Dispensa generale per la selezione di ispettore di

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S.p.A. AUTOVIE VENETE
Selezione per ispettore di cantiere jr.
Giugno 2012
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1 NORME TECNICHE DELLA SEGNALETICA STRADALE (vedi dispensa
allegata) ........................................................................................................................ 2 2 IL CALCESTRUZZO ........................................................................................... 2 Introduzione .............................................................................................................. 2 2.1 Composizione del cls ................................................................................... 3 2.1.1 Il Cemento ................................................................................................ 4 2.1.2 Gli aggregati ............................................................................................. 6 2.1.3 L’acqua..................................................................................................... 7 2.2 Resistenza caratteristica del calcestruzzo .................................................... 8 2.3 Fattori che influenzano la resistenza del calcestruzzo ................................. 9 2.3.1 Quantità di cemento ................................................................................. 9 2.3.2 Gli inerti ................................................................................................... 9 2.3.3 Il rapporto acqua/cemento ...................................................................... 10 2.3.4 Le condizioni ambientali ........................................................................ 10 2.4 Classi di esposizione e durabilita’ .............................................................. 13 2.5 Acciai da cemento armato .......................................................................... 15 2.6 Principali prove sul calcestruzzo................................................................ 15 2.6.1 Compressione ......................................................................................... 15 2.6.2 Prova non distruttiva su calcestruzzo ..................................................... 15 2.6.3 Flessione................................................................................................. 15 2.6.4 Trazione indiretta, comunemente detta " Brasiliana " ........................... 16 2.6.5 Prelievo di campioni di calcestruzzo indurito ........................................ 16 2.6.6 Controlli sclerometrici su calcestruzzo in opera .................................... 16 2.6.7 Prelievo di campioni di calcestruzzo fresco in cantiere ......................... 16 2.6.8 Prova “Milano” ..................................................................................... 16 2.6.9 Misura della consistenza di un calcestruzzo (Slump-Test) .................... 16 2.6.10 Bleeding ............................................................................................. 16 2.6.11 Determinazione dei ritiro idraulico .................................................... 17 2.6.12 Pull – out ............................................................................................ 17 3 ALTO RENDIMENTO ....................................................................................... 18 3.1 Indagini stratigrafiche: Ground Penetrating Radar (G.P.R.) ...................... 18 3.2 Determinazione della portanza: Falling Weight Deflectometer (F.W.D.) . 19 3.3 Rilevazione della regolarità della pavimentazione: A.P.L. e C.L.P. .......... 20 3.3.1 Longitudinal Profile Analyser (A.P.L.) ................................................. 21 3.3.2 Class 1 Laser Profilometer (C.L.P.) ....................................................... 22 3.4 S.C.R.I.M.TEX .......................................................................................... 23 3.4.1 Caratteristiche dello SCRIM .................................................................. 23 3.4.2 Il Macrotexture Laser ............................................................................. 24 3.5 Visibilità della segnaletica orizzontale: Ecodyn ........................................ 24 4 NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI (D.M. Infrastrutture
14/01/2008 Circolare 02.02.2009 n°617/C.S.LL.PP.) ............................................... 26 5 SICUREZZA (D.Lgs 81/08) ............................................................................... 26 6 NORME GENERALI DI SICUREZZA PER L’ESECUZIONE DI LAVORI IN
AUTOSTRADA (vedere dispensa allegata) .............................................................. 26 7 D.P.R. 207/2010 - TITOLI VIII e IX .................................................................. 26 S.p.A. AUTOVIE VENETE
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1 NORME TECNICHE DELLA SEGNALETICA
STRADALE (vedi dispensa allegata)
2 IL CALCESTRUZZO
Introduzione
Il notevole pregio riconosciuto al calcestruzzo dai suoi primi utilizzatori era la
possibilità di ottenere rocce artificiali di qualsivoglia forma.
Nella tecnica edilizia romana fu inventato e adoperato per la prima volta il
cementizio, ossia una miscela di malta (calce mescolata con sabbia o pozzolana) e
coementa, ossia sassi o schegge di pietra. Invece, durante il Medioevo, venne
progressivamente dimenticata la tecnologia del calcestruzzo in favore di più semplici
metodologie costruttive, sostituendo il legante cemento con grassello di calce.
Solamente con l'avvento dell'età moderna fu possibile reintrodurre la tecnologia del
cemento. Nel 1796 J. Parker (ri)scoprì che una determinata miscela di pietra triturata
e cotta in forno è capace di far presa sott'acqua. Nel 1824 J. Aspdin scoprì che una
determinata miscela aveva caratteristiche di resistenza del tutto simili alla pietra
dell'isola di Portland (da cui il nome cemento Portland). Nel 1844 J.C. Johnson mise
in evidenza l'importanza della Klinkerizzazione a 800-900 °C. Nel 1860 M Chatelier
stabilì la composizione chimica del cemento consentendo così la produzione
industrializzata del calcestruzzo.
La notevole diffusione del calcestruzzo si è però avuta con l'avvento del cemento
armato. Il composto infatti ha ottima resistenza a compressione ma scadente
resistenza a trazione e questo ne ha limitato l'uso per millenni. Alla metà dell'800 si
incominciò ad annegare barre di acciaio in una matrice di calcestruzzo, ottenendosi
uno dei primi esempi di materiali compositi, composti nei quali due differenti
materiali partecipano insieme per contribuire in modi diversi a resistere alle varie
sollecitazioni. L'acciaio conferisce al composto quella resistenza alla trazione ed alla
flessione, di cui è carente il calcestruzzo.
Negli ultimi decenni la tecnologia del calcestruzzo si è notevolmente evoluta in
seguito all'introduzione di aggiunte e additivi accessori, che vanno a modificare
comportamento e prestazioni delle miscele; tale approccio è tipico della produzione
industrializzata del calcestruzzo da parte di operatori e società specializzati nella sola
produzione e consegna di tale materiale, che in tale modo solo in occasioni
particolari o ambiti ristretti viene ancora confezionato nel cantiere.
Un'ulteriore decisa evoluzione nell'utilizzo del materiale si ha nel passaggio da un
criterio quantitativo della caratterizzazione delle miscele (sostanzialmente il
contenuto di cemento) ad un criterio prestazionale basato su prove di rottura del
materiale ottenuto e su una qualifica preliminare degli impasti. Ovviamente tale
approccio va visto nell'ottica di una produzione industrializzata basata su impianti
industriali, in genere esterni al singolo cantiere, e su una adeguata struttura
tecnologica e gestionale.
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Il parametro cardine della resistenza del calcestruzzo è il rapporto acqua/cemento,
ovvero a parità di contenuto di cemento risulta maggiormente resistente una miscela
con un minore contenuto di acqua. Il contenuto teorico ottimale di acqua ai fini della
resistenza sarebbe quello stechiometrico, pari a 0,28, che consiste nella sola acqua
necessaria all'idratazione del legante.
Nella realtà tale contenuto di acqua non consente di idratare tutta la massa di
cemento perché, trattandosi di un rapporto stechiometrico (e quindi un rapporto 1:1
tra particelle d'acqua e di cemento), non è possibile garantire il contatto di ogni
granello di cemento con ogni particella d'acqua. Un rapporto a/c così ridotto conduce
pertanto a miscele talmente asciutte da avere l'aspetto di un terreno appena umido e
quindi impossibili da lavorare. Si opera perciò con rapporti acqua/cemento più alti e
tipicamente tra lo 0,45 e 0,65. Nel suddetto intervallo di valori, al diminuire del
rapporto a/c si ha un aumento della durabilità dei manufatti, a discapito però della
lavorabilità in fase di posa in opera. Per tale ragione, nelle miscele reali, operando
con valori di a/c inferiori a 0,55-0,60 si ricorre all'uso di additivi chimici finalizzati
ad indurre una maggiore fluidità della miscela a parità di contenuto di acqua. L'acqua
citata nel rapporto acqua/cemento è l'acqua globalmente disponibile per l'idratazione,
quindi può contribuire anche acqua libera contenuta negli aggregati bagnati o umidi.
