31599 - COSTRUZIONE DI STRADE, FERROVIE ED AEROPORTI T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, e dopo aver superato la prova di verifica finale, lo studente possiede le conoscenze di base sulle componenti geometriche e sulla normativa per la progettazione di strade. E’ in grado di organizzare un progetto infrastrutturale e di affrontare autonomamente alcune applicazioni pratiche: costi, inserimento ambientale, sicurezza della circolazione. Conosce gli elementi fondamentali delle sovrastrutture ferroviarie ed aeroportuali. È infine capace di affrontare le problematiche connesse alla progettazione, al controllo ed alla gestione delle sovrastrutture stradali e delle opere in terra per infrastrutture di trasporto.

Programma/Contenuti

Moto dei veicoli e stabilità in curva

Equazione del moto: condizioni necessarie affinché si verifichi il moto di puro rotolamento.

Forza di aderenza, moto di rotolamento e scorrimento, resistenze al moto.

Equilibrio di un veicolo in curva: forze agenti su un veicolo in curva; slittamento, ribaltamento e raggio minimo.

Progetto stradale

Ambito normativo. Redazione del progetto stradale: concetti di capacità, flussi di progetto, livelli di servizio e dimensionamento della sezione stradale.

Geometria stradale:

  • scelta del supporto cartografico;

  • andamento planimetrico ed individuazione di rettifili, curve circolari e transizioni a raggio variabile;

  • andamento altimetrico: profilo longitudinale, livellette e raccordi altimetrici concavi e convessi;

  • definizione delle sezioni tipo in rilevato, trincea ed a mezzacosta, disegno delle sezioni trasversali e calcolo dei volumi.

    Computo metrico e stima dei lavori.

Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade

Reti stradali, classificazione delle strade e criteri compositivi della piattaforma, elementi costitutivi dello spazio stradale, caratteristiche geometriche e di traffico delle sezioni.

D.M. 22/04/2004: Modifica del D.M. 05/11/2001 “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade”.

Norme per la classificazione funzionale delle strade esistenti.

Solido stradale: rilevati e trincee

Costruzione di un rilevato e di una trincea.

Compattazione dei materiali e controlli di qualità.

Problematiche dei rilevati e delle trincee.

Verifiche di stabilità: criteri di calcolo e metodo degli stati limite.

Miglioramento della stabilità con berlinesi tirantate: caratteristiche geometriche e strutturali delle berlinesi; caratteristiche degli ancoraggi.

Costruzione dei rilevati: tecniche speciali: rilevati alleggeriti con polistirene espanso sinterizzato; stabilizzazione dei terreni con leganti idraulici.

Caratterizzazione dei materiali stradali

Terre e miscele di aggregati: caratteristiche geometriche, fisiche e meccaniche.

Leganti bituminosi: prove di penetrazione, rammollimento, suscettività termica, prova di rottura Fraass, prova di duttilità, prova di volatilità.

Emulsioni bituminose.

Conglomerati bituminosi: caratteristiche generali ed impianti di produzione, prova Marshall, resistenza a trazione indiretta. Stima della percentuale di vuoti e determinazione della massa volumica massima e apparente. Determinazione delle caratteristiche dei vuoti di provini bituminosi.

Il mix-design volumetrico delle miscele bituminose: compattatore giratorio e nozioni di base su Superpave-livello 1.

Spinta delle terre

Spinte attiva, passiva e a riposo. Teorie di Coulomb, di Rankine e teorie basate su una superficie di rottura curvilinea.

Confronto e implicazioni delle teorie per la valutazione della spinta delle terre.

Determinazione della spinta in casi particolari: presenza di terreni coesivi, di falda freatica, di terreno stratificato e di un carico accidentale distribuito in superficie.

Muri di sostegno

Tipologie delle strutture di sostegno: muri a gravità, a mensola. ad elementi e terre rinforzate.

