I
INDICE DELLE TABELLE IV
INDICE DELLE FIGURE VII
PREMESSA XV 1 GLI AGGREGATI RICICLATI DA ATTIVITA’ DI COSTRUZIONE E
DEMOLIZIONE ... 1
1.1 Considerazioni generali... 1
1.2 Caratteristiche compositive... 3
1.3 Quadro normativo di riferimento ... 9
2 L'INDAGINE SPERIMENTALE TRAMITE IL FALLING WEIGHT DEFLECTOMETER (FWD) ... 15
2.1 L'apparecchiatura ... 15
2.2 Caratteristiche costruttive e prestazionali ... 18
2.2.1 Applicazione del carico... 19
2.2.2 Piastra di carico ... 21
2.2.3 Misura delle deflessioni ... 23
2.3 Il ruolo del FWD nell’Ingegneria delle Pavimentazioni ... 25
2.3.1 Livello di rete ... 26
2.3.2 Livello di progetto... 27
3 ANALISI DELLO STATO TENSO-DEFORMATIVO... 30
3.1 La teoria elastica ... 30
3.1.1 I parametri elastici... 30
3.1.2 Tensioni e deformazioni in un continuo... 32
3.1.3 Equazioni di Boussinesq ... 33
3.1.4 Il multistrato elastico... 39
3.2 Metodo degli spessori equivalenti... 40
3.3 Deviazioni rispetto alla teoria elastica ... 43
3.3.1 Concentrazione di tensione ... 47
3.3.2 Anisotropia... 49
II
3.3.4 Distribuzione probabilistica delle tensioni... 52
3.4 Modelli costitutivi non lineari... 54
3.4.1 Materiali coesivi... 54
3.4.2 Materiali granulari... 57
3.5 Metodo agli elementi finiti... 63
4 LA BACK-ANALYSIS ... 66
4.1 I fattori che influenzano i valori di deflessione... 66
4.1.1 La struttura della pavimentazione ... 67
4.1.2 Le condizioni della pavimentazione ... 68
4.1.3 L’entità del carico applicato... 69
4.1.4 Le condizioni climatiche ... 70
4.2 L’analisi dei dati... 74
4.2.1 Il bacino di deflessione ... 74
4.2.2 Eventuale presenza di uno strato rigido ... 77
4.2.3 I moduli elastici equivalenti ... 81
4.2.4 Considerazioni sulle equazioni di Boussinesq ... 86
4.3 La back-calculation ... 96
4.3.1 La stima dei moduli... 96
4.3.2 Problemi relativi alle procedure di back-calculation ... 101
4.3.3 I programmi di back-calculation ... 102
4.4 L’impiego del GPR per la misura degli spessori degli strati ... 115
5 INDAGINE SU PAVIMENTAZIONI IN FASE DI COSTRUZIONE .... 120
5.1 Introduzione ... 120
5.2 Metodologia di prova e siti esaminati ... 123
5.2.1 Area di indagine n. 1 ... 125
5.2.2 Area di indagine n. 2 ... 130
5.2.3 Area di indagine n. 3 (aggregato naturale)... 133
5.2.3.1 Indagini sullo strato non legato ... 134
5.2.3.2 Indagini sullo strato legato ... 136
5.3 I risultati sperimentali ... 137
5.3.1 Area di indagine n. 1 ... 137
III 5.3.1.2 La back-calculation ... 162 5.3.2 Area di indagine n. 2 ... 186 5.3.2.1 Sito n. I ... 186 5.3.2.2 Sito n. II... 195 5.3.2.3 Sito n. III ... 206
5.3.3 Area di indagine n. 3 (aggregato naturale)... 216
5.3.3.1 Sezione n. 58 ... 217
5.3.3.2 Sezione n. 36 ... 227
5.4 Conclusioni ... 240
6 INDAGINE SU PAVIMENTAZIONI IN ESERCIZIO ... 250
6.1 Introduzione ... 250
6.2 Metodologia di prova e siti esaminati ... 250
6.2.1 Strada n. 1 ... 252 6.2.2 Strada n. 2 ... 255 6.3 I risultati sperimentali ... 256 6.3.1 Strada n. 1 ... 256 6.3.2 Strada n. 2 ... 266 6.4 Conclusioni ... 271 7 CONCLUSIONI ... 273 BIBLIOGRAFIA... 278
IV
INDICE DELLE TABELLE
Tabella 1.1: Produzione di rifiuti da costruzione e demolizione nei Paesi Membri e relative percentuali di riciclaggio e conferimento in
discarica 3
Tabella 1.2: Produzione di materiali da C&D in alcuni Stati D’Europa ed