La quantità d'acqua contenuta nell'impasto influisce anche sulla maturazione del
conglomerato cementizio: un rapporto molto elevato, superiore a 0,60 può indurre
un'evaporazione intensa nella fase di presa del legante, generando delle micro lesioni
all'interno del manufatto che ne possono pregiudicare il comportamento futuro.
Appositi additivi servono anche ad impedire che ciò avvenga.
Nei manuali, in particolare quelli più datati, per la confezione di un metro cubo di
calcestruzzo si trova indicata una miscela composta all'incirca da 0.4 m³ di sabbia,
0.8 m³ di inerti grossi (ghiaia o pietrisco), dai 200 ai 400 kg di cemento a seconda
delle caratteristiche meccaniche richieste e acqua nella misura del 40-50% in peso
del cemento.
Altro dato fondamentale per determinare le caratteristiche del moderno calcestruzzo
è la qualità del cemento: vi sono diversi tipi di cemento per diverse esigenze,
sostanzialmente classificati in base alla resistenza caratteristica del legante. Tale
valore, espresso in Kg/cmq (o, nel S.I., in kN/mq), per il cemento convenzionale va
dal valore 325 al valore 525. Maggiore è questo valore, maggiore sarà la resistenza
del calcestruzzo (dosando saggiamente inerti e acqua), e maggiore sarà il costo
complessivo dell'opera. Oggi si classifica la qualità del calcestruzzo non in base alla
resistenza del solo legante ma a quella dell'intero agglomerato di legante, inerti e
acqua solidificati.
Una delle caratteristiche più importanti del calcestruzzo è la resistenza caratteristica
(Rck), definita come quel particolare valore della resistenza a compressione al di
sotto del quale ci si può atten-dere di trovare al massimo il 5% dell’insieme di tutti i
valori delle resistenze di prelievo.
2.1 Composizione del cls
Il calcestruzzo è un materiale lapideo artificiale composto con aggregati di diverse
dimensioni (inerti) uniti da un legante idraulico (il cemento) la cui attivazione
avviene grazie alle reazioni chimiche con l’acqua. Pertanto i componenti essenziali
del cls sono:
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Il cemento
Gli aggregati (o inerti)
L’acqua
2.1.1 Il Cemento
Esistono diversi tipi di cemento, differenti per la composizione, per le proprietà di
resistenza e durevolezza e quindi per la destinazione d'uso.
Dal punto di vista chimico si tratta in generale di una miscela di silicati e alluminati
di calcio, ottenuti dalla cottura di calcare, argilla e sabbia. Il materiale ottenuto,
finemente macinato, una volta miscelato con acqua si idrata e solidifica
progressivamente.
Poiché la composizione chimica dei cementi è complessa, vengono usate
terminologie specifiche per definirne le composizioni.
I cementi utilizzati per confezionare il conglomerato cementizio normale, armato e
precompresso, devono essere conformi alla norma EN 197-1. I cementi comuni
conformi alla EN 197-1 sono suddivisi in 5 tipi principali:
I => cemento Portland
II => cemento Portland composito
III => cemento d'altoforno
IV => cemento pozzolanico
V => cemento composito
Il cemento Portland
Il cemento portland è il tipo di cemento più utilizzato, ed è usato come legante nella
preparazione del calcestruzzo.
Fu inventato nel 1824 in Inghilterra dal muratore Joseph Aspdin e deve il nome alla
somiglianza nell'aspetto con la roccia di Portland, un'isola nella contea di Dorset
(Inghilterra).
La fabbricazione del cemento Portland avviene in tre fasi: preparazione della miscela
grezza dalle materie prime, produzione del clinker, preparazione del cemento.
Le materie prime per la produzione del Portland sono minerali contenenti: ossido di
calcio CaO (44%), ossido di silicio SiO2 (14,5%), ossido di alluminio Al2O3 (3,5%),
ossido di ferro Fe2O3 (3%) e ossido di magnesio (1,6%). L'estrazione avviene in
cave poste in prossimità della fabbrica, che in genere hanno già la composizione
desiderata, mentre in alcuni casi è necessario aggiungere argilla o calcare, oppure
minerale di ferro, bauxite o altri materiali residui di fonderia.
Schema di forno KilnLa miscela viene riscaldata in un forno speciale costituito da
un enorme cilindro (chiamato Kiln) disposto orizzontalmente con leggera
inclinazione e ruotante lentamente. La temperatura cresce lungo il cilindro fino a
circa 1480° centigradi; la temperatura è determinata in modo che i minerali si
aggreghino ma non fondano e vetrifichino.
Nella sezione a temperatura minore il carbonato di calcio (calcare) si scinde in ossido
di calcio e biossido di carbonio (CO2). Nella zona ad alta temperatura l'ossido di
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calcio reagisce con i silicati a formare silicati di calcio (Ca2Si e Ca3Si). Si forma
anche una piccola quantità di Alluminato di tricalcio (Ca3Al) e Alluminoferrite
tetracalcica (Ca4AlFe). Il materiale risultante è complessivamente denominato
clinker. Il clinker può essere conservato per anni prima di produrre il cemento, a
condizione di evitare il contatto con l'acqua.
cementi Portland speciali sono cementi che si ottengono allo stesso modo del
Portland, ma che hanno caratteristiche differenti da questo a causa della diversa
composizione percentuale dei componenti.
Cementi Portland speciali
Portland ferrico
Il Portland ferrico è caratterizzato da un modulo dei fondenti pari a 0.64. Ciò
significa che questo cemento è molto ricco di ferro. Si ottiene infatti introducendo
ceneri di pirite o minerali di ferro in polvere. Questo tipo di composizione comporta
dunque, oltre ad una maggior presenza di Fe2O3, una minor presenza di 3CaOAl2O3
la cui idratazione è quella che sviluppa più calore. È per questo motivo che i cementi
ferrici sono particolarmente adatti per gettate in climi caldi. I cementi ferrici migliori
sono quelli a basso modulo calcareo, essi contengono infatti una minor quantità di
3CaOSiO2, la cui idratazione produce la maggior quantità di calce libera (Ca(OH)2).
Poiché la calce libera è il componente maggiormente attaccabile dalle acque
aggressive, questi cementi, contenendone una minor quantità, sono più resistenti
all'azione della acque aggressive.
Cementi bianchi
Contrariamente ai cementi ferrici, i cementi bianchi hanno un modulo dei fondenti
molto alto, pari a 10. Essi conterranno dunque una percentuale bassissima di Fe2O3.
Il colore bianco è dovuto appunto alla carenza di ferro che conferisce un colore
grigiastro al Portland normale ed un grigio più scuro al cemento ferrico. Ma poiché
Fe2O3 è il componente che permette la fusione nella fase di cottura, la sua azione
fondente sarà ripristinata aggiungendo fondenti quali la fluorite (CaF2) e la criolite
(Na3AlF6).
Il cemento pozzolanico
La Pozzolana è una fine cenere vulcanica estratta tradizionalmente a Pozzuoli, vicino
a Napoli, sulle falde del Vesuvio, ma anche in diverse altre regioni vulcaniche. Già
Vitruvio descriveva quattro tipi di pozzolana: nera, bianca, grigia e rossa.
Miscelata con la calce (in rapporto due a uno) si comporta come il cemento
pozzolanico e permette di preparare una buona malta, in grado di fare presa anche
sott'acqua. Questa proprietà consente un impiego innovativo nella realizzazione di
strutture in calcestruzzo, come avevano già ben compreso i Romani: l'antico porto di
Cosa fu realizzato in pozzolana miscelata con calce appena prima dell'uso e gettata
sotto l'acqua, probabilmente utilizzando un lungo tubo per depositarla sul fondo
senza disperderla nell'acqua di mare. I tre moli sono ancora oggi visibili, con la parte
subacquea ancora in buone condizioni dopo 2100 anni. La pozzolana è una pietra a
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natura acida, molto reattiva poiché molto porosa ed ottenibile a basso costo. Un
cemento pozzolanico contiene all'incirca:
55-70% di clinker Portland
30-45% di pozzolana
2-4% di gesso
Poiché la pozzolana reagisce con la calce (Ca(OH)2), si avrà una minor quantità di
quest'ultima. Ma proprio perché la calce è il componente che viene attaccato dalle
acque aggressive, il cemento pozzolanico sarà più resistente all'azione di queste.
