita
Tessitura ottenuta
tramite il trascinamento di una scopa
esposizione degli aggregati
Striatura mediante sistemi di incisione metallica
CARATTERISTICHE STRUTTURALI
GIUNTI
Giunto di
contrazione
DIFFICOLTÀ COSTRUTTIVE
Prof. Ing. Paola Di Mascio
SOSTENIBILITÀ DELLE PAVIMENTAZIONI IN
CALCESTRUZZO
ASPETTO ECONOMICO
STABILITÀ DEL PREZZO
COSTO COMPLESSIVO
ANALISI COSTI-BENEFICI
COSTI DI ILLUMINAZIONE
ASPETTO AMBIENTALE
USO DI SCARTI INDUSTRIALI
RICICLAGGIO DI MATERIALI STRADALI
RIDUZIONE DEI CONSUMI E DELLE EMISSIONI
RIDUZIONE DEL RISCALDAMENTO URBANO
ASPETTO TECNICO
DURABILITÀ-RIDOTTA MANUTENZIONE
REGOLARITÀ SUPERFICIALE
RIDUZIONE DEI VOLUMI DI MATERIALE IMPIEGATO
SICUREZZA IN GALLERIA
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Linee guida per la redazione di un capitolato prestazionale
per pavimentazioni stradali in calcestruzzo
•
•
•
•
•
Tipologie JPCP, CRCP e PCP
Riferimenti normativi
Contenuti normativi
Requisiti tecnici e prestazionali
Realizzazione della
pavimentazione
• Prove iniziali, di conformità e di
accettazione
http://www.federbeton.it/Pubblicazioni/Lineeguida/LineeguidaAIPCRperlaredazionediuncapitolatoprestazionaleperpavimentazionistradaliincalcestruzzo.aspx
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Costi di costruzione e manutenzione di
pavimentazioni stradali
• Tipologie esaminate
–
–
–
–
Pavimentazioni rigide (JPCP e CRCP)
Pavimentazioni composite (PCP)
Pavimentazioni FLESSIBILI
Pavimentazioni SEMIRIGIDE
• Vita utile di progetto 30 anni
• Portanza del sottofondo: Mr 90 MPa
• Condizioni di traffico
– Caso 1: autostrada extraurbana 45 milioni passaggi
– Caso 2: strada extraurbana locale 4 milioni passaggi
http://www.federbeton.it/Portals/3/Documenti/Pubblici/Pubblicazioni/Approfondimenti_sulle_pavimentazioni_in_calcestruzzo.pdf
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Costi e ffe ttiv i
250.00
150.00
Calcestruzzo 27 cm
armatura longitudinale Φ 20/16 cm
armatura trasversale Φ 12/60 cm
€/m2
CRCP
200.00
100.00
CRCP_1
JPCP_1
50.00
Base in misto cementato 15 cm
s emirigida_1
PCP_1
0.00
PCP
Fondazione in misto granulare non
legato 15 cm
0
5
10
15
20
25
30
anno esercizio
Conglomerato bituminoso drenante 4 cm
Calcestruzzo 27 cm
armatura longitudinale Φ 20/16 cm
armatura trasversale Φ 12/60 cm
Base in misto cementato 15 cm
Calcestruzzo 27 cm
Base in misto cementato 15 cm
Fondazione in misto granulare non
legato 15 cm
Semirigida
JPCP
Fondazione in misto granulare non legato
15 cm
Usura drenante 6 cm
Binder 7 cm
Base in c. bit. 17 cm
Fondazione in m. c. 30 cm
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Il progetto delle pavimentazioni rigide
Teoria delle lastre sottili
  4
 4
 4 
D  4  2 2 2  4   q  k
y x
y 
 x
D
Eh3
12 1   2


: rigidità flessionale della lastra
H : spessore della lastra
E : modulo elastico del calcestruzzo
 : coefficiente di Poisson
q : carico uniformemente ripartito
k : modulo di reazione del piano di posa
w: abbassamento in un generico punto della lastra
Prof. Ing. Paola Di Mascio
FORMULE DI WESTERGAARD
massima tensione di trazione sulla faccia inferiore della lastra
P
h2
•
carico applicato al centro
 c  0.2751   
•
carico applicato al bordo
 b  0.5291  0.54 
•
carico applicato all’angolo
a 
3 P   a 2 
1 
h 2   l 

