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LE NUOVE PROSPETTIVE TECNOLOGICHE PER LA MANUTENZIONE DELLE PAVIMENTAZIONI STRADALI

IL RACCORDO AUTOSTRADALE PAVIA-BEREGUARDO

MILANO, 7 LUGLIO 2016

PhD. Susanna Lambrugo

Direzione Tecnica - Milano Serravalle Milano Tangenziali S.p.A.

Indice

� Introduzione al progetto della pavimentazione stradale

� Il progetto di riqualifica della Pavia Bereguardo

- La soluzione di progetto

- La soluzione migliorativa in variante

- L’esecuzione dei lavori

� Conclusioni

2

� La sovrastruttura stradale- Funzione

Garantire una superficie di rotolamento regolare e poco deformabile

Ripartire sul terreno i carichi statici e dinamici del traffico (normali etangenziali)

- Struttura

- pavimentazione

- semi-flessibile

Introduzione al progetto della pavimentazione stradale3

usura

binder

base

misto cementato

misto granulare

� Gli obiettivi del progetto

Individuare la soluzione progettuale (spessori, materiali) che ottimizzi

costo complessivo e vita utile nel rispetto dei vincoli

Introduzione al progetto della pavimentazione strad ale

Tipologia infrastruttura

Traffico

Condizioni contorno

COSTIcostruzione

manutenzioneindiretti

MATERIALIVINCOLIesecutivi

manutentiviesercizioVita utile

4

� Il pre-dimensionamento con il catalogo dellepavimentazioni

- Tipo di strada

- Traffico

- Portanza del sottofondo

- Tipologia

- Caratteristiche materiali

- Condizioni climatiche

Introduzione al progetto della pavimentazione strad ale5

� La verifica della soluzione di progettoMetodo empico AASHTO

Il metodo consente di ricavare il numero totale di passaggi di assi standard (8,2t) che la pavimentazione è in grado di sopportare sino al raggiungimento deltermine della vita utile

PSI = 5 – 0

PSIi = 4,2

PSIf = 3 - 2,5

N(8,2t)max = f(caratteristiche meccaniche di ciascuno strato (SN), DPSI.Caratteristiche del sottofondo, affidabilità)


�


>>>>

�


� La verifica della soluzione di progettoMetodo empirico meccanicistico - MEPDGPrevisione del comportamento della sovrastruttura nei 20 anni di vita

utile in termini di: regolarità superficiale (IRI), fessure termiche (%), deformazioni permanenti deli strati in CB, deformazioni permanenti dell’intera sovrastruttura.

Dati: Traffico (distribuzione giornaliera, mensile, annuale della diverse classi

di veicoli) – dati uniformati alla classe maggiormente degradante per la pavimentazione (definire caratteristiche di ogni classe)

Climatici (temperature min e max, escursione termica, gelo, pioggia)Pavimentazione (curva granulometrica, proprietà chimico-fisiche del

bitume, caratteristiche volumetriche e meccaniche delle miscele)


� La verifica della soluzione di progettoMetodo empirico meccanicistico - MEPDG


Il progetto di riqualifica del Raccordo Pavia – Bere guardo

� Il Raccordo Il Raccordo collega il casello di Bereguardo, sull’Autostrada A7, e la Tangenziale Ovest di Pavia

Costruzione fine anni ’70

Realizzazione: ANAS S.p.A.

Gestione: Serravalle dal 1993

9+200 km circa

Strada tipo B

Extraurbana Principale

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� Il Raccordo SEZIONE

2 corsie da 3,50 m

Spartitraffico 1,20 m

Banchina variabile ~0,35 m (!!)

Il progetto di riqualifica del Raccordo Pavia – Bere guardo12


� Il progetto di riqualifica

o Riqualifica sicurvia spartitraffico e laterale

o Adeguamento segnaletica

o Adeguamento di elementi funzionali non a norma: banchine laterali, piazzole di sosta, rete di smaltimento acque di piattaforma, illuminazione

Progettista: Milano Serravalle Engineering S.r.l.

Stazione Appaltante: Milano Serravalle

Approvazione progetto ANAS S.p.A.

