Introduzione
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INTRODUZIONE
Le infrastrutture stradali danno un contributo cruciale allo sviluppo economico e alla crescita di un paese, e portano importanti benefici sociali. Inoltre forniscono l’accesso ai servizi di occupazione, sociali, sanitari e di educazione, quindi una rete stradale risulta di fondamentale importanza nella lotta contro la povertà. Le strade rendono accessibili più aree e stimolano lo sviluppo economico e sociale. Per queste ragioni, le infrastrutture stradali sono le più importanti tra i beni pubblici.
La rete stradale europea consiste di 5,5 milioni di km con un valore stimato di oltre €8000 miliardi. Però, a causa dell’uso e del tempo, questa rete infrastrutturale sta invecchiando, e ciò che sembra essere ancora superficialmente funzionale potrebbe invece nascondere significativi problemi strutturali proprio sotto la superficie. Ne risulta quindi che le attività di manutenzione, rinnovamento e modernizzazione, sono necessarie per mantenere la rete stradale in condizioni sufficientemente buone e sicure per gli utenti, nonché per ottimizzare gli investimenti infrastrutturali.
I rilievi mostrano che manutenere adeguatamente le infrastrutture stradali è essenziale per preservarne e migliorarne i benefici. Ma l’accumulo di manutenzione straordinaria ha causato un’irreversibile deterioramento dell’infrastruttura stradale. Se è eseguita una manutenzione insufficiente, le strade potrebbero poi necessitare di ripristino o riabilitazione dopo solo qualche anno. Il deterioramento si diffonde nel sistema stradale molto velocemente richiedendo poi costi elevati e un maggiore impatto finanziario sull’economia e sui cittadini.
Sulla base di queste considerazione appare necessario come l’importanza della manutenzione debba essere riconosciuta da chi prende le decisioni. Comunque nella maggior parte dei casi questa non è riconosciuta e come risultato si ha una scarsa gestione dei beni, quindi molte reti stradali nell’Unione Europea (UE) non sono in buone condizioni. La manutenzione e lo sviluppo delle reti stradali offre benefici economici sul lungo termine, anche se questo non è comunemente compreso all’interno delle cerchie politiche.
La manutenzione delle strade coinvolge l’applicazione di pratiche ingegneristiche, finanziarie e gestionali per ottimizzare il livello di servizio risultante per avere il maggiore rapporto costo- beneficio dall’input finanziario. Infatti, l’obiettivo principale è quello di applicare il giusto trattamento nel giusto momento per ottenere il livello di servizio desiderato, denotando così che l’infrastruttura stradale è un bene finanziario per la società e l’economia.
Contemporaneamente c’è un approccio di tipo Vision Zero nei confronti della sicurezza stradale. L’UE ha stabilito nuovi traguardi nella riduzione delle morti sulle strade, mirando ad annullarle sulla rete europea entro il 2050. In linea con questo obiettivo l’UE ha annunciato che vorrebbe dimezzare le vittime entro il 2020.
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6 È stato stimato che il numero di persone uccise in incidenti stradali ogni anno è maggiore di 1,1 milioni, mentre circa 50 milioni sono ferite. Sebbene gli incidenti stradali si verifichino per una moltitudine di cause, la condizione della superficie stradale è un importante fattore nel prevenirli.
Nei paesi dell’UE, nonostante le molte misurazioni, le statistiche degli incidenti pubblicate recentemente hanno qualche mancanza nei confronti della prevenzione. Comunque, è chiaro che l’importanza della manutenzione stradale sta crescendo viste le implicazioni che questa ha sulla sicurezza e sugli incidenti stradali.
Per quanto riguarda l’indagine delle condizioni del manto stradale, negli ultimi 40 anni sono state sviluppate varie tecnologie per l’analisi delle condizioni superficiali e la portanza. Uno degli strumenti principalmente utilizzati è il Falling Weight Deflectometer (FWD), in grado di applicare alla pavimentazione, tramite una piastra, carichi che riproducono quelli realmente transitanti sulla strada. Tramite dei sensori che misurano l’intensità della forza applicata e le deformazioni nell’intorno dell’area di applicazione del carico, riusciamo ad ottenere informazioni sulla rigidezza degli strati che costituiscono la pavimentazione, e da questi capire quali sezioni stradali hanno bisogno di manutenzione.
Per l’ottimizzazione della manutenzione è di fondamentale importanza conoscere quali sono le prestazioni a lungo termine dei materiali utilizzati nella costruzione delle pavimentazioni.
Per lo studio di queste prestazioni abbiamo a disposizione varie prove di fatica in laboratorio eseguite su provini. Tali prove hanno però un limite intrinseco, poiché il materiale non si trova nelle effettive condizioni in cui si troverà una volta steso in sito. Infatti ogni strato collaborerà con gli altri strati e le condizioni di tensione e deformazione a lungo termine non saranno le stesse simulate in laboratorio.
Per studiare i materiali stesi in sito sotto reali carichi da traffico possiamo:
monitorare una sezione stradale lungo tutta la sua vita utile;
applicare carichi da traffico su una sezione stradale in un ristretto arco temporale.
Ovviamente il limite principale dell’analisi di sezioni stradali lungo la loro vita utile è il lunghissimo tempo richiesto. Uno dei primi tentativi per risolvere questo problema fu lo studio in vera grandezza con mezzi transitanti reali compiuto nell’ambito dell’”AASHO Road Test”.
Con questo tipo di esperimento rimane comunque il problema del lungo lasso temporale, seppur minore rispetto alla vita utile di una pavimentazione, e dell’elevatissimo costo. Per ovviare a questi problemi sono stati sviluppati dei macchinari che permettono di effettuare prove di rottura accelerata (Accelerated Pavement Testing - APT), con cui si applicano in sito un numero di ripetizioni di carico, simile a quello a cui è soggetta una pavimentazione durante tutta la sua vita utile, in un ristretto arco di tempo. Queste macchine sono chiamate Heavy Vehicle Simulator (HVS) ed applicano i carichi alla pavimentazione in sito direttamente tramite un carrello dotato di una ruota. Sono stati costruiti vari modelli in grado di riprodurre
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7 sulla superficie stradale sia carichi stradali che aeroportuali. Nonostante il vantaggio della fedele riproduzione dei carichi è da evidenziare che questi macchinari sono molto costosi e poco maneggevoli, quindi con limitata mobilità.
Recentemente è stato sviluppato un nuovo modello di FWD chiamato Fast Falling Weight Deflectometer (FFWD), il quale, rispetto al modello precedente, riesce a diminuire ad 1/5 i tempi di applicazione del carico sostituendo il vecchio sistema idraulico di sollevamento della massa con uno elettrico. Questo apre nuovi scenari di utilizzo della strumentazione, che non si limitano più alla sola indagine della rigidezza attuale degli strati, ma di come questa si evolve durante la vita utile della pavimentazione tramite APT. Sono chiari i vantaggi derivanti dalla possibilità di eseguire test di prestazioni a lungo termine con un simile dispositivo:
minore costo della strumentazione e maneggevolezza molto maggiore rispetto ad un classico HVS.
Nell’ambito della presente tesi ci si propone l’obiettivo di estrapolare dati elaborabili da APT in sito con FFWD su un materiale innovativo per pavimentazioni semiflessibili, chiamato Ready To Mix (RTM), e di dare un contributo per capire quanto questo tipo di prove si possa avvicinare a quelle eseguite con HVS.
