Risultati Schema 1

Capitolo 4 Analisi sperimentale

Figura 4.19 – Rampa di spostamento di input nella fase di carico per prove realizzate don pressa dinamica sullo Schema 2.

Figura 4.20 – Tipico output di prova deflettometrica a massa battente [6].

A tale scopo la superficie da testare all’interno della camera di calibrazione, considerando che la piastra maggiore dell’LWD presenta diametro di 30 cm, è stata divisa in nove parti come illustrato in Figura 4.17a: tale suddivisione restituisce quattro posizioni d’angolo (1 – 3 – 7 – 9), quattro posizioni di bordo (2 – 4 – 6 – 8) e una centrale (5). Su ognuna di queste sono stati effettuati test sia sul solo sottofondo in terra che sulla pavimentazione con massa battente da varie altezze.

Dall’analisi di tutte le risposte time history delle deflessioni registrate nelle nove posizioni di battuta si è notata un’anomalia in tutte quelle relative alle posizioni di bordo (Figura 4.21 e Figura 4.22) e di angolo (Figura 4.23 e Figura 4.24), mentre quelle relative alla posizione centrale (Figura 4.25 e Figura 4.26) sono risultate perfettamente corrispondenti a quella attesa usata come riferimento (Figura 4.20). In particolare, l’anomalia riscontrata si manifesta in un disturbo del picco della deflessione nel tempo. Raggiunto il picco della deflessione vi è infatti una repentina riduzione e un successivo aumento del valore della deflessione (Figura 4.21, Figura 4.22, Figura 4.23 e Figura 4.24) invece di una progressiva diminuzione una volta raggiunto tale picco (Figura 4.25 e Figura 4.26). Le risposte time history relative all’anomalia sono omogenee indipendentemente dal fatto che la prova sia stata effettuata sul solo sottofondo che sulla pavimentazione posata su di esso, a conferma dell’ipotesi che essa sia dovuta a cause esterne alla

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camera di calibrazione. Il disturbo ha però un valore inferiore nella pavimentazione rispetto al solo sottofondo, viene cioè mitigato l’effetto di bordo.

Figura 4.21 – Time history sul sottofondo nella posizione di bordo (2).

Figura 4.22 – Time history sulla pavimentazione nella posizione di bordo (6).

Figura 4.23 – Time history sul sottofondo nella posizione d’angolo (3)

Figura 4.24 – Time history sulla pavimentazione nella posizione d’angolo (3)

Figura 4.25 – Time history sul sottofondo nella posizione centrale (5)

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Figura 4.26 – Time history sulla pavimentazione nella posizione centrale (5)

Successivamente i dati ottenuti sul sottofondo sono stati analizzati attraverso l’utilizzo del software LWDmod imponendo il substrato roccioso a 400 mm ed analizzando esclusivamente i valori di deflessione restituiti dal geofono centrale (D1) affinché i risultati ottenuti non fossero troppo influenzati dalle pareti in calcestruzzo. Le deflessioni medie nelle varie posizioni (normalizzate a 70 kPa) ed i moduli elastici nelle varie posizioni sono rappresentati in Figura 4.27a e b. Il modulo elastico medio del sottofondo, che verrà nel Capitolo 5 utilizzato per l’analisi FEM è di 20 MPa.

Figura 4.27 – a) Deflessione media normalizzata a 70 kPa e b) Modulo del sottofondo medio calcolato nelle diverse posizioni.

In Figura 4.28 sono invece rappresentati i risultati dell’andamento della deflessione D1, D2 e D3 (rispettivamente a 0, 30, e 45 cm dal centro della piastra) in funzione del carico applicato della prova deflettometrica effettuata nella posizione 5 del sottofondo. Come si può notare tali deflessioni sono ben rappresentate da un interpolazione lineare.