in U.S.A 6
Tabella 1.3: Componenti tipiche dei rifiuti da C&D 6 Tabella 2.1: Picchi di carico nelle quattro configurazioni 21 Tabella 2.2: Alcune “configurazioni standard” dei geofoni adottate 25 Tabella 3.1: Fattore di correzione f 38 Tabella 3.2: Esempio di coefficienti relativi all’equazione costitutiva 3.4.2.9 61 Tabella 4.1: Caratteristiche della sovrastruttura 79 Tabella 4.2: Lista di alcuni programmi di back-calculation 106 Tabella 4.3: Campi di accuratezza nelle misure effettuate con
sistema GPR 118
Tabella 5.1: Configurazione dei geofoni per il rilievo delle deflessioni 125 Tabella 5.2: Procedura di prova adottata per i rilevati A e B 128 Tabella 5.3: Modalità di prova relative al rilevato A 129 Tabella 5.4: Modalità di prova relative al rilevato B 129 Tabella 5.5: Procedura di prova adottata per i siti I, II, III 132 Tabella 5.6: Modalità di prova relative al sito I 132 Tabella 5.7: Modalità di prova relativa al sito II 132 Tabella 5.8: Modalità di prova relativa al sito III 132 Tabella 5.9: Procedura di prova adottata per prove effettuate su strato
non legato 135
V
Tabella 5.11: Modalità di prova relativa alla sez. 58 (su Fondazione) 136 Tabella 5.12: Procedura di prova adottata per prove effettuate su strato
legato 137
Tabella 5.13: Modalità di prova relativa alla sez. 36 (su C.B.) 137 Tabella 5.14: Modalità di prova relativa alla sez. 58 (su C.B.) 137 Tabella 5.15: Valori di deflessione da altezza H1 della 3a serie di carico 149 Tabella 5.16: Errori di back-calculation lineare delle postazioni A-1 e A-2 171 Tabella 5.17: Errori di back-calculation lineare della postazione A-14 173 Tabella 5.18: Parametri del modello non-lineare dello strato superficiale
per le postazioni del rilevato A 179 Tabella 5.19: Parametri del modello non-lineare dello strato superficiale
per le postazioni del rilevato B 184 Tabella 5.20: Parametri dei modelli non-lineari per la bonifica del sito n. II 203 Tabella 5.21: Parametri dei modelli non-lineari per il terreno di sedime del
sito n. II 204
Tabella 5.22: Moduli E1 relativi alle postazioni del rilevato A (area di
indagine n. 1) 245 Tabella 5.23: Moduli E1 relativi alle postazioni del rilevato B (area di
indagine n. 1) 246 Tabella 5.24: Moduli E1 relativi alle postazioni del sito n. I (area di
indagine n. 2) 247 Tabella 5.25: Moduli elastici relativi alle postazioni del sito n. II (area di
indagine n. 2) 247 Tabella 5.26: Moduli elastici relativi alle postazioni del sito n. III (area di
indagine n. 2) 248 Tabella 6.1: Configurazione dei geofoni relativa all’anno 2001 251 Tabella 6.2: Configurazione dei geofoni relativa all’anno 2005 251 Tabella 6.3: Temperature di prova relative alla Strada n. 1 253 Tabella 6.4: Valori di traffico medi giornalieri - Strada n. 1 - Dir. Nord 253 Tabella 6.5: Valori di traffico medi giornalieri - Strada n. 1 - Dir. Sud 253 Tabella 6.6: Temperature di prova relative alla Strada n. 2 255
VI
Tabella 6.7: Confronto tra i moduli della Fondazione - Direzione Nord -
2001-2005 260
Tabella 6.8: Confronto tra i moduli della Fondazione - Direzione Sud -
2001-2005 264
Tabella 6.9: Moduli elastici medi dello strato di fondazione della
Strada n. 1 265