0.6


l
 4 log10  b   1.069
 


P
h2


l
4 log10  b   0.359
 






P : carico totale trasmesso attraverso l’area di contatto;
h : spessore della lastra
a : raggio della superficie di impronta supposta circolare;
E : modulo elastico del calcestruzzo;
b  1.6a 2  h 2  0.675 h se a  1.724h
K : modulo di reazione del piano di posa;
ba
se a  1.724h
 : coefficiente di Poisson.
l : raggio di rigidità relativa
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Deformazione termica
variazione termica stagionale
Variazione termica giornaliera
estate: la dilatazione impedita
delle lastre produce uno stato
•T/2
di sollecitazione di
•asse
neutro
compressione
•T/2
Teoria di Eisenmann
inverno: la pavimentazione
tende a contrarsi e nel
calcestruzzo si sviluppano
sollecitazioni di trazione dovute
all’attrito sul piano di posa
Prof. Ing. Paola Di Mascio
ELEMENTI FINITI
B777
B757
Prof. Ing. Paola Di Mascio
ELEMENTI FINITI
•ILLI-PAVE (Università dell’Illinois)
•GT-PAVE (Università dell’Illinois)
•3D-FEM (FAA)
•CAPA-3D (Università di Delft)
•WESLIQID (USA Corp of Engineering)
•WESLAYER (USA Corp of Engineering)
Prof. Ing. Paola Di Mascio
FAARFIELD Rigid Pavement Design
Un modello 3D agli
elementi finiti calcola
le tensioni nella lastra
di calcestruzzo.
Il carico è posizionato
al bordo delle lastre
Dati di input :
•
•
•
•
•
Resistenza flessionale del cls
Modulo del sottofondo
Vita utile
Caratteristiche dei materiali
Dati di traffico
Il programma calcola solo lo spessore della lastra.
Prof. Ing. Paola Di Mascio
2° seminario - 2 marzo 2015
Le pavimentazioni stradali ed areoportuali e loro manutenzione
Pavimentazioni rigide e modulari
Contenuti
Pavimentazioni rigide
Pavimentazioni ad elementi modulari
Prof. Ing. Paola Di Mascio
L’EREDITÀ ROMANA
MARGINEM
PAVIMENTUM O SUMMA CRUSTA
MARGINEM
NUCLEUS
NUCLEUS
RUDUS
STATUMEN
Elementi
modulari
ELEMENTI MODULARI
LETTO DI SABBIA
Letto di posa:
sabbia
malta di cemento
SABBIA
BASE
FONDAZIONE
misto granulare
FONDAZIONE
BASE:
materiali legati a cemento
misto granulare
Sottofondo
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI AD ELEMENTI MODULARI
Tipi di pavimentazioni ad elementi modulari
• blocchi di pietra di varie dimensioni
• masselli in calcestruzzo.
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI AD ELEMENTI MODULARI
pavimentazioni in blocchi di pietra
• Ciottolati elementi più o meno grossi di forma tondeggiante
• Lastricati blocchi di pietra a forma parallelepipeda con due
dimensioni più sviluppate rispetto alla terza (che costituisce lo
spessore del lastricato)
• Selciati blocchetti di dimensioni inferiori a quelli impiegati per i
lastricati.
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI IN BLOCCHI DI PIETRA
CIOTTOLATI
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI IN BLOCCHI DI PIETRA
LASTRICATI
I materiali più
impiegati sono il
porfido, il basalto,
il granito ed i
calcari compatti.
Spessore = 15-18 cm
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI IN BLOCCHI DI PIETRA
SELCIATI
Prof. Ing. Paola Di Mascio
MASSELLI AUTOBLOCCANTI DI CALCESTRUZZO
Il massello è un “prodotto di
calcestruzzo eseguito in monostrato o
pluristrato caratterizzato da un basso
rapporto tra lati e spessore (entro poche
unità), movibilità a mano e destinato a
costituire strato di rivestimento di
pavimentazioni ad uso pedonale e/o
veicolare”
(Norma UNI 9065:1991 e successive modifiche)
lati /spessore = 4
Norma UNI EN 1338:2004 “Masselli di calcestruzzo
per pavimentazione - Requisiti e metodi di prova”
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI IN MASSELLI DI CALCESTRUZZO
masselli ad incastro orizzontale
• dimensione massima in pianta =225 mm
• peso ≤ 4,5 kg (possono quindi essere facilmente
maneggiati con una sola mano)
• spessori = 60, 80, 100 e 120 mm (raramente
spessori < 50 mm e > 150 mm)
masselli ad incastro verticale
• dimensione massima in pianta =250 - 300 mm
• peso >4,5 kg
• spessori > 100 mm
masselli forati
•
•
lunghezza = 250 ÷ 500 mm
larghezza = 170 ÷ 350 mm.
griglie forate
• dimensioni = 600x400 mm o 610x610 mm
• spessori = 80 ÷ 150 mm
• peso = 27 ÷ 40 kg
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI IN MASSELLI DI CALCESTRUZZO
Composizione dei masselli