Inolre, siccome 3CaOAl2O3 è presente soltanto nella componente costituita dai
clinker Portland, la gettata del cemento pozzolanico svilupperà un minor calore di
reazione. Questo cemento è dunque utilizzabile in climi particolarmente caldi o per
gettate di grandi dimensioni.
Cemento siderurgico
La pozzolana è stata in molti casi rimpiazzata da cenere di carbone proveniente dalle
centrali termoelettriche, scorie di fonderia o residui ottenuti scaldando il quarzo.
Questi componenti che prendono il nome di loppa vengono introdotti dal 35 fino
all'80%. La percentuale di loppa può essere molto elevanta in quanto, essendo
originata a partire da silicati, è un materiale potenzialmente idraulico. Essa deve però
essere attivata in abiente alcalino, dunque in presenza di ioni OH-. È per questo
motivo che deve essere presente almeno un 20% di cemento Portland normale. Per
gli stessi motivi del cemento pozzolanico, anche il cemento siderurgico è
maggiormente resistente alle acque aggressive e sviluppa minor calore durante la
gettata. Un'altra caratteristica di questo materiale è la sua elevata basicità naturale,
che lo rende particolarmente resistente alla corrosione atmosferica operata dai solfati.
Cemento a presa rapida
Il cemento a presa rapida, anche detto cemento romano, ha la caratteristica di
rapprendere in pochi minuti dalla miscelazione con acqua. Si produce in modo simile
al cemento Portland, ma con temperature di cottura inferiori.
È indicato per piccoli lavori di fissaggio e riparazione, mentre non è adatto per opere
maggiori, in quanto non si avrebbe il tempo per effettuare una buona gettata
2.1.2 Gli aggregati
Gli inerti formano lo scheletro solido del calcestruzzo e ne costituiscono la
percentuale prevalente in peso e volume: la loro qualità è determinante per la buona
riuscita del calcestruzzo.
Gli inerti devono riempire al massimo i vuoti dell’impasto, onde rendere minimo il
volume occupato dal cemento. A questo scopo si usano inerti di diverso diametro:
• Inerti a grana grossa (ghiaia o pietrisco)
• Inerti a grana fine (sabbia)
Per ottenere un buon calcestruzzo occorre che la miscela di inerti abbia una corretta
granulometria, ottenuta mescolando in proporzioni opportune inerti di tipo diverso.
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Granulometria
Il controllo della granulometria si fa tracciando la curva granulometrica della
miscela, che si ottiene riportando in un diagramma, in funzione del diametro, la
percentuale in peso degli inerti passanti in crivelli con fori di diametro crescente. Un
criterio valido per giudicare la qualità della curva consiste nel verificare che essa sia
contenuta all’interno di una zona (fuso di Fuller). Di seguito è riportato un
diagramma di esempio con in ascissa le dimensioni dell’inerte e in ordinata la
percentuale del passante, le curve in blu rappresentano il fuso e la curva in rosso la
composizione da ottenere.
Caratteristiche degli inerti
L’influenza degli inerti sulla qualità dell’impasto è ovviamente legata anche alle loro
qualità intrinseche: gli inerti grossi non devono essere costituiti da rocce tenere di
bassa resistenza, mentre le sabbie dovrebbero essere di tipo siliceo piuttosto che
calcareo.
Inoltre gli inerti devono essere ben “puliti”, cioè privi di argilla e materie organiche
che, interponendosi, possono ostacolare l’aderenza tra il cemento e l’inerte.
2.1.3 L’acqua
L’acqua, combinandosi con il cemento nel fenomeno dell’idratazione, dà luogo alla
“presa” che trasforma l’impasto in una massa solida. Tuttavia l’acqua deve svolgere
anche la funzione di lubrificante nell’impasto, rendendolo sufficientemente fluido da
essere lavorabile.
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Per questo motivo l’acqua impiegata nell’impasto deve essere in quantità superiore a
quella strettamente necessaria per l’idratazione del cemento. Peraltro si deve tenere
presente che all’aumentare dell’eccesso di acqua peggiorano sensibilmente le
caratteristiche meccaniche del calcestruzzo.
L’acqua da usare nell’impasto deve essere il più possibile pura, quando è possibile si
consiglia quindi l’uso di acqua potabile. In particolare devono essere evitate acque
contenenti percentuali elevate di solfati e le acque contenenti rifiuti di origine
organica o chimica. La presenza di impurità infatti interferisce con la presa,
provocando una riduzione della resistenza del conglomerato.
Composizione media di un m3 di cls
2.2 Resistenza caratteristica del calcestruzzo
Per il progetto delle opere in conglomerato cementizio armato,il calcestruzzo viene
identificato mediante la resistenza convenzionale caratteristica a compressione
misurata su provini cubici (lato 150 mm), Rck, definita come quel particolare valore
della resistenza a compressione al di sotto del quale ci si può attendere di trovare al
massimo il 5% della popolazione di tutti i valori delle resistenze di prelievo. La
simbologia utilizzata per esprimere la classe di resistenza caratteristica del
calcestruzzo in accordo alla EN 206 ed UNI 11104 è C x/y dove x ed y
rappresentano rispettivamente il valore della resistenza a compressione su cilindri
(diametro, d=150 mm e altezza, h= 300 mm), fck, e quello ottenuto su provini cubici,
Rck, in N/mm2. La Tabella 1 riporta le classi di resistenza caratteristica previste per
il calcestruzzo dalle due normative sopramenzionate unitamente al tipo di struttura
cui sono destinate (opere in conglomerato cementizio non armato, a bassa
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percentuale di armatura1, armato e precompresso) e alla classificazione del
conglomerato in accordo al Capitolo 5 delle Norme Tecniche per le Costruzioni.
Come si può notare, il valore della resistenza meccanica a compressione misurata sui
provini cilindrici con rapporto altezza/diametro pari a 2 risulta minore di quello che
lo stesso calcestruzzo possiede se nelle prove di schiacciamento vengono utilizzati
provini cubici.
Rispetto ai provini cubici, quindi, quelli cilindrici forniscono, per un dato
calcestruzzo, valori della resistenza meccanica a compressione più bassi. In linea di
massima, si ammette che la resistenza a compressione su cilindri (fc) risulta
all’incirca l’80% (l’83% in accordo alle Norme Tecniche sulle Costruzioni) di quella
determinata impiegando provini cubici (Rc): fc = 0.83 Rc.
Tabella 1. Classi di resistenza caratteristica previste dalla EN 206, UNI 11104 e dalle Norme Tecniche
per le Costruzioni.
2.3 Fattori che influenzano la resistenza del calcestruzzo
•
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•
•
Quantità di cemento
Composizione degli inerti
Rapporto acqua/cemento
Condizioni ambientali durante la maturazione
2.3.1 Quantità di cemento
La resistenza del calcestruzzo aumenta quasi proporzionalmente al quantitativo di
cemento impiegato; tuttavia dosi eccessive (> 500 kg/m3) sono inutili o addirittura
dannose.
2.3.2 Gli inerti
Gli inerti devono essere di forma idonea, di buona qualità, puliti e dosati
accuratamente.
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2.3.3 Il rapporto acqua/cemento
Per la presa sono necessari circa 30 litri di acqua per ogni quintale di cemento, ma
per rendere il cls lavorabile questa quantità deve aumentare (circa il doppio).
Tuttavia all’aumentare del rapporto a/c le prestazioni del cls peggiorano
drasticamente. L’aggiunta di fluidificanti consente l’impiego di valori più bassi del
rapporto a/c.
2.3.4 Le condizioni ambientali
La velocità della presa del cemento aumenta rapidamente con la temperatura.
Il caldo secco e l’insolazione diretta sono dannosi, perché producono l’evaporazione
dell’acqua superficiale. Il getto in estate deve essere tenuto coperto e bagnato.