Tabella 6.10: Confronto tra i moduli della fondazione - 2001-2005 270 Tabella 6.11: Confronto tra i moduli del sottofondo - 2001-2005 270 Tabella 6.12: Moduli elastici medi dello strato di fondazione e sottofondo
VII
INDICE DELLE FIGURE
Figura 2.1: Vecchio FWD con molle a forma di “S” 16 Figura 2.2: Carrello FWD Phonix con elettronica Dynatest 17 Figura 2.3: FWDs usati nel 1999 17 Figura 2.4: Apparecchiatura Dynatest FWD 18 Figura 2.5: Diagramma schematico del FWD 19 Figura 2.6: Piastra di carico segmentata da 300 mm 20 Figura 2.7: Piastra di carico rigida da 450 mm 22 Figura 2.8: Sensori di deflessione (geofoni) 23 Figura 2.9: Sensori di deflessione (sismografi) 24 Figura 3.1: Parametri elastici relativi ad una sollecitazione uniassiale 30 Figura 3.2: Notazioni in coordinate polari per le equazioni di Boussinesq 34 Figura 3.3: Confronto tra carico puntuale e uniformemente distribuito 36 Figura 3.4: Distribuzione delle pressioni di contatto (piastra rigida) per
materiale granulare e coesivo 37 Figura 3.5: Trasformazione di un sistema a due strati in uno equivalente
(1° caso) 41
Figura 3.6: Trasformazione di un sistema a due strati in uno equivalente
(2° caso) 42
Figura 3.7: Inviluppo di rottura alla Mohr-Coulomb 44 Figura 3.8: Isobare della tensione verticale relative ad un carico
concentrato calcolate con il metodo di Boussinesq e di Frölich
(σz=0.2P/m2) 49
Figura 3.9: Modulo resiliente di un materiale coesivo in funzione della
tensione deviatorica 59 Figura 3.10: Modulo resiliente di un materiale granulare in funzione del
VIII
Figura 3.11: Modello tridimensionale agli elementi finiti 63 Figura 3.12: Configurazione deformata di un modello tridimensionale agli
elementi finiti 65
Figura 4.1: Esempio di interpretazione dei bacini di deflessione 67 Figura 4.2: Deformazioni delle lastre dovute a variazioni giornaliere di
temperatura 71
Figura 4.3: Effetto delle stagioni dell'anno sulle deflessioni delle
pavimentazioni (Asphalt Institute 1981) 72 Figura 4.4: Deflessioni di un semispazio 78 Figura 4.5: Deflessioni diagrammate con l’inverso della distanza in
presenza di uno strato rigido 79 Figura 4.6: Moduli superficiali del semispazio equivalente in funzione del
comportamento del sottofondo 82 Figura 4.7: Andamento delle deflessioni con l’inverso della distanza nel
caso di sottofondo non-lineare 83 Figura 4.8: Effetto del diametro della piastra sul bulbo delle tensioni 85 Figura 4.9: Rappresentazione grafica del modulo elastico equivalente 87 Figura 4.10: Modulo elastico equivalente nel caso di semispazio elastico
lineare 88
Figura 4.11: Analisi qualitativa dei moduli elastici equivalenti 88 Figura 4.12: Deflessioni con l’inverso della distanza nei tre sistemi
analizzati 90
Figura 4.13: Schematizzazione delle deflessioni relative al sistema 2 91 Figura 4.14: Deflessioni normalizzate nel caso di comportamento lineare
del materiale 94
Figura 4.15: Deflessioni normalizzate nel caso di comportamento
non-lineare del materiale 95 Figura 4.16: Parte della struttura della pavimentazione interessata dalla
tensioni trasmesse dal carico 97 Figura 4.17: Rappresentazione schematica del bulbo delle tensioni nella
prova FWD 98
IX
Figura 4.19: Interfaccia iniziale del programma EVERCALC 5.0 107 Figura 4.20: Creazione di un General Data Entry 108 Figura 4.21: Visualizzazione di un Deflection Data Entry 109 Figura 4.22: Interfaccia grafica iniziale di ELMOD 5 110 Figura 4.23: Interfaccia relativa alla stima dei moduli di ELMOD 5 111 Figura 4.24: Interfaccia relativa al modulo FEM/LET/MET
