Progetto di una sezione stradale tipo, Esercizi di Costruzioni Di Strade

Scarica Progetto di una sezione stradale tipo e più Esercizi in PDF di Costruzioni Di Strade solo su Docsity! Università degli Studi di Trieste Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile Corso di Costruzioni stradali Progetto di una sezione stradale tipo Professor Giulio Ossich Studente Nicola Cella Anno Accademico 2020/2021 Progetto di una sezione stradale tipo 2 Progetto di una sezione stradale tipo 5 è un fattore che tiene conto della crescita del traffico nel periodo di vita utile prevista definito dalla seguente relazione:  1    1  Per il caso in oggetto si è deciso di adottare una vita utile pari a 20 anni, considerando che per strade secondarie si ha un capitale di spesa iniziale limitato. I flussi di traffico sono stati distribuiti omogeneamente nei quattro periodi in cui si è suddiviso l’anno e così associati alle corrispondenti caratteristiche tenso-deformative degli strati legati a bitume. I risultati ottenuti sono riassunti nella tabella seguente. Tipo di veicolo 1 - Autocarri leggeri 14 - Autobus NVP per tipo di veicolo 5.377.952 1.344.488 NVP per periodo 1.344.488 336.122 NVP totali 6.722.440 3. Dati climatici La temperatura ha una forte influenza sulle prestazioni di una pavimentazione flessibile, andando ad incidere sul modulo degli strati legati. Per determinare la temperatura alle diverse profondità di una pavimentazione è necessario conoscere l’andamento della temperatura della superficie. In assenza di dati relativi alle condizioni climatiche del sito è possibile far riferimento ai valori riportati nella tabella seguente. Italia settentrionale Stagione Temperatura media dell’aria (°C) Inverno 5,03 Primavera 13,39 Estate 23,93 Autunno 15,03 4. Modello di distribuzione della temperatura In funzione della temperatura della superficie di una pavimentazione è possibile calcolare le temperature alle diverse profondità. I dati climatici sono stati utilizzati per la valutazione delle temperature caratteristiche degli strati in conglomerato bituminoso utilizzando la formulazione di Marchionna:   1,467  0,043 ∙   1,362  0,005 ∙  ∙  Progetto di una sezione stradale tipo 6 Dove  è la temperatura media alla profondità z;  è la temperatura media dell’aria;  è la profondità in centimetri. Le temperature ottenute per ciascuno strato sono riportate nella tabella seguente. [°C] Inverno Primavera Estate Autunno T aria 5,03 13,39 23,93 15,03 T usura   2,5 8,36 19,64 33,87 21,86 T binder   7,5 8,45 19,52 33,48 21,70 T base   14 8,57 19,37 32,99 21,49 5. Configurazione di progetto Al fine di eseguire la progettazione della sovrastruttura con una metodologia razionale è necessario ipotizzare una configurazione iniziale di tentativo. Si è quindi deciso di avvalersi delle soluzioni proposte all’interno del Catalogo delle Pavimentazioni Stradali redatto dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR). Le sovrastrutture sono catalogate in funzione dei seguenti elementi: • Tipologia di sovrastruttura; • Categoria della strada; • Numero di passaggi di veicoli commerciali; • Modulo resiliente del sottofondo. In base alle informazioni in possesso si è deciso di adottare la sovrastruttura N. 7F così composta: • Conglomerato bituminoso per strato di usura di 5 cm; • Conglomerato bituminoso per strato di collegamento (binder) di 5 cm; • Conglomerato bituminoso per strato di base di 8 cm; • Misto granulare non legato per strato di fondazione di 15 cm. 6. Caratteristiche dei materiali Per la valutazione della vita utile della sovrastruttura di progetto sono necessari i seguenti dati riguardanti le caratteristiche dei materiali: • Caratteristiche di portanza dei terreni di sottofondo di nuova realizzazione; • Caratteristiche tenso-deformative e di resistenza dei materiali impiegati per la realizzazione delle nuove sovrastrutture. Progetto di una sezione stradale tipo 7 6.1. Terreno di sottofondo Le caratteristiche di portanza del terreno di sottofondo delle nuove pavimentazioni su nuovo sedime sono state desunte dalle prescrizioni contenute