Progettazione di un muro di sostegno, verifiche classiche e metodo degli stati limite: criteri di dimensionamento preliminare; determinazione delle sollecitazioni applicate all'opera; metodo di calcolo e verifiche di stabilità; principi di calcolo strutturale.

Sovrastrutture stradali

Tipologie: sovrastrutture flessibili, rigide, semirigide, semi flessibili e ad elementi.

Materiali: conglomerati bituminosi per strati di usura, binder e base; stabilizzato granulometrico per strati di fondazione e misto cementato per strati di base.

Materiali bituminosi e cementizi per strati di usura:

  • conglomerati bituminosi drenanti e fonoassorbenti;

  • conglomerati bituminosi di tipo Splitt Mastix Asphalt;

  • conglomerati bituminosi colorati o stampati;

  • conglomerati bituminosi con gomma;

  • conglomerati cementizi;

  • grouted Macadam;

  • masselli cementizi tradizionali e fotocatalitici.

  • Conglomerati bituminosi tiepidi o a bassa energia

     Metodi di calcolo delle sovrastrutture stradali

    Il concetto di sollecitazione a fatica: cause generatrici ed effetti.

    Deformazioni permanenti (ormaie): componente viscosa della deformazione.

    Definizione di asse standard equivalente (ESA) e determinazione dei coefficienti di equivalenza.

    Sovrastrutture stradali flessibili: metodi teorici, metodi semiempirici, metodi razionali e metodi basati sul calcolo a fatica.

    Catalogo delle pavimentazioni: fattori del dimensionamento e schede del catalogo.

    Geosintetici

    Classificazione, tipologie e campi di impiego.

  • Prove di caratterizzazione e determinazione delle proprietà fisiche, meccaniche, idrauliche ed ambientali.

    Durabilità dei geosintetici e coefficienti di sicurezza parziali.

    Geosintetici nelle sovrastrutture stradali: strade non pavimentate e strade pavimentate.

    Caratteristiche strutturali e funzionali delle pavimentazioni

    Caratteristiche stratigrafiche e loro determinazione.

    Caratteristiche strutturali: determinazione dei moduli degli strati mediante Falling weight deflectometer (FWD) e light FWD.

    Caratteristiche funzionali: definizioni di aderenza e regolarità e relativi metodi di misura.

    Manutenzione delle pavimentazioni stradali

    Criteri di ottimizzazione, parametri, strategie e pianificazione della manutenzione. Interventi di manutenzione:

  • ripristino localizzato: colmatura di buche e rappezzi;

  • sigillatura di lesioni e giunti;

  • irruvidimento della superficie senza apporto di materiale;

  • irruvidimento della superficie con apporto di materiale: trattamenti superficiali;

  • microtappeti a freddo (macroseal) ed a caldo;

  • rifacimento del manto di usura: risagomatura o sostituzione. Interventi di riabilitazione:

Ricostruzione parziale o totale.

Sicurezza stradale e dispositivi di ritenuta

Classificazioni e caratteristiche fisico-meccaniche delle barriere di sicurezza.

Analisi del quadro normativo e criteri di scelta dei dispositivi di sicurezza.

Indici di prestazione: capacità di contenimento; indici di severità e larghezza operativa ricavati da crash test in vera grandezza.

Transizioni tra dispositivi di sicurezza e protezione dei punti singolari.

Le gallerie

Tipologie di opere in sotterraneo e definizioni principali.

Classificazione degli ammassi rocciosi: Criterio di Terzaghi, Rock Quality Designation Index, Classificazione di Rabcewicz- Pacher.

Metodi di scavo e tecniche di rivestimento: metodi di scavo a foro cieco, metodi di scavo a cielo aperto e relative attrezzature.

Progetto del rivestimento: metodi dell'equilibrio limite e metodi basati sull'interazione terreno–struttura.

Controlli in corso d'opera.

Norme di sicurezza e impianti tecnologici.