di ELMOD 5 113
Figura 4.25: Confronto grafico tra deflessioni calcolate e misurate 114 Figura 4.26: Principio di funzionamento del sistema GPR 116 Figura 4.27: Principali percorsi di riflessione del modello GPR 117 Figura 5.1: Ubicazione dell’area di indagine n. 1 126 Figura 5.2: Ubicazione dei rilevati A e B 126 Figura 5.3: Stratificazione del rilevato B 127 Figura 5.4: Sistema di masse pari a 50 kg 129 Figura 5.5: Sistema di masse pari a 250 kg 129 Figura 5.6: Ubicazione dell’area di indagine n. 2 130 Figura 5.7: Sito di indagine n. I 131 Figura 5.8: Sito di indagine n. II 131 Figura 5.9: Sito di indagine n. III 131 Figura 5.10: Ubicazione dell’area di indagine n. 3 133 Figura 5.11: Prova su strato di fondazione 134 Figura 5.12: Prova su conglomerato bituminoso 134 Figura 5.13: Bacini di deflessione della postazione A-3 138 Figura 5.14: Bacini di deflessione della postazione B-7 139 Figura 5.15: Deflessioni D1 con altezza H4 relative alla postazione A-14 140 Figura 5.16: Deflessioni D1 con altezza H4 relative alla postazione A-18 140 Figura 5.17: Bacini di deflessione della postazione A-14 141
X
Figura 5.18: Bacini di deflessione della postazione B-10 141 Figura 5.19: Moduli E1 relativi alla postazione A-1 144 Figura 5.20: Moduli E1 relativi alla postazione B-7 144 Figura 5.21: Moduli E1 delle postazioni di esame appartenenti al
rilevato A 145
Figura 5.22: Moduli E1 delle postazioni di esame appartenenti al
rilevato B 146
Figura 5.23: Materiale costituente il rilevato A 147 Figura 5.24: Materiale costituente il rilevato B 147 Figura 5.25: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione A-3 149 Figura 5.26: Moduli elastici equivalenti relativi alla 3a serie di carico della
postazione A-3 150
Figura 5.27: Moduli elastici equivalenti relativi alla 3a serie di carico della
postazione A-14 150
Figura 5.28: Moduli elastici equivalenti relativi alla 3a serie di carico della
postazione A-1 154
Figura 5.29: Moduli elastici equivalenti relativi alla 3a serie di carico della
postazione A-18 154
Figura 5.30: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione B-7 157 Figura 5.31: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione B-10 157 Figura 5.32: Time History dell’ultima caduta da H4 della 3a serie sulla
postazione B-10 159
Figura 5.33: Time History dell’ultima caduta da H4 della 3a serie sulla
postazione A-15 159
Figura 5.34: Deflessioni normalizzate medie con l’inverso della distanza
in A-1 (3a serie) 162 Figura 5.35: Deflessioni normalizzate medie con l’inverso della distanza
in A-14 (3a serie) 163 Figura 5.36: Deflessioni normalizzate medie con l’inverso della distanza
in B-7 (3aserie) 164 Figura 5.37: Moduli elastici lineari relativi alla postazione A-1 166
XI
Figura 5.38: Esempio di un bacino di deflessione teorico ottenuto
minimizzando l’RMS % 167 Figura 5.39: Esempio di un bacino di deflessione teorico ottenuto