nelle Norme tecniche di tipo prestazionale per capitolati speciali d’appalto del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti. A tal proposito si riporta la seguente tabella contenente i livelli minimi delle prestazioni richieste. Tabella 1.11 Criteri di qualità e requisiti per gli strati di rilevato e di sottofondo STRATO Tipo di Strada Grado d’addensamento % γs max di laboratorio Modulo di deformazione Md [N/mm2] ∆h [mm] Sottofondo1 Autostrade ed Extraubane principali ≥ 95 % AASHO Mod ≥ 50 < 2,5 Altre ≥ 100 % AASHO St. ≥ 40 < 3,0 Rilevato2 Autostrade ed Extraubane principali ≥ 92 % AASHO Mod ≥ 30 < 4,0 Altre ≥ 97 % AASHO St. ≥ 25 < 5,0 Per determinare il valore di progetto del modulo elastico si è fatto riferimento alle seguenti correlazioni tratte dal Catalogo delle Pavimentazioni Stradali del CNR:   !  10 " #$% #$%  0,20 " & Nei calcoli si è quindi assunto come valore di progetto un modulo resiliente pari a 80 MPa. Il corrispondente rapporto di Poisson è stato assunto pari a 0,40. 6.2. Fondazione in misto granulare non legato Le caratteristiche meccaniche del misto granulare sono state stimate facendo riferimento alla espressione di Heukelom e Klomp che, in virtù del comportamento non lineare dei materiali non legati, fa discendere il valore del modulo elastico del misto granulare dal suo spessore e dalle caratteristiche del terreno di sottofondo su cui è poggiato: '(  0,206 ∙ ℎ*,+, ∙ '- Dove '( è il modulo elastico del misto granulare non legato (MPa); '- è il modulo elastico del sottofondo (MPa); ℎ è lo spessore in millimetri dello strato in misto granulare. 1 In rilevato, nello strato superiore fino ad 1,0 m dal piano di sottofondo. 2 Strati posti a più di 1,00 m dal piano di posa della pavimentazione. Progetto di una sezione stradale tipo 10 Tabella 4.8 METODO MARSHALL Strato pavimentazione Condizioni di prova Unità di misura Base Binder Usura Costipamento 75 colpi x faccia Risultati richiesti Stabilità Marshall KN 8 10 11 Rigidezza Marshall KN/mm > 2,5 3–4,5 3–4,5 Vuoti residui (∗) % 4 – 7 4 – 6 3 – 6 Perdita di Stabilità Marshall dopo 15 giorni di immersione in acqua % ≤ 25 ≤ 25 ≤ 25 Resistenza a trazione indiretta a 25 °C N/mm2 > 0,7 Coefficiente di trazione indiretta a 25 °C N/mm2 > 70 (∗) La densità Marshall viene indicata nel seguito con DM Per tutte le miscele bituminose si è assunto un valore del rapporto di Poisson pari a 0,35. 6.3.1. Strato di base I valori utilizzati per il calcolo del modulo dinamico dello strato di base sono i seguenti. :  8 H Inverno Primavera Estate Autunno °F 47,42 66,86 91,38 70,68 (**  4% ?  7% 25 °#  70 JKK @  2,6423 ∙ 101 C0/L MA  1100 ND K7⁄ MP  2700 ND K7⁄ % J0 Q0RSKL  5% ?A  12% Inverno Primavera Estate Autunno 6- 1,161 0,917 0,524 0,862 6( 2086,167 3805,975 6573,994 4193,974 67 1,457 6+ 5,928 6, 1,750 Inverno Primavera Estate Autunno |' ∗ | (psi) 1448478 825810 334282 727487 |' ∗ | (MPa) 9980,013 5689,834 2303,204 5012,387 Progetto di una sezione stradale tipo 11 6.3.2. Strato di collegamento (binder) I valori utilizzati per il calcolo del modulo dinamico del binder sono i seguenti. :  8 H Inverno Primavera Estate Autunno °F 47,21 67,14 92,27 71,05 (**  4% ?  6% 25 °#  70 JKK @  2,6423 ∙ 101 C0/L MA  1100 ND K7⁄ MP  2700 ND K7⁄ % J0 Q0RSKL  5,5% ?A  14% Inverno Primavera Estate Autunno 6- 1,184 0,921 0,496 0,862 6( 2171,156 4021,061 7013,718 4439,726 67 1,492 6+ 6,521 6, 1,750 Inverno Primavera Estate Autunno |' ∗ | (psi) 1526203 833913 313674 727302 |' ∗ | (MPa) 10515,541 5745,662 2161,215 5011,108 6.3.3. Strato d’usura I valori utilizzati per il calcolo del modulo dinamico dello strato di usura sono i seguenti. :  8 H Inverno Primavera Estate Autunno °F 47,05 67,36 92,96 71,34 (**  6% ?  