Il freddo rallenta la presa. Se l’acqua gela, la formazione del ghiaccio interrompe il
processo e la dilatazione rompe i legami già formati.
La stagionatura
I processi chimici della presa del cemento si protraggono per un lungo periodo di
tempo (anni); le prestazioni meccaniche variano di conseguenza.
La curva di crescita delle caratteristiche meccaniche del CLS aumenta velocemente
nei primi 28 gg di maturazione raggiungendo l’80% della resistenza finale,
successivamente la velocità di maturazione si riduce notevolmente sino al
raggiungimento della completa maturazione.
Le condizioni di umidità durante la stagionatura influenzano la resistenza finale del
cls.
Una volta messo a riposo nella cassaforma, il calcestruzzo ha bisogno di maturare
per un certo periodo. È questo il periodo in cui l'acqua reagisce con il cemento
generando il fenomeno dell'idratazione, che trasforma i granelli di cemento in
cristalli che, interagendo tra loro, induriscono il manufatto.
Durante la maturazione il calcestruzzo, essendo costituito da leganti idraulici, ha
bisogno di rimanere il più possibile in ambiente umido (U.R.% > 95%), per garantire
il processo di idratazione. Per questo motivo, per ottenere il massimo sviluppo di
resistenza è necessario ritardare il più possibile l'operazione di rimozione dei casseri
(scasseratura), a meno che si utilizzino tecniche di stagionatura differenti come la
bagnatura delle superfici del calcestruzzo indurito, l'utilizzo di agenti di anti
evaporanti piuttosto che l'utilizzo di tessuti imbibiti che garantiscono la saturazione
delle superfici esposte all'aria.
Durante la maturazione è bene non accelerare l'evaporazione dell'acqua, perché si
possono manifestare lesioni, tipiche da ritiro igrometrico. Il clima, in questa fase, è di
fondamentale importanza: l'aria secca può accelerare l'evaporazione e quindi il ritiro.
Anche la temperatura dell'aria è importante: temperature troppo elevate (superiori ai
30-35°C) possono generare eccessiva evaporazione, mentre temperature troppo basse
(inferiori allo 0°) possono produrre nella struttura dannosissimi cristalli di ghiaccio,
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che abbattono la resistenza finale del manufatto. Gli additivi nel conglomerato sono
scelti anche in base al clima durante il quale dovrà avvenire la maturazione del
calcestruzzo, onde evitare i predetti problemi.
Si deve oltretutto fare attenzione allo spessore del manufatto: se l'elemento
strutturale che stiamo gettando ha il lato minore molto grande (superiore a 70-80cm)
possono verificarsi delle lesioni (più importanti di quelle da ritiro) dovute
all'eccessivo calore di idratazione sviluppato nel cuore della struttura; infatti il
processo di idratazione, che avviene nelle prime ore del getto, provoca un
innalzamento della temperatura del calcestruzzo.
Lavorabilità
La lavorabilità è una proprietà importante del cls, in quanto essa consente di ottenere
getti compatti, privi di cavità e di difetti. Per misurare la lavorabilità si utilizza il
cono di Abrams.
Il cono di Abrams è uno stampo a forma di tronco di cono che serve a determinare la
consistenza del calcestruzzo fresco.
Solitamente è costruito in lamiera di acciaio zincato o inossidabile piuttosto spessa; è
dotato di due manici per la sformatura e, nella parte inferiore, di due alette che
servono a mantenerlo fermo nel corso del riempimento.
La prova che viene eseguita utilizzando il cono di Abrams prende il nome di slump
test ed è una valutazione della deformazione che un impasto subisce per effetto del
proprio peso, quando viene privato del recipiente che lo sostiene. Il recipiente troncoconico viene riempito con tre strati successivi, costipando ogni strato con 25 colpi
dati con un pestello (lunghezza 2'=61 cm, diametro 2/3"=1,6 cm. punta arrotondata).
Si livella la superficie e si estrae il cono con molta delicatezza. Il calcestruzzo
comincia così ad abbassarsi. Dalla misura dell'abbassamento relativo si deduce la
consistenza dell'impasto: - asciutta (0-5 cm); - plastica (5-10 cm); - fluida (>10 cm).
L'abbassamento può avvenire in diversi modi: l'unico accettabile è lo slump vero,
cioè un abbassamento regolare dell'impasto. Gli altri (slump di taglio, collasso) sono
indice di qualche irregolarità nel confezionamento del calcestruzzo. Lo slump test
non si effettua per il calcestruzzo autolivellante, per il quale si effettua il test del Jring.
In base al risultato dello slump test, si individuano 5 classi di consistenza:
S1 (umida, minima lavorabilità);
S2 (plastica);
S3 (semifluida)
S4 (fluida);
S5 (superfluida, massima lavorabilità).
La consistenza è una caratteristica che viene indicata in progetto: generalmente per
getti verticali (pilastri e plinti) è possibile utilizzare malte di classe S3-S4, mentre per
getti orizzontali o molto armati può essere necessaria la classe S5. Là dove siano
necessari impasti ancora più fluidi, si utilizza il calcestruzzo autolivellante.
Calcestruzzi di categorie S1 o S2 possono essere usati solo per getti di grandi
dimensioni (pavimentazioni stradali, dighe...) e con accurati trattamenti di vibrazione
dell'impasto.
La lavorabilità è influenzata da molti fattori, tra i quali i principali sono:
• rapporto acqua/cemento;
•
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dimensioni degli aggregati e curva granulometrica;
contenuto di cemento;
presenza di additivi.
Per il progetto delle opere in conglomerato cementizio armato,il calcestruzzo viene
identificato mediante la resistenza convenzionale caratteristica a compressione
misurata su provini cubici (lato 150 mm), Rck, definita come quel particolare valore
della resistenza a compressione al di sotto del quale ci si può attendere di trovare al
massimo il 5% della popolazione di tutti i valori delle resistenze di prelievo. La
simbologia utilizzata per esprimere la classe di resistenza caratteristica del
calcestruzzo in accordo alla EN 206 ed UNI 11104 è C x/y dove x ed y
rappresentano rispettivamente il valore della resistenza a compressione su cilindri
(diametro, d=150 mm e altezza, h= 300 mm), fck, e quello ottenuto su provini cubici,
Rck, in N/mm2. La Tabella 1 riporta le classi di resistenza caratteristica previste per
il calcestruzzo dalle due normative sopramenzionate unitamente al tipo di struttura
cui sono destinate (opere in conglomerato cementizio non armato, a bassa
percentuale di armatura1, armato e precompresso) e alla classificazione del
conglomerato in accordo al Capitolo 5 delle Norme Tecniche per le Costruzioni.
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2.4 Classi di esposizione e durabilita’
“La durabilità del calcestruzzo è la capacità di durare nel tempo, resistendo alle
azioni aggressive
dell’ambiente, agli attacchi chimici, all’abrasione o ad ogni altro processo di
degrado che coinvolga oltre alla pasta cementizia anche le eventuali armature
metalliche.”
Classi di esposizione per calcestruzzo strutturale, in funzione delle condizioni
ambientali secondo norma UNI 11104:2004 e UNI EN 206-1:2006.
Classe
Classe
esposizione
esposizione
norma
norma UNI
UNI 11104
9858
UNI EN 206 –1
Max
Descrizione dell’ambiente
Esempio
a/c
Minima Contenuto
Classe di minimo in
resistenza aria (%)
1 Assenza di rischio di corrosione o attacco
1
X0
Per calcestruzzo privo di
armatura o inserti metallici: tutte
le esposizioni eccetto dove c’è
gelo/disgelo, o attacco chimico.
Calcestruzzi con armatura o
inserti metallici:in ambiente
molto asciutto.
Interno di edifici con umidità relativa
molto bassa.
Calcestruzzo non armato all’interno di
edifici.
Calcestruzzo non armato immerso in
suolo non aggressivo o in acqua non
aggressiva.
Calcestruzzo non armato soggetto a cicli
di bagnato asciutto ma non soggetto ad
abrasione, gelo o attacco chimico.