minimizzando l’RMS Abs 167 Figura 5.40: Moduli elastici lineari relativi alla postazione A-2 170 Figura 5.41: Moduli elastici lineari relativi alla postazione A-14 172 Figura 5.42: Moduli elastici relativi alla postazione A-3 con h1=50 cm 176 Figura 5.43: Moduli elastici relativi alla postazione A-3 con h1= 55cm 176 Figura 5.44: Moduli elastici relativi alla postazione A-3 con h1= 60 cm 176 Figura 5.45: Moduli elastici relativi alla postazione A-18 con h1= 50 cm 178 Figura 5.46: Moduli elastici relativi alla postazione A-18 con h1= 55 cm 178 Figura 5.47: Moduli elastici relativi alla postazione A-18 con h1= 60 cm 179 Figura 5.48: Medie dei moduli (H4, 3a serie) in funzione dello spessore
dello strato superficiale (A) 180 Figura 5.49: Moduli elastici relativi alla postazione B-7 182 Figura 5.50: Moduli elastici relativi alla postazione B-10 183 Figura 5.51: Medie dei moduli (H4, 3a serie) in funzione dello spessore
dello strato superficiale (B) 185 Figura 5.52: Bacini di deflessione della postazione I-1 187 Figura 5.53: Bacini di deflessione della postazione I-2 187 Figura 5.54: Bacini di deflessione della postazione I-3 188 Figura 5.55: Moduli E1 delle postazioni di esame del sito n. I 190 Figura 5.56: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione I-1 191 Figura 5.57: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione I-2 191 Figura 5.58: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione I-3 192 Figura 5.59: Deflessioni normalizzate medie con l’inverso della
distanza in I-1 194
Figura 5.60: Bacini di deflessione della postazione II-1 195 Figura 5.61: Bacini di deflessione della postazione II-3 195
XII
Figura 5.62: Bacini di deflessione relativi alla postazione II-2 196 Figura 5.63: Moduli E1 delle postazioni di esame del sito n. II 197 Figura 5.64: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione II-1 198 Figura 5.65: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione II-3 198 Figura 5.66: Moduli elastici relativi alla postazione II-1 201 Figura 5.67: Moduli elastici relativi alla postazione II-3 201 Figura 5.68: Moduli della bonifica in funzione dell’invariante di
tensione (postazione II-1) 202 Figura 5.69: Moduli elastici della bonifica in funzione dell’invariante di
tensione (postazione II-3) 202 Figura 5.70: Moduli del terreno di sedime in funzione della tensione
deviatorica (postazione II-1) 204 Figura 5.71: Moduli del terreno di sedime in funzione della tensione
deviatorica (postazione II-3) 204 Figura 5.72: Confronto tra i moduli relativi alla postazione II-3 ricavati
con diverse procedure 205 Figura 5.73: Ubicazione delle postazioni III-3 e III-4 207 Figura 5.74: Bacini di deflessione relativi alla postazione III-1 208 Figura 5.75: Bacini di deflessione relativi alla postazione III-4 208 Figura 5.76: Moduli E1 delle postazioni di esame del sito n. III 209 Figura 5.77: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione III-1 211 Figura 5.78: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione III-2 211 Figura 5.79: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione III-3 212 Figura 5.80: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione III-4 212 Figura 5.81: Moduli elastici relativi alla postazione III-3 214 Figura 5.82: Moduli elastici relativi alla postazione III-4 214 Figura 5.83: Confronto tra i moduli relativi alla postazione III-3 ricavati
con diverse procedure 216 Figura 5.84: Bacini di deflessione relativi alla postazione 58 217 Figura 5.85: Moduli E1 relativi alla postazione di esame n. 58 218