Disposizione dei masselli e senso di marcia del percorso ciclabile
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI IN MASSELLI DI CALCESTRUZZO
Spessori dei masselli • percorsi pedonali e strade a traffico leggero = 50 - 60 mm
• strade a traffico pesante = 80 o 100 mm
letto di posa dei masselli = 20 ÷ 50 mm (generalmente 30 mm dopo compattazione)
Prof. Ing. Paola Di Mascio
MASSELLI AUTOBLOCCANTI DI CALCESTRUZZO
Esempio di
terminal
container
stoccaggio container
Prof. Ing. Paola Di Mascio
PAVIMENTAZIONI INDUSTRIALI
Prof. Ing. Paola Di Mascio
MASSELLI AUTOBLOCCANTI DI CALCESTRUZZO
COSTRUZIONE
Prof. Ing. Paola Di Mascio
MASSELLI AUTOBLOCCANTI DI CALCESTRUZZO
MANUTENZIONE
Repair with
old
concrete
blocks
View surface after repair
CONCRETE BLOCK PAVEMENTS IN THE PORT OF ROTTERDAM, Mahesh Moenielal, 8th International Conference on Concrete Block Paving,
November 6-8, 2006 San Francisco, California USA
Prof. Ing. Paola Di Mascio
MASSELLI AUTOBLOCCANTI DI CALCESTRUZZO
Masselli permeabili all’acqua nel
terminale per container di
Howland Cook, New York, USA
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Aree portuali e tipologie di carico
•Viabilità di accesso e interna →Traffico stradale promiscuo
•Parcheggi per veicoli pesanti →Carichi statici pesanti e/o concentrati
•Aree di movimentazione
→Mezzi portuali a guida libera o vincolata
•Aree per lo stoccaggio
→Carichi concentrati
•Parcheggi per veicoli leggeri →Carichi leggeri statici
•Aree pedonali
→Carichi trascurabili
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Pavimentazioni portuali
Paola Di Mascio, Giuseppe Loprencipe, Laura Moretti - Criteri di scelta delle pavimentazioni portuali - PORTI & NAVIGAZIONE: Sostenibilità e
sicurezza nel trasporto marittimo, Atti del 1° Convegno Nazionale, Roma, 23 maggio 2012
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Pavimentazioni portuali
Resistenza ad elevati
carichi statici
Capacità di ripartizione
dei carichi verticali
Comportamento in
presenza di cedimenti
differenziali
Pavimentazione in calcestruzzo
Elevata
Ottima
Scarso
Pavimentazione in masselli
Elevata
Buona
Elevato
Resistenza
superficiale
Procedure di
manutenzione
Costo di
costruzione
Pavimentazione in calcestruzzo
Elevata
Difficoltose
Elevato
Pavimentazione in masselli
Elevata
Semplici
Intermedio
Tipo di pavimentazione
Tipo di pavimentazione
Paola Di Mascio, Giuseppe Loprencipe, Laura Moretti - Criteri di scelta delle pavimentazioni portuali - PORTI & NAVIGAZIONE: Sostenibilità e
sicurezza nel trasporto marittimo, Atti del 1° Convegno Nazionale, Roma, 23 maggio 2012
Prof. Ing. Paola Di Mascio
DIMENSIONAMENTO DEI MASSELLI AUTOBLOCCANTI
DI CALCESTRUZZO
 metodi semiempirici:
B.P.A. (British Port Association)
A.A.S.H.T.O. (American Association of State
Highway and Transportation Officials)
 metodi razionali:
multistrato elastico
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Catalogo per il dimensionamento di pavimentazioni in masselli autobloccanti in
calcestruzzo in ambito urbano (Progetto Ulisse – AITEC, ASSOBETON, ATECAP)
Sovrastrutture di tipo flessibile
Sovrastrutture di tipo semirigido
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Catalogo per il dimensionamento di pavimentazioni in masselli autobloccanti in
calcestruzzo in ambito urbano (Progetto Ulisse – AITEC, ASSOBETON, ATECAP)
Classificazione del traffico
Classificazione della portanza del sottofondo
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Catalogo per il dimensionamento di
pavimentazioni in masselli
autobloccanti in calcestruzzo in
ambito urbano (Progetto Ulisse – AITEC,
ASSOBETON, ATECAP)
Scelta dello spessore del massello
e dello schema di posa in opera
Prof. Ing. Paola Di Mascio
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma
SEMINARI DI FORMAZIONE CONTINUA SULLE INFRASTRUTTURE (DPR n.137/2012)
In collaborazione con
2° seminario - 2 marzo 2015
Le pavimentazioni stradali ed aeroportuali e loro manutenzione
rigide eATTENZIONE
modulari
GRAZIEPavimentazioni
PER LA CORTESE
!
Prof. Ing. Paola di Mascio
Sapienza - Università Roma
Sale Corsi - Ordine degi Ingegneri della Provincia di Roma
Piazza della Repubblica 59 - ROMA
Prof. Ing. Paola Di Mascio