-
C 12/15
2 Corrosione indotta da carbonatazione
Nota - Le condizioni di umidità si riferiscono a quelle presenti nel copriferro o nel ricoprimento di inserti metallici, ma in molti casi su può considerare che tali condizioni riflettano quelle
dell’ambiente circostante.In questi casi la classificazione dell’ambiente circostante può essere adeguata.Questo può non essere il caso se c’è una barriera fra il calcestruzzo e il suo ambiente.
XC1
Asciutto o permanentemente
bagnato.
2a
XC2
Bagnato, raramente
asciutto.
5a
XC3
Umidità moderata.
4 a
5 b
XC4
Ciclicamente asciutto e
bagnato.
2a
Interni di edifici con umidità relativa
bassa.
Calcestruzzo armato ordinario o
precompresso con le superfici all’interno
di strutture con eccezione delle parti
esposte a condensa, o immerse i acqua.
0,60
C 25/30
Parti di strutture di contenimento
liquidi,fondazioni. Calcestruzzo armato ordinario
o precompresso prevalentemente immerso in
acqua o terreno non aggressivo.
0,60
C 25/30
0,55
C 28/35
0,50
C 32/40
Calcestruzzo armato ordinario o precompresso in
esterni con superfici esterne riparate dalla
pioggia, o in interni con umidità da moderata ad
alta.
precompresso in esterni con superfici
soggette a alternanze di asciutto ed
umido.
Calcestruzzi a vista in ambienti urbani.
Superfici a contatto con l’acqua non
comprese nella classe XC2.
3 Corrosione indotta da cloruri esclusi quelli provenenti dall’acqua di mare
5a
XD1
4 a
5 b
XD2
Umidità moderata.
Bagnato, raramente
asciutto.
Calcestruzzo armato ordinario o precompresso in
superfici o parti di ponti e viadotti esposti a
spruzzi d’acqua contenenti cloruri.
precompresso in elementi strutturali
totalmente immersi in acqua anche industriale
contenete cloruri (Piscine).
0,55
C 28/35
0,50
C 32/40
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5c
Classe
esposizione
norma UNI
9858
XD3
Classe esposizione
norma
UNI 11104
UNI EN 206 –1
pag. 14
0,45
C 35/45
Massimo
rapporto
a/c
Minima Classe
di resistenza
0,50
C 32/40
0,45
C 35/45
0,45
C 35/45
Calcestruzzo armato ordinario o precompresso,
di elementi strutturali direttamente soggetti agli
agenti disgelanti o agli spruzzi contenenti agenti
disgelanti. Calcestruzzo armato ordinario o
precompresso, elementi con una superficie
immersa in acqua contenente cloruri e l’altra
esposta all’aria. Parti di ponti, pavimentazioni e
parcheggi per auto.
Ciclicamente bagnato e
asciutto.
Descrizione dell’ambiente
Esempio
Contenuto
minimo in
aria (%)
4 Corrosione indotta da cloruri presenti nell’acqua di mare
4 a
5 b
XS1
XS2
XS3
Esposto alla salsedine marina ma
non direttamente in contatto con
l’acqua di mare .
Calcestruzzo armato ordinario o precompresso
con elementi strutturali sulle coste o in
prossimità.
precompresso di strutture marine
completamente immersi in acqua.
Permanentemente
sommerso.
Zone esposte agli spruzzi o alle
marea.
Calcestruzzo armato ordinario o precompresso
con elementi strutturali esposti alla battigia o alle
zone soggette agli spruzzi ed onde del mare.
5 Attacco dei cicli di gelo/disgelo con o senza disgelanti *
Superfici verticali di calcestruzzo come facciate e
colonne esposte alla pioggia ed al gelo.
Superfici non verticali e non soggette alla
completa saturazione ma esposte al gelo, alla
pioggia o all’acqua.
0,50
C 32/40
2b
XF1
Moderata saturazione
d’acqua,in assenza di
agente disgelante.
3
XF2
Moderata saturazione
d’acqua, in presenza di
agente disgelante.
Elementi come parti di ponti che in altro modo
sarebbero classificati come XF1 ma che sono
esposti direttamente o indirettamente agli agenti
disgelanti.
0,50
C 25/30
3,0
XF3
Elevata saturazione
d’acqua, in assenza di
agente disgelante
Superfici orizzontali in edifici dove l’acqua può
accumularsi e che possono essere soggetti ai
fenomeni di gelo, elementi soggetti a frequenti
bagnature ed esposti al gelo.
0,50
C 25/30
3,0
Superfici orizzontali quali strade o
pavimentazioni esposte al gelo ed ai sali
disgelanti in modo diretto o indiretto, elementi
esposti al gelo e soggetti a frequenti bagnature in
presenza di agenti disgelanti o di acqua di mare.
0,45
C 28/35
3,0
2b
3
XF4
Elevata saturazione d’acqua,
con presenza di agente antigelo
oppure acqua di mare.
XA1
Ambiente chimicamente
debolmente aggressivo secondo il
prospetto 2 della UNI EN 206-1
Contenitori di fanghi e vasche di
decantazione.
Contenitori e vasche per acque reflue.
0,55
C 28/35
XA2
moderatamente aggressivo
secondo il prospetto 2 della UNI
EN 206-1
Elementi strutturali o pareti a contatto di terreni
aggressivi.
0,50
C 32/40
6 Attacco chimico**
5a
4a
5b
5c
Elementi strutturali o pareti a contatto di acque
industriali fortemente aggressive. Contenitori di
foraggi, mangimi e liquame provenienti
0,45
C 35/45
XA3
dall’allevamento animale. Torri di
raffreddamento di fumi di gas di scarico
industriali.
*) Il grado di saturazione della seconda colonna riflette la relativa frequenza con cui si verifica il gelo in condizioni di saturazione:
moderato: occasionalmente gelato in condizione di saturazione;
elevato: alta frequenza di gelo in condizioni di saturazione.
**) Da parte di acque del terreno e acque fluenti
fortemente aggressivo secondo il
prospetto 2 della UNI EN 206-1
.
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2.5 Acciai da cemento armato
Gli acciai da c.a. vengono prodotti in barre trafilate di diametro compreso tra i 6 ed i
30 mm (26 mm per Feb44). Gli acciai sono classificati sulla base della tensione di
snervamento. Gli acciai delle prime due classi sono prodotti in barre tonde e lisce,
quelli delle altre due in barre sagomate.
TIPO
ftk
Fe B 22 k
fyk
Fe B 32 k
Fe B 38 k
Fe B 44 k
2.6 Principali
prove
calcestruzzo
f yk
[N/mm2]
215
315
375
430
f tk
[N/mm2]
335
490
450
540
sul
2.6.1 Compressione
Scopo: determinazione della resistenza alla compressione offerta da provini cubici o
cilindrici di calcestruzzo. In base a ciò è possibile mediante i controlli di accettazione
prescritti dalle norme vigenti (tipo A o tipo B), verificare che la resistenza
caratteristica (Rck) del conglomerato in esame sia pari al valore indicato dal
progettista.
2.6.2 Prova non distruttiva su calcestruzzo
(per la determinazione del modulo di elasticità secante a compressione.)
Scopo: determinazione delle caratteristiche elastiche di un provino di calcestruzzo
prismatico o cilindrico in un campo prefissato di sollecitazioni. Generalmente tali
sollecitazioni corrispondono a quelle alle quali è sottoposto il conglomerato in opera.
Inoltre mediante tale prova è possibile controllare le eventuali variazioni delle
caratteristiche elastiche di un conglomerato a diverse stagionature o a causa di
particolari attacchi ambientali (gelo e disgelo aggressione chimica ecc.).
2.6.3 Flessione
Scopo: determinazione della resistenza a trazione per flessione offerta da provini
prismatici di calcestruzzo. È inoltre possibile la successiva determinazione della
resistenza alla compressione e/o alla trazione indiretta del conglomerato in esame
impiegando i monconi rotti per flessione.