Figura 4.28 – Deflessioni D1, D2 e D3 (misurate rispettivamente a 0, 30 e 45 cm dal centro della piastra) in funzione della sollecitazione applicata per la prova deflettometrica a massa battente effettuata sul sottofondo nella posizione 5 dello Schema 1.

Per quanto riguarda la pavimentazione con giunti non saturati le prove deflettometriche a massa battente sono state eseguite solamente nella posizione 5 e per 2 altezze di caduta per non imporre sollecitazioni troppo elevate; i risultati sono rappresentati in Figura 4.29.

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Figura 4.29 – Deflessioni D1, D2 e D3 (misurate rispettivamente a 0, 30 e 45 cm dal centro della piastra) in funzione della sollecitazione applicata per la prova deflettometrica a massa battente effettuata sulla pavimentazione con giunti non saturati nella posizione 5 dello Schema 1.

Infine, la Figura 4.30 mostra la relazione che intercorre tra il carico applicato sulla superficie e la deflessione sullo Schema 1 con giunti saturati a sabbia nella posizione 5. Si può notare anche in questo caso al centro della piastra la deflessione D1 cresce linearmente al crescere del carico applicato; lo stesso vale per le deflessioni D2 e D3.

Figura 4.30 – Deflessioni D1, D2 e D3 (misurate rispettivamente a 0, 30 e 45 cm dal centro della piastra) in funzione della sollecitazione applicata per la prova

In Figura 4.31 è invece rappresentata la variazione del bacino di deflessione al variare del carico applicato durante la prova che sarà utile alla taratura del modello agli elementi finiti presentato nel Capitolo 5.

Figura 4.31 – Andamento del bacino di deflessione delle prove deflettometriche a massa battente realizzate sulla pavimentazione finita con giunti saturati in sabbia dello Schema 1 al variare della sollecitazione applicata durante la prova.

Confrontando i valori di deflessione di pavimentazioni con giunti saturati a sabbia e non saturati si può notare una riduzione delle deflessioni D1 pari al 17%

ed al 19 % rispettivamente per pressioni applicate di 57 e 72 MPa: all’aumentare del carico applicato aumenta la riduzione apportata dalla saturazione dei giunti anche se questo non può essere confermato a causa della realizzazione di prove con solamente due valori di sollecitazione. Per quanto riguarda invece le deflessioni D2 e D3 non si ha un chiaro andamento: questo è probabilmente dovuto alla diversa rotazione che subiscono i cubetti. In Figura 4.32 è rappresentato il confronto dei bacini di deflessione tra la pavimentazione con giunti non saturi e quella con giunti saturati a sabbia.

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Figura 4.32 – Confronto bacino di deflessione dello Schema 1 con giunti non saturati e giunti saturati a sabbia.

4.7.3.2 Risultati prove effettuate con pressa dinamica

Come sottolineato nel Paragrafo 4.4 le prove effettuate sullo Schema 1 sono state realizzate per tarare successive modalità di prova e per poter calibrare in futuro un modello agli elementi finiti capace di predire il comportamento di tali pavimentazioni al variare di diversi parametri considerando la componente elastica, viscosa e plastica dei vari materiali costituenti.

La prova come abbiamo detto consiste in un ciclo di carico e scarico a spostamento imposto. In Figura 4.33 è rappresentato l’andamento del carico letto dalla cella di carico in funzione del tempo.

Figura 4.33 – Andamento del carico applicato durante la prova realizzata con pressa dinamica sullo Schema 1.

Come si può notare ad ogni step si ha un assestamento del carico; quest’ultimo tende a diminuire all’avanzare del tempo. Si è deciso quindi di analizzare la curva per ogni step di carico (Figura 4.34) e di valutare la pendenza della curva al tempo finale dello step di carico, vale a dire a 120 s. I risultati ottenuti sono rappresentati in Tabella 4.4. Come si può notare la variazione del carico al termine di ogni step aumenta all’aumentare del carico applicato. Il massimo della variazione al termine di ogni step si ha per il carico massimo applicato di 4.21 t per il quale tale variazione è pari a 1.53 kg/s.