6% 25 °#  70 JKK @  2,6423 ∙ 101 C0/L MA  1100 ND K7⁄ MP  2700 ND K7⁄ % J0 Q0RSKL  5,8% Progetto di una sezione stradale tipo 12 ?A  14% Inverno Primavera Estate Autunno 6- 1,218 0,943 0,497 0,881 6( 2216,324 4152,495 7296,956 4591,741 67 1,532 6+ 6,876 6, 1,750 Inverno Primavera Estate Autunno |' ∗ | (psi) 1650695 876868 313872 759640 |' ∗ | (MPa) 11373,288 6041,623 2162,577 5233,919 7. Modello strutturale Il primo passo per la progettazione della sovrastruttura con una metodologia razionale consiste nella valutazione della risposta strutturale. Il modello strutturale impiegato per il calcolo delle tensioni e deformazioni nella pavimentazione è quello del multistrato elastico elaborato inizialmente da Burmister. Le ipotesi alla base di questa teoria sono: • Strati omogenei e isotropi caratterizzati da un comportamento elastico lineare; • Strati di estensione infinita e spessore finito, ad eccezione dell’ultimo che presenta spessore infinito; • Peso del materiale trascurabile; • Carico esterno uniformemente applicato su una superficie circolare; • Condizione di continuità tra uno strato e l’altro. Per agevolare la risoluzione del modello ci si è avvalso dell’utilizzo di WinJULEA, software che consente un’analisi tensionale in qualsiasi punto della pavimentazione con carichi uniformemente distribuiti su impronte circolari. I carichi applicati derivano dalle tipologie di veicoli transitanti sulla categoria di strada in oggetto, ossia urbana di quartiere. 1 - Autocarri leggeri 14 - Autobus Numero di assi 2 2 Carico per asse [kN] 10 20 40 80 Carico per ruota [kN] 5 10 20 40 Pressione [kPa] 800 800 Area impronta circolare [m2] 0,00625 0,0125 0,025 0,05 Nella definizione dei carichi si è cautelativamente adottata come pressione agente sulla superficie della pavimentazione quella massima di gonfiaggio dei pneumatici. Progetto di una sezione stradale tipo 15 Mentre per l’ormaiamento si hanno i seguenti valori. 5 N
10 N
20 N
40 N
Inverno 0,000003 0,000056 0,000294 0,005710 0,01 Primavera 0,000014 0,000291 0,001489 0,028178 0,03 Estate 0,000152 0,003201 0,015905 0,285189 0,30 Autunno 0,000019 0,000415 0,002117 0,039795 0,04 0,38 Sulla base dei calcoli effettuati la sovrastruttura di progetto risulta verificata in quanto la vita utile di calcolo risulta superiore alla vita di progetto. 11. Barriere di sicurezza stradale Le barriere di sicurezza stradale e gli altri dispositivi di ritenuta sono posti in opera essenzialmente al fine di realizzare per gli utenti della strada, e per gli esterni eventualmente presenti, accettabili condizioni di sicurezza in rapporto alla configurazione della strada, garantendo, entro certi limiti, il contenimento dei veicoli che dovessero tendere alla fuoriuscita dalla carreggiata stradale. Le barriere di sicurezza stradale e gli altri dispositivi di ritenuta devono quindi essere idonei ad assorbire parte dell'energia di cui è dotato il veicolo in movimento, limitando contemporaneamente gli effetti d'urto sui passeggeri. Le zone in cui prevedere l’installazione delle protezioni stradali sono state identificate basandosi su quanto riportato nel D.M. 21.06.2004 - Istruzioni tecniche per la progettazione, l'omologazione e l'impiego dei dispositivi di ritenuta nelle costruzioni stradali. A tal proposito si riporta un estratto dell’articolo 3, Individuazione delle zone da proteggere. “Il margine laterale stradale nelle sezioni in rilevato dove il dislivello tra il colmo dell'arginello ed il piano di campagna è maggiore o uguale a 1 m; la protezione è necessaria per tutte le scarpate aventi pendenza maggiore o uguale a 2/3.” Vista la configurazione geometrica del corpo stradale è necessario predisporre delle barriere di bordo laterale. La scelta dei dispositivi di sicurezza è stata eseguita, secondo quanto prescritto dal D.M. 21 giugno 2004, tenendo conto della loro destinazione ed ubicazione, del tipo e delle caratteristiche della strada e di quelle del traffico che la interesserà. Le prescrizioni del sopracitato decreto sono riassunte nella seguente tabella. Progetto di una sezione stradale tipo 16 Tipo di strada Traffico Barriere spartitraffico Barriere bordo laterale Barriere bordo ponte Autostrade (A) e strade extraurbane principali (B) I H2 H1 H2 II H3 H2 H3 III H3-H4 H2-H3 H3-H4 Strade extraurbane secondarie (C) e Strade urbane di scorrimento (D) I H1 N2 H2 II H2 H1 H2 III H2 H2 H3 Strade urbane di quartiere (E) e Strade locali (F) I N2 N1 H2 II H1 N2 H2 III H1 H1 H2 Il tipo