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2.6.4 Trazione indiretta, comunemente detta " Brasiliana "
Scopo: determinazione della resistenza alla trazione offerta da provini cubici o
cilindrici di calcestruzzo.
2.6.5 Prelievo di campioni di calcestruzzo indurito
Scopo: estrazione da strutture in calcestruzzo armato e non di campioni
rappresentativi del relativo conglomerato, sui quali sia possibile eseguire, previa
preparazione dei provini, prove di compressione.
2.6.6 Controlli sclerometrici su calcestruzzo in opera
Scopo: valutazione della probabile resistenza alla compressione del calcestruzzo in
opera mediante la determinazione della relativa durezza d’urto fornita dalle battute
sclerometriche. È un tipo di controllo estremamente rapido ed agile che permette,
senza danneggiamenti, l'esame di numerose strutture in breve tempo. I limiti, insiti
nel metodo stesso, sono parzialmente superabili mediante opportune " tarature"
eseguibili con i tradizionali controlli distruttivi (carotaggi e relative prove di
compressione).
2.6.7 Prelievo di campioni di calcestruzzo fresco in cantiere
Scopo: costituzione di campioni rappresentativi di calcestruzzo in esame onde poter
effettuare quei controlli sul materiale fresco e/o indurito, ritenuti indispensabili per la
qualificazione del conglomerato (resa volumetrica, dosaggio dell'acqua e del
cemento, consistenza. resistenza alla compressione, ecc.).
2.6.8 Prova “Milano”
(Controllo della resa volumetrica di un calcestruzzo)
Scopo: determinazione sperimentale della massa volumica del calcestruzzo fresco. In
base a ciò, conoscendo la granulometria degli aggregati impiegati, è possibile
eseguire il controllo in cantiere del dosaggio dell'acqua e del cemento per il
calcestruzzo in esame. Inoltre tale determinazione è assolutamente necessaria per
l'aggiustamento della ricetta di impasto formulata teoricamente.
2.6.9 Misura della consistenza di un calcestruzzo (Slump-Test)
Scopo: determinazione della consistenza di un calcestruzzo con il metodo del cono di
Abrams in cantiere oppure in laboratorio. La conoscenza di tale parametro è di
fondamentale importanza per la definizione della lavorabilità di un calcestruzzo.
Inoltre, mediante lo slump-test, è possibile confrontare agilmente gli effetti
fluidificanti di eventuali additivi chimici a parità di rapporto acqua-cemento.
2.6.10 Bleeding
(Determinazione della quantità di acqua d'impasto essudata)
Scopo: misura dell'essudamento, cioè dell'affioramento di acqua sulla superficie del
calcestruzzo. In particolare tale fenomeno, se rilevante, può provocare una
diminuzione dell'aderenza acciaio-calcestruzzo a causa di un accumulo di acqua
libera sotto le barre d'armatura.
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2.6.11 Determinazione dei ritiro idraulico
Scopo: determinazione del ritiro assiale di provini di calcestruzzo mantenuti in
ambiente termoumidostatico. a scadenze prefissate. Tale misura permette di stabilire,
tra l'altro, l'influenza sul ritiro idraulico di un calcestruzzo, dell'impiego di diversi
tipi e/o dosaggi di cemento e dell'impiego di opportuni additivi.
2.6.12 Pull – out
Scopo: misurare l’aderenza delle barre di acciaio con il calcestruzzo. Consiste
nell’estrarre dal cls inserti metallici inseriti sia all’atto della misura (perni a
espansione) sial al momento della realizzazione dei getti, e nel correlare lo sforzo per
l’estrazione con la resistenza del materiale mediante opportuna taratura.
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3 ALTO RENDIMENTO
la manutenzione stradale è spesso condotta in maniera disordinata, sulla base di
osservazioni empiriche come il solo esame visivo della pavimentazione degradata.
Una nuova disciplina, la "terotecnologia stradale" (ossia la scienza della
manutenzione programmata), consente invece di pianificare coscientemente gli
interventi manutentivi; essa si basa sulla valutazione delle condizioni della
pavimentazione, quali la "portanza", la "regolarità", la "scivolosità" (aspetto
fondamentale per la sicurezza), mediante l'utilizzo di sistemi ad alto rendimento,
capaci di rilevare queste grandezze in modo oggettivo con estrema rapidità e
precisione.
L'insieme dei dati accertati viene poi elaborato mediante specifici programmi di
analisi sia tecnica che economica, in grado di fornire la migliore soluzione di
intervento manutentorio per ripristinare le necessarie caratteristiche strutturali e
funzionali della pavimentazione, nonché la quantificazione costi-benefici di ogni
singola operazione, tenendo conto dell'entità dei finanziamenti disponibili.
3.1 Indagini stratigrafiche: Ground Penetrating Radar (G.P.R.)
La progettazione della manutenzione stradale e della conservazione dei manufatti e
delle opere d'arte comporta la conoscenza di una considerevole mole di informazioni
non sempre acquisibili con metodi d'indagine non distruttivi.
La tecnologia radar, di origine militare, è in
grado di offrire nuove e più ampie possibilità per
la valutazione di tutti i parametri necessari per
una corretta progettazione.
Il GPR, Ground Penetrating Radar, è un sistema
non distruttivo ad alto rendimento che trova
applicazione in diversi settori: negli studi
geologico-strutturali per l'analisi e la ricerca in
continuo di vuoti e di umidità, delaminazioni dei
ferri d'armatura e distacchi di parti strutturali di
Figura 3.1 - Veicolo dotato di apparecchiatura
opere d'arte, manufatti e gallerie; nella ricerca di
G.P.R.
sottoservizi; nello studio stratigrafico delle
pavimentazioni stradali.
Il principio base della tecnica radar si basa sull'emissione di onde elettromagnetiche
da parte di una o più antenne sulla superficie da analizzare. Quando gli impulsi
inviati incontrano una discontinuità elettrica; che può essere causata da un
cambiamento di composizione tra uno strato e l'altro del materiale indagato, dalla
presenza di umidità, vuoti d'aria, delaminazioni, ecc., parte dell'energia è riflessa
verso la sorgente, parte è assorbita dai materiali e parte prosegue in profondità.
L'intensità delle onde riflesse è una funzione della differenza delle costanti
dielettriche tra uno strato e l'altro e dello spessore degli strati stessi. Sfruttando
questo principio è quindi possibile individuare spessori e caratteristiche dei materiali
presenti nel suolo.
Le onde riflesse sono captate da un'antenna ricevente, in grado di inviare cinquanta
tracce dei rilievi ogni secondo all'unità elettronica di controllo. Queste tracce
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vengono quindi elaborate da un software di processo, il quale è in grado di
rappresentare in tempo reale, su video a colori ad alta risoluzione, i dati relativi alla
misurazione in forma grafica, facilitandone l'interpretazione.
Il GPR è composto essenzialmente da due parti:
− Il data system
− L'unità radar
Il Data System consiste in un PC con digitalizzatore, odometro, video display ad alta
risoluzione e masterizzatore per il back up dei dati.
L'unità Radar è composta da una o più antenne trasmittenti-riceventi con lunghezza
d'onda variabile (da 100 GHz a 3MHz), da un'unità di controllo (Controller) e da un
erogatore di potenza. L'antenna emittente contiene un trasmettitore e un
campionatore connessi con l'antenna ricevente.
Da un'indagine eseguita con il GPR si possono ottenere dati riguardanti
essenzialmente: profili stratigrafici, spessori degli strati, valori delle costanti
dielettriche, umidità presente, vuoti (posizione e dimensione), distacchi,
delaminazione dell'armatura (superiore ed inferiore).
3.2 Determinazione della portanza: Falling Weight Deflectometer
(F.W.D.)
Il Falling Weight Deflectometer (che d'ora in poi chiameremo per comodità FWD)
consente la rapida acquisizione dei dati concernenti la valutazione delle condizioni
strutturali della pavimentazione. In particolare, conoscendo gli spessori degli strati, è
in grado di determinare le caratteristiche elastiche dei materiali, a partire dalla
risposta della pavimentazione in termini di deflessione. Il picco di forza (F),
esercitato sulla pavimentazione, attraverso una massa cadente collocata su una
piattaforma connessa con il piattobase per mezzo di una serie di molle, è:
F = M ⋅g⋅h ⋅k
M
h
dove
M= massa del peso cadente;
PESO IN CADUTA
h = altezza di caduta;
k = costante della molla.