XIII
Figura 5.86: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione 58 219 Figura 5.87: Schema di calcolo per la sezione n. 58 (prova su strato
non legato) 220
Figura 5.88: Moduli elastici relativi alla postazione 58 221 Figura 5.89: Bacini di deflessione relativi alla postazione 58-CB 222 Figura 5.90: Schema di calcolo per la sezione n. 58 (prova su
conglomerato bituminoso) 223 Figura 5.91: Moduli elastici relativi alla postazione 58-CB 223 Figura 5.92: Moduli della fondazione relativi alla postazione 58 e 58-CB 225 Figura 5.93: Bacini di deflessione relativi alla postazione 36-L 227 Figura 5.94: Bacini di deflessione relativi alla postazione 36-H 227 Figura 5.95: Moduli E1 relativi alle postazioni 36-L e 36-H 228 Figura 5.96: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione 36-L 229 Figura 5.97: Moduli elastici equivalenti relativi alla postazione 36-H 229 Figura 5.98: Postazioni di indagine 36-L e 36-H 230 Figura 5.99: Moduli elastici relativi alle postazioni 36-L e 36-H (3 strati) 231 Figura 5.100: Schema di calcolo per la sezione n. 36 (prova su strato
non legato) 231
Figura 5.101: Confronto tra bacino di deflessione teorico e misurato della
postazione 36-H (3 strati) 232 Figura 5.102: Confronto tra bacino di deflessione teorico e misurato della
postazione 36-H (4 strati) 233 Figura 5.103: Moduli elastici relativi alle postazioni 36-L e 36-H (4 strati) 234 Figura 5.104: Bacini di deflessione relativi alla postazione 36-CB 236 Figura 5.105: Schema di calcolo per la sezione n. 36 (prova su
conglomerato bituminoso) 237 Figura 5.106: Moduli elastici relativi alla postazione 36-CB 237 Figura 5.107: Moduli della fondazione relativi alle postazioni 36-H
e 36-CB 239
XIV
Figura 6.2: Strada di indagine n. 1 252 Figura 6.3: Sezione stratigrafica della Strada n. 1 252 Figura 6.4: Veicoli transitati in funzione delle ore di rilievo –
Strada n. 1 – Dir. Nord 254 Figura 6.5: Veicoli transitati in funzione delle ore di rilevo –
Strada n. 1 – Dir. Sud 254 Figura 6.6: Sezione stratigrafica della Strada n. 2 255 Figura 6.7: Strada di indagine n. 2 256 Figura 6.8: Bacini di deflessione relativi alla Postazione 11-Nord (2001) 257 Figura 6.9: Bacini di deflessione relativi alla Postazione 11-Nord (2005) 257 Figura 6.10: Moduli elastici relativi alla direzione Nord - 2001 258 Figura 6.11: Moduli elastici relativi alla direzione Nord – 2005 259 Figura 6.12: Moduli elastici della Fondazione e del Sottofondo - Direzione
Nord - 2001-2005 260 Figura 6.13: Moduli della Fondazione relativi alla Postazione n. 3 -
Direzione Nord 261
Figura 6.14: Moduli della Fondazione relativi alla Postazione n. 4 -
Direzione Nord 261
Figura 6.15: Moduli elastici relativi alla direzione Sud - 2001 262 Figura 6.16: Moduli elastici relativi alla direzione Sud - 2005 262 Figura 6.17: Moduli elastici della Fondazione e del Sottofondo -
Direzione Sud - 2001-2005 263 Figura 6.18: Moduli elastici del sottofondo relativi alla postazione n. 1 -
Direzione Sud 264
Figura 6.19: Bacini di deflessione relativi alla postazione n. 6 - 2005 267 Figura 6.20: Moduli elastici - 2001 268 Figura 6.21: Moduli elastici - 2005 268 Figura 6.22: Moduli elastici della fondazione e del sottofondo - 2001-2005 269