di traffico viene determinato sulla base dei volumi di traffico e della prevalenza dei mezzi che lo compongono secondo lo schema seguente. Traffico tipo TGM % veicoli pesanti (massa > 3000 kg) I < 1000 Qualsiasi I > 1000 < 5% II > 1000 > 5% - <15% III > 1000 > 15% Sulla base dei dati di traffico in possesso, si desume che la nuova infrastruttura ricade nel Traffico tipo II. Trattandosi di strada urbana di quartiere (E) si ha che la protezione minima da applicare prevede l’installazione di barriere di classe N1. Si prescrive, inoltre, l’utilizzo di barriere aventi le seguenti caratteristiche: • Indice di severità A (cde _ 1,0 e He? _ 33 NK/ℎ); • Classe di larghezza operativa W5 (g _ 1,7 K); • Barriere metalliche a fasce e paletti infissi. 12. Computo metrico estimativo Il seguente computo metrico estimativo è stato realizzato considerando uno sviluppo continuo di cento metri e utilizzando, in ordine di consultazione, i seguenti prezzari regionali: • Prezzario regionale dei lavori pubblici - Friuli-Venezia Giulia - Anno 2020; • Prezzario regionale dei lavori pubblici - Veneto - Anno 2019; • Prezzario regionale dei lavori pubblici - Lombardia - Anno 2020. Progetto di una sezione stradale tipo 17 N° Codice Descrizione Dimensioni Quantità U.M. Prezzo unit. Totale 1 F.03.02.00 SCAVO DI SBANCAMENTO CON MEZZI MECCANICI Scavo di sbancamento eseguito con mezzi meccanici in materie di qualsiasi natura e consistenza per: • Apertura di sede stradale, piazzole, opere accessorie e relativo cassonetto; • La bonifica del piano di posa dei rilevati; • La formazione di cunette, fossi e canali; Nel presente magistero sono pure compensati: • La preventiva ricerca ed individuazione di servizi sotterranei esistenti; • La rimozione preventiva della terra vegetale (scotico); • Il taglio di alberi e cespugli, l'estirpazione di ceppaie ed il loro carico e trasporto a rifiuto (smacchiamento); • Il carico ed allontanamento dal cantiere del materiale idoneo in eccedenza; • Il carico, trasporto a rifiuto del materiale non ritenuto idoneo dalla D.L.; • L'esaurimento a gravità dell'acqua; • L’eventuale segnalazione diurna e notturna degli scavi. 22,6 m * 0,4 m * 100 m 904 mc 6,97 € 6.300,88 € 2 F.04.05.00 MATERIALI PROVENIENTI DA CAVE DI PRESTITO PER LA FORMAZIONE DI RILEVATI, COMPATTATO IN OPERA Fornitura e posa di materiali idonei provenienti da cave di prestito, appartenenti al gruppo A1 a, compreso la cavatura, l'indennità di cava, il carico, il trasporto con qualsiasi distanza stradale, lo scarico del materiale, la stesa e compattazione e tutti gli altri oneri indicati nelle Norme Tecniche. 25,7 mq*100 m 2570 mc 22,20 € 57.054,00 € 3 F.04.06.b TERRA VEGETALE NATURALE PROVENIENTE DA CAVE DI PRESTITO SELEZIONATA Fornitura e posa di terra vegetale da porre sui rilevati, proveniente da cave di prestito compreso la cavatura, l'indennità di cava, il carico, il trasporto con qualsiasi distanza stradale, lo scarico del materiale e tutti gli altri oneri indicati nelle Norme Tecniche. 1 mq * 100 m*2 200 mc 25,75 € 5.150,00 € 4 12.1.CP1.01.A STRATO DI FONDAZIONE (15 cm) Esecuzione di fondazione stradale mediante fornitura e posa in opera di materiali misti granulari vagliati, costituiti da ghiaia, detrito e frantumato arido provenienti da cave di prestito o alvei di torrente, compresa la pulizia e sistemazione del fondo, l'indennità di cava, il carico, trasporto e lo scarico a piè d'opera, le correzioni granulometriche e stabilizzazioni, la stesura e compattazione per strati di 30 cm massimi, la sagomatura, profilatura dei cigli e delle scarpate, la compattazione con adeguati mezzi meccanici sino al raggiungimento del costipamento pari a 95% della densità massima AASHTO. 15 m * 0,15 m * 100 m 225 mc 31,83 € 7.161,75 € 5 F.13.09.a STRATO DI BASE (8 cm) Fornitura e posa in opera di conglomerato bituminoso per la formazione dello strato di base rispondente alle specifiche tecniche e prestazionali indicate nelle Norme Tecniche di Capitolato. 12,8 m*100 m 1280 mq 10,78 € 13.798,40 € 6 F.13.10.a STRATO DI COLLEGAMENTO (5 cm) 12,6 m*100 m 1260 mq 7,76 € 9.777,60 €