K
GEOFONO
H1
E1
BACINO DI
DEFLESSIONE
H2
H3
H1 spessore totale dello strato in
conglom erato bitum inoso
H2 spessore totale dello strato di
fondazione (m isto granulare o
m isto cem entato)
H3 sottofondo
Figura 3.2 – Schematizzazione dell’F.W.D.
E2
E3
Figura 3.4 – Rappresentazione del bacino di deflessione
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pag. 20
Figura 3.3 – Apparecchiatura in posizione.
L'FWD è un sistema di rilevamento comprensivo del deflettometro e dei sistemi di
registrazione ed elaborazione dati. La parte principale è costituita da un rimorchio
(del peso di 850 kg max), che trasporta una massa variabile dai 50 ai 300 kg. Esso
viene trainato da un'autovettura, contenente le apparecchiature di alimentazione e di
registrazione. Posizionato sul punto di prova, lascia cadere, da un'altezza variante dai
2 ai 40 cm, una massa battente che produce una sollecitazione, la cui visualizzazione
sul diagramma, in un piano forza-tempo, risulta molto simile ad una semisinusoide.
La piastra di carico normalmente impiegata è del diametro di 30 cm ed è rivestita in
gomma per distribuire l'impulso in maniera uniforme. Il picco della forza esercitata,
che rappresenta gli attuali carichi per ruota dei veicoli commerciali più diffusi, può
variare dai 700 ai 10.700 kg. Inoltre la serie di molle, che collegano la piattaforma al
piattobase, è stata calibrata in modo da produrre un impulso della durata di 28 ms,
equivalente a circa 34 hz, un tempo che corrisponde alla durata dell'impulso prodotto
dal traffico pesante alla velocità di circa 70km/h.
La valutazione del bacino di deflessione, ossia dell'abbassamento della
pavimentazione, viene registrato in 7 punti, con la risoluzione di 1 micron, mediante
una serie di geofoni posti alla distanza di 0, 300, 600, 900, 1200, 1500 e 1800 mm
dal centro della piastra di carico.
Noti gli spessori degli strati, sarà possibile determinare, partendo dai dati raccolti
mediante l’F.W.D, i moduli della pavimentazione, schematizzata come un multistrato
utilizzando il "Metodo degli Spessori Equivalenti" e la teoria per il multistrato
elastico di Boussinesque-Odemark. Le elaborazioni forniranno, per quanto concerne
la portanza, le condizioni della pavimentazione ed inoltre la sua vita utile residua, in
relazione all'intensità del traffico prevista per quell’arteria. Sarà quindi possibile
progettare, se necessario, lo spessore di rinforzo a fatica da apporre alla
pavimentazione per raggiungere la vita utile prevista.
3.3 Rilevazione della regolarità della pavimentazione: A.P.L. e
C.L.P.
Il comfort di guida, il costo di manutenzione di un veicolo e la vita di una
pavimentazione sono strettamente correlati con la regolarità delle condizioni
superficiali e strutturali della pavimentazione stessa.
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Una strada con profili irregolari causa un aumento della pressione esercitata dal
pneumatico (e quindi del carico dinamico) sulla pavimentazione, che provoca un più
rapido deterioramento della struttura stradale.
La conoscenza della geometria del profilo longitudinale della pavimentazione,
ovvero dell'entità delle sue variazioni verticali, è quindi di fondamentale importanza,
non solo per ciò che concerne il comfort di marcia ma anche perché la irregolarità del
profilo rappresenta uno dei fattori principali del deterioramento delle pavimentazioni.
Per l’analisi di questi aspetti si possono utilizzare due diversi tipi di macchine ad alto
rendimento: il Longitudinal Profile Analyser (A.P.L.) oppure il Class 1 Laser
Profilometer (C.L.P.).
La regolarità di una pavimentazione può essere espressa mediante il parametro I.R.I.
(International Roughness Index).
L'I.R.I. è un nuovo indice standardizzato che racchiude l'informazione necessaria a
definire la regolarità di una superficie stradale, il cui calcolo è basato su modello
matematico che rappresenta la simulazione, mediante opportune equazioni, della
risposta di una ruota singola di una automobile soggetta al profilo longitudinale
rilevato
3.3.1 Longitudinal Profile Analyser (A.P.L.)
L'apparecchiatura, messa a punto dal Laboratorio Centrale Francese di "Ponts et
Chaussées", è stata progettata per il rilievo a velocità continua del profilo
longitudinale di superfici aeroportuali/stradali, pavimentate e non, e nelle più diverse
condizioni ambientali.
L'APL effettua il rilievo su due linee di misura coincidenti, nel caso di una strada,
con la "wheel-path destra e sinistra" per ognuna delle quali registra le irregolarità e le
1
4
3
7
2
8
6
5
Figura 3.6 - Apparecchiatura A.P.L.
Figura 3.5 - Schema della ruota di misura
ampiezze degli avvallamenti, scomponendo il profilo reale in onde corte, medie e
lunghe. Il sistema, secondo le specifiche redatte dalla World Bank, rientra nella
Classe 1, ovvero tra gli strumenti che garantiscono la maggior accuratezza nella
misura dei dati profilometrici. Ogni carrello è composto da un telaio (1) che
appoggia su un braccio porta ruota (2) per mezzo di una molla (3) e di un
ammortizzatore (4): il tutto permette di assicurare durante il rilievo un contatto
permanente della ruota (5) sulla pavimentazione. Un pendolo inerziale a bassa
frequenza (6) permette di misurare, in ogni istante, l'angolo tra il braccio porta-ruota
ed il riferimento orizzontale fornito dal pendolo stesso che, a sua volta, è bilanciato
da una molla (7) e da un ammortizzatore magnetico (8). Il software di elaborazione
dei dati APL consente di ottenere gli indici di regolarità più diffusamente impiegati
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per quantificare il grado di comfort che la strada può offrire all'utente, quali: l'Indice
di Regolarità Internazionale IRI, il Coefficiente di Planarità C.P., il CAPL25, il
"Present Servicibility Index "(PSI), etc.
3.3.2 Class 1 Laser Profilometer (C.L.P.)
Il C.L.P. (Class 1 Laser Profilometer) è lo strumento di misura della regolarità
stradale, tecnologicamente più avanzato.
Si tratta di un'apparecchiatura progettata per operare in continuo ad alta velocità,
determinando, attraverso i suoi 11 sensori laser, il profilo longitudinale e trasversale
della strada, compreso il valore di I.R.I. in tempo reale, la profondità delle ormaie e
le irregolarità su onde corte e medie.
Il posizionamento dei dati può essere fatto geometricamente rispetto ad una data
progressiva stradale o georeferenziando i dati con l'ausilio della strumentazione GPS.
L'apparecchiatura comprende:
− n. 11 sensori Laser in grado di
misurare la pendenza trasversale su
una larghezza di circa 3 metri. Uno
di questi sensori è dedicato al rilievo,
lungo la traccia della ruota, del
profilo longitudinale (I.R.I.), con una
frequenza di campionamento di 5
mm;
− n. 3 accelerometri e n. 2 giroscopi di Figura 3.7 – Autovettura dotata di apparecchio C.L.P.
altissima precisione per la correzione
del profilo longitudinale rilevato dai
sensori laser,
− n. 1 computer ad elevata capacità di memorizzazione e visualizzazione
(mediante un monitor) dei dati in tempo reale;
− software completo per l'elaborazione dei dati per la determinazione dei profili
trasversali, ormaie, profili longitudinali dell'indice I.R.I., irregolarità per onde
corte (1-3,3 m.) e medie (3,3-13 m.).