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� Il progetto di riqualifica Nuova sezione

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� La pavimentazione di progetto L’intervento di adeguamento dello spartitraffico rende necessario unmodesto allargamento del pacchetto stradale

SOVRASTRUTTURA ESISTENTE

Adeguamento della sovrastruttura per la corsia di marcia

Il progetto di riqualifica del Raccordo Pavia – Bere guardo15


� La sovrastruttura di progettoPredimensionamento con il catalogo delle pavimentazioni

- vita utile 20 anni

- n° passaggi veicoli commerciali c.m. 9.690.842

- extraurbana principale a forte traffico

- Mr = 90 N/mm2

PAVIMENTAZIONE

DA CATALOGO 3SR

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5 cm USURA

6 cm BINDER

15 cm BASE

20 cm MC

20 cm MGS

SOTTOFONDO


� La sovrastruttura di progetto Soluzione di progetto

CSA

MGS

MC stab. in sito 3,5-5%,

BASE, BINDER tradizionali

USURA DRENANTE

Non è previsto l’impiego di fresato

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ll progetto di riqualifica del Raccordo Pavia – Bere guardo

� La sovrastruttura di progetto Verifica con metodo semi-empiricoIl metodo consente di ricavare il numero di passaggi di assi standardche la pavimentazione riesce a sopportare prima che ne sia necessarioil rifacimento

PSI = 5 – 0 PSI (0) = 4,2 PSI (f) = 2,5

Is = 14,45

Mr da catalogo (90MPa)

Affidabilità 95%

N (8,2t) max = 2,97 * 10^7

N (8,2t) 20 anni = 2,24 * 10^7

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� La proposta in variante

Progetto:- CORSIA DI MARCIA: riqualifica pavimentazione- CORSIA DI SORPASSO: riprofilatura e ripristino pendenza

ANALISI VITA A FATICA RESIDUA DELLA CORSIA DI SORPA SSO

� Campagna di indagini ad alto rendimento (FWD)

� Stato della pavimentazione caratterizzato da forte dis continuità

� Valutazione della vita residua a fatica con metodo e mpirico-

razionale

� Stima della vita utile a fatica residua

VARIANTE MIGLIORATIVA


SORPASSO MARCIA

BINDER

BASE

MC

PAVIMENTAZIONE

ESISTENTE

USURA DRENANTE

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� La proposta in varianteAppaltatore R.T.I. Itinera S.p.A.- Caffù S.r.l. – Strago S.p.A.

Progettista Studio Prof. Ing. Maurizio Crispino

Direzione Lavori Milano Serravalle Engineering S.r.l.

� Intervento corsia marcia� Miglioramento corsia sorpasso


SORPASSO MARCIA

5 cm USURA

6 cm BINDER

15 cm BASE

20 cm MC

20 cm MGS

SOTTOFONDO

PROGETTO

PAVIMENTAZIONE

ESISTENTE

20

SORPASSO MARCIA

8 cm BBHM

30 cm

MC fibrorinforzato

30 cm

sottofondazione

supercompattata

sottofondo

pavimentazione

esistente

7-9 cm UHM

VARIANTE

� La proposta in varianteStrato di fondazione supercompattato

Per la sottofondazione in MGS è prevista

la compattazione, come da note integrative di capitolato, sino al raggiungimento di un

Md = 80 MPa

In luogo della compattazione prevista da CSA originario sino al raggiungimento di

Md = 50 MPa

ll progetto di riqualifica del Raccordo Pavia – Bere guardo21

� La proposta in varianteMisto cementato fibrorinforzato al altre prestazion i

- - Trattamento in sito (secondo le due modalità di cui di seguito)

- - Fresato

- - Cemento 2,5-3,5%

- - Fibre propileniche 1kg/mc (su miscela finita)

- Md > 150 MPa a 5 gg

- Rc > 2,5 MPa (provini a 7 gg)

- Rt >>>> 0,38 MPa


� La proposta in variante Lo strato BINDER-BASE ad alto modulo

- miscela additivata con polimeri e fibre

- legante: bitume ordinario 50/70 – 4,5% /a

- aggregati come da CSA

- materiale da fresato entro il 30%

- Polimeri (immessi nel mescolatore)

- (rigenerante, additivante di adesione, migliorelavorabilità miscela, maggiore resistenzaall’invecchiamento, minore suscettibilitàtermica)

- Fibre (immesse direttamente nel mescolatore)

- (incremento resistenza meccanica, miglioramento del comportamento a fatica e della resistenza alle deformazioni permanenti, maggiore resistenza a trazione)


� La proposta in variante Lo strato USURA ad alto modulo

- Mano di attacco per massimizzare l’interazione tra gli strati:

- - micro fresatura (1 cm)

- - stesa emulsione cat. mod. a media rottura

- semi-drenante

- miscela additivata con compound polimeri (immessi direttamente nel mescolatore)