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Figura 4.34 –Andamento del carico nella fase di attesa di due minuti con pistone fermo per ogni step di carico con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1.

Tabella 4.4 – Andamento del carico nella fase di attesa di due minuti con pistone fermo per ogni step di carico con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1.

Step Carico massimo

[kg] Pendenza

[kg/s] Variazione carico Totale

[%] Variazione carico Step [%]

1° 739 -0.09 5.72 8.88

2° 1305 -0.3 7.95 17.04

3° 1643 -0.39 7.94 29.57

4° 2086 -0.54 8.54 31.05

5° 2423 -0.6 8.46 39.81

6° 2754 -0.72 8.59 43.51

7° 3179 -0.96 8.96 42.66

8° 3480 -1.08 8.77 51.38

9° 3802 -1.29 8.94 54.18

10° 4209 -1.53 10.61 59.80

Si è deciso di analizzare anche l’andamento delle deflessioni ad ogni step di carico in funzione del tempo per vedere se anche in questo caso ci fosse un assestamento della pavimentazione che potesse portare ad un recupero delle deformazioni ad una certa distanza dall’area di applicazione del carico. Come si può notare in Figura 4.35, Figura 4.36, Figura 4.37 e Figura 4.38 anche in questo caso al crescere del numero di step analizzati si ha un aumento della variazione della deflessione in funzione del tempo che tende ad aumentare. Tale

variazione è pero trascurabile e al termine dello step di carico risulta essere pressoché costante con una variazione inferiore al decimo di micrometro.

Figura 4.35 – Andamento della deflessione D1 (sulla piastra) nella fase di attesa di due minuti con pistone fermo per ogni step di carico con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1.

Figura 4.36 – Andamento della deflessione D2 (a 16.5 cm dal centro della piastra) nella fase di attesa di due minuti con pistone fermo per ogni step di carico con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1.

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Figura 4.37 – Andamento della deflessione D3 (a 24 cm dal centro della piastra) nella fase di attesa di due minuti con pistone fermo per ogni step di carico con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1.

Figura 4.38 – Andamento della deflessione D4 (a 31.5 cm dal centro della piastra) nella fase di attesa di due minuti con pistone fermo per ogni step di carico con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1.

In Figura 4.39 è rappresentato invece l’andamento Carico-Deflessione centrale D1. Come si può notare l’assestamento del carico è molto evidente ed aumenta all’aumentare del carico applicato. Lo stesso andamento lo si ha per le deflessioni D2 D3 D4 come si può vedere in Figura 4.40, Figura 4.41 e Figura 4.42. Su tale pavimentazione in questa configurazione di prova si ha una

deflessione residua pari a 2.490, 0.751, 0.116 e 0.016 mm rispettivamente alle distanze di 0, 16.5, 24 e 31.5 cm dal centro della piastra.

Figura 4.39 – Andamento delle deflessioni D1 (sulla piastra di carico) al variare del carico durante la prova con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1).

Figura 4.40 – Andamento delle deflessioni D2 (a 16.5 cm dal centro della piastra) al variare del carico durante la prova con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1).

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Figura 4.41 – Andamento delle deflessioni D3 (a 24 cm dal centro della piastra) al variare del carico durante la prova con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1).

Figura 4.42 – Andamento delle deflessioni D4 (a 31.5 cm dal centro della piastra) al variare del carico durante la prova con pressa dinamica sulla pavimentazione dello Schema 1).

Sulla base di tali risultati si è deciso di optare per un'altra metodologia di prova per gli altri schemi analizzati e cioè aumentare la durata di ogni step di carico in modo da rendere il carico stabile e ridurre il carico massimo raggiunto in modo da limitare la riduzione del carico durante la fase di assestamento. Inoltre, si è deciso di realizzare un maggior numero di cicli di carico per valutare la

variazione del comportamento globale della pavimentazione soggetta a diverse applicazioni di carico.