LA COMPATTAZIONE CONVENZIONALE CON RULLI STATICI O VIBRANT

Per il costipamento dei terreni in sito possono essere impiegate attrezzature diverse in relazione alle caratteristiche e al tipo di terreno e all’energia richiesta per il costipamento.

Le tecniche impiegate possono trasmettere al terreno azioni meccaniche di tipo statico, di compressione e di taglio, o di tipo dinamico, attraverso vibrazioni. In base al prevalere di uno dei due tipi di azioni le attrezzature per il costipamento si suddividono in due classi costituite rispettivamente dai mezzi prevalentemente statici e prevalentemente dinamici.

In particolare, per il costipamento dei terreni a grana fine risultano efficaci solo le attrezzature di tipo Statico, mentre per il costipamento dei terreni granulari sono efficaci soprattutto quelle di tipo

Dinamico.

Nei mezzi prevalentemente statici sono compresi i rulli lisci, i rulli o carrelli gommati e i rulli a punte. I rulli lisci statici compattano per compressione e la loro azione è limitata alla parte più superficiale di terreno; hanno un peso generalmente compreso tra le 2 e le 20t e trasmettono pressioni dell’ordine di 30÷100 kg/cm su una striscia di un centimetro di generatrice[1]. La loro azione è limitata alla parte più superficiale di terreno e sono generalmente adatti per terrre plastiche. La macchina esercita sul materiale una pressione che induce tensioni sulle superfici di contatto dei grani che diminuiscono all'aumentare della profondità dello strato a seguito della distribuzione del carico,in tal modo si riduce il volume dei vuoti nel materiale, come dimostrano le deformazioni permanenti lasciate dopo il passaggio del rullo (ormaia del cilindro).

La pressione verticale di un rullo ad azione statica varia all'aumentare del costipamento. All'inizio, il rullo penetra leggermente nel materiale da costipare, in modo tale che un segmento circolare di dimensioni maggiori entri in contatto con il materiale. In tal modo si ottiene una superficie di appoggio corrispondente grande e, pertanto, una pressione superficiale specifica maggiore al centro dell'avvallamento e minore sul bordo. All'aumentare della compattazione, la pressione superficiale specifica aumenta, poiché il rullo penetra in misura minore nello strato di terreno.

I rulli statici sono classificati attraverso il carico statico lineare, che può essere identificato come,

Carico per asse / Larghezza del rullo

Fig.2.6 Carico statico lineare

L'effetto di queste macchine in profondità è relativamente ridotto. Non a caso tutti i compressori a rullo liscio, al giorno d'oggi sono utilizzati solo ed esclusivamente per il costipamento di quelli che sono gli strati di usura o binder del manto bituminoso stradale e per lavorare giunti e raccordi. Vi sono anche sono i rulli gommati, costituiti da un cassone trasportato da un certo numero di ruote gommate; compattano sia con azione di compressione che di taglio per mezzo degli pneumatici. Rispetto ai rulli lisci agiscono più in profondità. Alcuni rulli statici sono dotati anche di protrusioni di varia forma, (es. rulli “a piè di pecora”) che esercitano sul terreno un’azione di punzonamento, cioè di compressione localizzata. Con la comparsa sul mercato della modalità di compattazione IC, i rulli di tipo statico hanno avuto sempre minor spazio.

Fig.2.7 Dettaglio dei rulli a piede di montone

Carico per asse

Nella classe dei mezzi prevalentemente dinamici sono compresi i rulli lisci vibranti, le piastre vibranti e le piastre battenti. I rulli vibranti sono analoghi a quelli lisci, ma sono dotati di masse eccentriche che generano forze verticali di tipo sinusoidale che mettono in vibrazione il rullo stesso. Tale vibrazione agisce di conseguenza sul terreno stesso. I mezzi vibranti hanno pesi del tutto simili a quelli statici. Sono particolarmente adatti per le ghiaie, le sabbie e tutte le terre fini. Le frequenze di vibrazione si aggirano tra i 20/50 HZ.

Vibrare un terreno significa sottoporlo a due tipi di azioni:

-Una pressione verticale, dovuta al peso della macchina che si muove lentamente sulla superficie del terreno, questa è applicata attraverso superfici di varia forma e natura.

-Una oscillazione forzata, dovuta alla vibrazione del mezzo. Per effetto di tale oscillazione un punto generico del terreno subisce spostamenti ed e' sottoposto ad una accelerazione proporzionale. Lo spostamento dei grani di terreno permette un miglioramento dell’addensamento.

Le conseguenze delle vibrazioni si traducono in una rottura dei legami fra i granuli di terra con diminuzione più o meno spinta della resistenza a taglio, per cui è agevole con pressioni verticali non elevate, realizzare un addensamento del terreno migliore rispetto al rullo statico. Esperienze svedesi hanno dimostrato che un terreno incoerente, sottoposto a vibrazione, vede ridotta la sua resistenza per attrito fino a meno di un decimo del valore iniziale; nei terreni coesivi l'effetto della vibrazione è meno sentito e la resistenza a taglio si riduce a valori compresi fra un terzo ed un mezzo di quella iniziale. Altre esperienze hanno posto in luce che a diferenza di quanto avviene con le macchine statiche, l'addensamento maggiore con i mezzi vibranti non si realizza in superfice, ma ad una profondità che dipende dal tipo di macchinario e dal tipo di terre.

Fig.2.8 Azione di un rullo dinamico che compatta il terreno grazie al peso del rullo stesso e alle vibrazioni

Le piastre vibranti sono formate da una piastra di acciaio sulla quale è posto un motore e una serie di masse eccentriche che generano un moto sinusoidale verticale in grado di sollevare, spostare e far ricadere la piastra. Poiche' il valore massimo della risultante verticale della forza centrifuga, supera il peso della macchina, inclinando il piano di rotazione degli eccentrici la macchina si sposta.Le piastre battenti consistono in una massa che viene ritmicamente sollevata e lasciata ricadere sul terreno; vengono usate soprattutto per costipare aree di dimensioni ridotte quando non possono essere utilizzati altre tecniche di costipamento. La scelta dello spessore e della quantità di energia (numero di passaggi con i rulli o di battute con le piastre) dipende dalle caratteristiche del materiale da compattare. Per i materiali a grana fine e per i materiali a grana grossa con percentuale elevata di fine tale scelta è molto legata al valore del contenuto d’acqua; per i materiali a grana grossa la compattazione è generalmente poco condizionata dal contenuto d’acqua.

Quindi riassumendo :

Tabella 2.5:Caratteristiche tecniche rulli statici e vibranti