- legante: bitume ordinario 50/70 – 5,5% /a

- aggregati come da CSA/integrativoVerifica requisiti aggregati miscelaLA = 15,2 < 20CLA = 0,46 > 0,43


� La proposta in variante Lo strato USURA ad alto moduloVerifica caratteristiche superficiali

CAMPO PROVE

Aderenza/microtessituraMISURA DELLA RESISTENZA DI ATTRITO RADENTE CON L’APPARECCHIO PORTATILE A PENDOLONormativa di riferimento CNR BU n.105/85

BPN ~~~~62

MacrotessituraMISURA DELL’ALTEZZA IN SABBIANormativa di riferimento CNR BU 94

HS > 1.2


� La verifica della soluzione migliorativa

Catalogo delle pavimentazioni

- Mr 90 MPa

- 10.000.000 passaggi

- 25.000.000 passaggi

La pavimentazione in variante risulta OK

- CB ordinario/CB caratteristiche superiori

- MC 25cm ordinario/ MC 30cm+fibre

- Md sottofondo 45MPa / superc. 80 Mpa

- Vantaggi esecutivi



� La verifica della soluzione migliorativaConfronto PE – variante

Metodo empirico-razionale- Analisi delle deformazioni orizzontali determinate alla base degli stati

legati a bitume (26 cm per la pavimentazione di PE, 16 cm per lapavimentazione in variante)

- Riduzione delle deformazioni orizzontali- Verifica rottura a fatica

Numero di Miner PE = 0,28

Numero di Miner PV = 0,225

Metodo empirico-razionale- Verifica ormaiamentosia la soluzione PE che la soluzione in variante risultano verificate

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� Studio di due differenti alternative per l’esecuzionedel MC

Stabilizzazione in sito con materiale di riporto (AM 1)Verifiche: materiale di riporto (A1) + fresato + fibre (1kg/mc) + cemento (2,5-3,5%) + acqua

Stabilizzazione in sito con materiale presente in sito (AM 2)Verifica dell’idoneità tecnico-prestazionale del materiale presente in sito- Prove in sito (carico su piastra, prelievi, ..)- Prove in laboratorio (caratterizzazione materiale, campioni di MC

realizzati con materiale prelevato, ..)Le prestazioni dei campioni ottenuti con il materiale presente in sitosono direttamente confrontabili a quelle ottenute in laboratorio

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� Studio di due differenti alternative per l’esecuzionedel MC

Metodo razionale

Confronto pavimentazioni AM1 e AM2

Equivalenti

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- CORSIA DI MARCIA: raggiungimento obiettivi di progetto conmiglioramento delle performance (strutturali e funzionali) dellapavimentazione rispetto al progetto

- CORSIA DI SORPASSO: miglioramento della soluzione di progettocon introduzione di uno strato con caratteristiche migliorate

- MANUTENZIONE: incremento della vita utile della pavimentazione –sia marcia che soprasso – con riduzione del numero dei futuriinterventi manutentivi

- OTTIMIZZAZIONE dei costi dell’intervento

- VANTAGGI ESECUTIVI

- BENEFICI AMBIENTALI

- BENEFICI INDIRETTI

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� Esecuzione dei lavoriCorsia di marcia

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subfondazione

supercompatta

ta

subfondazione

supercompatta

ta

subfondazione

supercompatta

ta

subfondazione

supercompatta

ta

esistente allargamento esistente allargamento esistente allargamento esistente allargamento

PAVIMENT.

ESiSTENTE

MGS esistente

stesa materiale

vergine

MGS esistente

stesa materiale

vergine

MC stabilizzato

in sito

MC stabilizzato

in sito

BB-HM BB-HM

U-HM


� Esecuzione dei lavoriSottofondazione in allargamento

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� Esecuzione dei lavoriQuota MC



� Esecuzione dei lavori

Stesa fibre

e cemento

34



stabilizzazione

35



36

Compattazione MC



Md = 150 MPa

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38



Stesa BBHM

39



Stesa BBHM

compattazione

gomma + ferro

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Stesa UHM

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Conclusioni

L’uso di tecnologie innovative

� risoluzione delle criticità esecutive

� miglioramento delle caratteristiche dell’infrastruttura

� benefici ambientali

� benefici sicurezza utenza

� ottimizzazione del progetto senza incremento di spesa

� progettazione più accurata

� idoneità appaltatore

� maggiori controlli in corso d’opera

� valutazione in fase di gara

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Grazie per l’attenzione

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