La precisione del sistema è notevole ed è superiore a quanto specificato dalla Banca
Dati Mondiale per la Classe 1, a cui appartiene il C.L.P.:
Class l+
Specifiche Banca
Profilometer Dati Mondiale »Class1«
Intervallo di
5 mm
max 250 mm
misura
dei
dati
0.1 mm
0.5 mm
Precisione
0.5 % (1) 2 % (2)
Risposta
in frequenza
(1) a lunghezze d'onda da 0.05 m. a
100 m.
(2) a lunghezze d'onda da 0.5 m. a 20
m.
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pag. 23
3.4 S.C.R.I.M.TEX
(Quantificazione dell’aderenza e misura della macrorugosità superficiale)
Lo SCRIMTEX è un macchinario in grado di valutare il Coefficiente di Attrito
Trasversale (CAT) e la macrorugosità (valori MPD) delle pavimentazioni, fornendo
così una misura delle caratteristiche di sicurezza della strada. Si compone di due
strumenti indipendenti: lo S.C.R.I.M. (Sideway Force Coefficient Routine
Investigation Machine) per la valutazione dell’aderenza e il Macrotexture Laser per il
rilevamento della macrotessitura.
3.4.1 Caratteristiche dello SCRIM
Il complesso di misura è formato da una ruota sterzata caricata con una massa
sospesa di 200 kg; ne sono montate due su di un autocarro dotato di una cisterna
d'acqua della capacità di 4200 litri e di
un dispositivo atto ad innaffiare la
superficie stradale.
Le ruote di misura sono poste su
entrambi i lati dell'autocarro in modo da
effettuare la misura sulla parte della
pavimentazione più sollecitata dal
traffico e sono orientate con un angolo
di 20° rispetto alla direzione di
avanzamento del veicolo in modo da
Figura 3.8 - Autobotte su cui sono montati l'apparecchiatura
generare una sollecitazione laterale
SCRIM e il Macrotexture Laser
ortogonale al piano di misura.
Il rapporto tra questa forza e la sollecitazione verticale tra la ruota sterzata e la
pavimentazione fornisce la misura della resistenza allo slittamento.
Un sistema idraulico permette di sollevare ed abbassare la ruota di misura mediante
delle guide verticali indipendentemente dai movimenti del veicolo, inoltre consente
di aprire e chiudere il getto d'acqua che
Massa sospesa
Guide di
umidifica la pavimentazione davanti alla
verticali
ruota
stessa.
Un
complesso
molla-ammortizzatore consente alla ruota di
Peso 200 kgf
rimanere a costante contatto del terreno
Ammortizzatore
quando è in posizione di misura.
Durante la rilevazione, la velocità media del
veicolo si aggira attorno ai 60 km/h, con
una irrorazione di acqua pari a 0.65 litri/sec.
I dati così ottenuti vengono acquisiti per
Punto di
articolazione
Ruota di misura
mezzo di un sistema di registrazione posto
nella cabina di guida dell'automezzo che si
compone di un'unità logica, di una
Figura 3.9 - Schema dell'apparecchiatura SCRIM.
stampante e di un registratore magnetico.
Un sistema di calibrazione automatica garantisce la taratura delle apparecchiature e
del sistema di misura.
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3.4.2 Il Macrotexture Laser
Per macrotessitura si intende, secondo la definizione della norma IS0 13473, la
deviazione della superficie della pavimentazione da una superficie piana di
riferimento con dimensioni definite, all'interno di un valore compreso tra 0.5 mm e
50 mm della superficie analizzata (corrispondente alla lunghezza d'onda della
composizione della struttura con una banda a tre ottave inclusa tra 0.5 mm e 50 mm
della lunghezza d'onda centrale)."
La misura della "macrotessitura" si basa sulla determinazione della Profondità Media
del Profilo MPD (Mean Profile Depth), definita come la profondità media del profilo
lungo una linea base più lunga di 100 mm.
Il laser utilizzato è un laser della SELCOM a 64 kHz. Il laser è posizionato a 180 mm
dal suolo, con un intervallo di misura di 60 mm. La misura principale è una
triangolazione ottica. A causa della limitazione posta dal posizionamento rispetto alla
superficie da misurare e dall'intervallo di misura, la posizione verticale (altezza dalla
pavimentazione) è controllata da un veloce servo avvolgente che incrementa
l'intervallo delle misure ad approssimativamente 200 mm.
Durante l'acquisizione il sistema raccoglie valori del livello del profilo ogni 0,1 mm e
li registra con un intervallo minimo di 0,2 mm. In tal modo come minimo due misure
vengono mediate per immagazzinare un valore della coordinata Z del livello del
profilo.
I valori vengono salvati in forma binaria e successivamente elaborati per determinare
il valore MPD su sezioni medie di 10 m. Tale valore può essere espresso anche in
termini di altezza in sabbia (Hs).
3.5 Visibilità della segnaletica orizzontale: Ecodyn
La segnaletica orizzontale, per vocazione, costituisce
un aiuto per l'automobilista ad adeguare il suo
comportamento e la sua guida al contesto stradale, in
condizioni ottimali di sicurezza. Per rivestire
pienamente questo ruolo, la segnaletica deve essere
perfettamente visibile in tutte le circostanze.
L'ecodyn, sviluppato dal Laboratoire Central des Ponts
et Chaussées, è un'apparecchiatura ad alto rendimento
per
il
monitora
ggio della segnaletica orizzontale che
può operare in presenza di traffico per
determinare, in un'unica passata, la
visibilità diurna e notturna della
segnaletica orizzontale, controllando,
ogni 40 centimetri, la sua qualità.
Una sorgente di luce bianca, il cui
flusso è costantemente misurato e modulato a 865 Hz, crea, usando un dispositivo
ottico, un'area luminosa di forma ellittica sulla segnaletica e sulla pavimentazione
Figura 3.10 - Vettura dotata di
apparecchiatura Ecodyn
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pag. 25
circostante ad una distanza di 6 metri e sotto un angolo d'illuminazione di 1,24°
rispetto all'orizzontale.
La luce retroriflessa proveniente dalla segnaletica viene messa a fuoco in un detector
dotato di 14 fotodiodi per mezzo di un secondo dispositivo ottico formante un angolo
di divergenza di 1,05° rispetto al precedente. Un sistema elettronico con 14 canali
amplifica e filtra i segnali rilevati separando i segnali retroriflessi da quelli relativi
all'ambiente circostante. Questa geometria di misura (conforme alla norma UNI EN
1434) simula la visibilità della segnaletica da una distanza di 30 m.
Un microcomputer installato a bordo del mezzo processa e archivia i dati nel disco
rigido in tempo reale. Esso è dotato di uno schermo che mostra, in base alla distanza
percorsa, le seguenti informazioni normalmente mediate in sezioni di 100 m:
− Coefficiente di luminanza retroriflessa, RL della segnaletica in mcd/m2 * lx;
− Contrasto diurno, CD della segnaletica in relazione alla pavimentazione;
− Contrasto notturno, CN della segnaletica in relazione alla pavimentazione;
− Grafico delle variazioni del coefficiente di retroriflessione.
La velocità di lavoro dell’Ecodyn va da 0 a 110 km/h, consentendo l’acquisizione dei
dati senza intralciare in alcun modo la circolazione veicolare.
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pag. 26
4 NUOVE NORME TECNICHE PER LE
COSTRUZIONI (D.M. Infrastrutture 14/01/2008 Circolare
02.02.2009 n°617/C.S.LL.PP.)
Dal capitolo 11 – Materiali e prodotti per uso strutturale – paragrafi:
11.1;
11.2.1 – 11.2.2 – 11.2.3 – 11.2.4 – 11.2.5 – 11.2.6;
11.3.1 – 11.3.2 – 11.3.4
Si intendono compresi anche i sottopunti dei paragrafi elencati.
5 SICUREZZA (D.Lgs 81/08)
Solamente TITOLI da I a IV.
6 NORME GENERALI DI SICUREZZA PER
L’ESECUZIONE DI LAVORI IN AUTOSTRADA
(vedere dispensa allegata)
7 D.P.R. 207/2010 - TITOLI VIII e IX

Dispensa generale per la selezione di ispettore di

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