Nozioni di base sulle Ferrovie

Le reti italiana ed europea. Sovrastruttura ferroviaria: elementi compositivi dell'armamento con e senza massicciata. Terminologia e materiali: rotaie, organi d'attacco, traversine ballast sub-ballast e sottofondo. Gli apparecchi del binario, scambi o deviatoi, e la lunga rotaia saldata. Le stazioni: ubicazione e tipologie. Manutenzione ferroviaria: rincalzatura, livellazione ed allineamento.

Nozioni di base sugli Aeroporti

Criteri di classificazione

Definizioni e caratteristiche geometriche degli elementi dell'area aeroportuale: taxiways, piazzali di sosta, piste di volo, ecc. Scelta dell'ubicazione dell'area aeroportuale, servitù aeroportuali e fattori che condizionano l'orientamento delle piste di volo.

Sovrastrutture aeroportuali rigide e flessibili: materiali impiegati, analisi dei carichi, concetto di gamba di forza e criteri di dimensionamento con il metodo FAA. Importanza dei giunti di dilatazione, contrazione e costruzione per le pavimentazioni rigide.

Testi/Bibliografia

COSTRUZIONI STRADALI - ASPETTI PROGETTUALI E COSTRUTTIVI - Ed. HOEPLI - Giulio Dondi, Andrea Simone, Valeria Vignali, Claudio Lantieri

Slides degli argomenti trattati a lezione, disponibili per il download su AMS - Campus.  All'inizio del corso sono caricate integralmente le presentazioni dell'AA precedente che, se aggiornate dal docente, sono inserite con la nuova data ed un indice di versione incrementale.

Metodi didattici

In parallelo alle lezioni teoriche vengono svolte le esercitazioni pratiche che prevedono le seguenti attività:

la redazione (obbligatoria), in gruppi di 2-3 studenti, degli elaborati principali di un progetto stradale (strada extraurbana C2) a partire da una cartografia assegnata (formati .dwg e .pdf). E' consentito l'uso di CAD ma non di applicativi o plugin dedicati alla progettazione stradale. Non è richiesta la stampa del progetto che può essere consegnato su CD.

lo svolgimento di esercizi a casa (homeworks) su problemi progettuali e di calcolo che fanno parte delle verifiche parziali intermedie. Il docente assegna, periodicamente, degli esercizi pubblicandoli su AMS-Campus e dandone notizia sul gruppo StradeTbo, che sono poi corretti in classe al termine di una lezione della settimana seguente all'assegnazione. La soluzione viene in seguito resa disponibile su AMS-Campus.

visite al Laboratorio sperimentale (LAS): gli studenti accedono, in gruppi compatibili con la capienza del LAS, al laboratorio dove possono prendere visione diretta delle attrezzature, e dei materiali descritti a lezione nonché di alcune attività sperimentali in corso

Modalità di verifica dell'apprendimento

-Verifiche parziali scritte (n. 3 per 12 CFU) ad intervalli regolari, di circa un mese, durante lo svolgimento del corso. La partecipazione ai parziali, vivamente raccomandata, è molto elevata e registra la presenza della quasi totalità degli iscritti.

-Ogni prova parziale è suddivisa in tre parti:
--10 quiz a risposta multipla (max. 4 punti);
--una domanda a risposta aperta (max. 3 punti);
--un esercizio (v. homework) di progetto o verifica (max. 4 punti).

Il superamento di tutti i parziali (6 p.ti min in ognuno) equivale al superamento dell'esame totale. Superando solo due parziali, si accede ad un esame orale ridotto sulla parte non sufficiente o non sostenuta.

In alternativa, per chi non supera o non sostiene i parziali: -Esame orale ed eventuale discussione del progetto presentato.

L'esame orale, che è preceduto da 10 quiz a risposta multipla, comprende anche la risoluzione di un problema di verifica o progetto e domande su argomenti teorico sperimentali sull'intero corso.

Strumenti a supporto della didattica

Proiettore digitale. Sono previste dimostrazioni in laboratorio LAS (Laboratorio di Strade del DICAM), dove vengono mostrate le apparecchiature di prova illustrate nelle lezioni teoriche.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giulio Dondi