Embed Size (px)
DESCRIPTION
Calcestruzzo
Citation preview
PAVIMENTAZIONI STRADALI
APPROFONDIMENTISULLE PAVIMENTAZIONI INCALCESTRUZZO:un modello per confrontare i costi diprimo impianto e manutenzione
Federazione delle Associazioni della Filiera del Cemento e del Calcestruzzo ArmatoFederbeton
Materiale sviluppato da:A.I.T.E.C.Associazione Italiana Tecnico Economica CementoPiazza G. Marconi, 2500144 [email protected]
in collaborazione con:Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale"Sapienza Università di Roma"
Autori:Prof. Ing. Paola Di MascioDott. Ing. Fabio MiseriDott. Ing. Laura Moretti
COPYRIGHT:Pubblicazione: FEDERBETON, Giugno 2010
Editore: PUBBLICEMENTO S.r.l.
Grafica e impaginazione: Marco Veronesi
Tutti i diritti sono riservati.La riproduzione e la trasmissione in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo, elettronico o mec-canico, comprese fotocopie registrazioni o altro tipo di sistema di memorizzazione o consulta-zione dei dati sono assolutamente vietate senza previo consenso scritto di FEDERBETON.
Foto: per gentile concessione dall’archivio Febelcem e Belgian Road Research Center
1
1. Definizioni e tipologie
1.1. Introduzione 1.2. Definizioni e funzioni delle pavimentazioni stradali1.3. Tipologie di pavimentazioni 1.3.1. Pavimentazioni flessibili e semirigide 1.3.2. Pavimentazioni rigide 1.3.2.1. I giunti delle pavimentazioni in calcestruzzo 1.3.3. Pavimentazioni composite 1.3.4. Pavimentazioni ad elementi modulari 1.3.4.1. Pavimentazioni in pietra 1.3.4.2. Pavimentazioni in masselli di calcestruzzo 1.3.5. Pavimentazioni in terra 1.4. Pavimentazioni urbane 1.5. Pavimentazioni su rotatorie
2.Tecniche di costruzione
2.1. Sottofondo2.2. Fondazione2.3. Base2.4. Pavimentazioni rigide 2.4.1. Strato in calcestruzzo 2.4.1.1. Casseforme mobili 2.4.1.2. Casseforme fisse 2.4.2. Esecuzione dei giunti 2.4.3. Sigillatura dei giunti 2.4.4. Tessiture superficiali 2.4.4.1. Rugosità ottenuta per trascinamento di superfici ruvide2.4.4.2. Rugosità ottenuta per trascinamento di sistemi di incisione localizzata2.4.4.3. Rugosità ottenuta per esposizione degli aggregati tramite spazzolatura2.4.4.4. Ripristino rugosità su pavimentazioni esistenti2.5. Pavimentazioni flessibili e semirigide 2.5.1. Strati in conglomerato bituminoso
3. Ammaloramenti delle pavimentazioni stradali 3.1. Ammaloramenti delle pavimentazioni stradali rigide3.1.1. Fessurazione lineare (Linear cracking)3.1.2. Fessurazione d’angolo (Corner cracking)3.1.3. Fessurazione indotta da problemi di durabilità del materiale (Durability cracking)3.1.4. Fessurazione da ritiro (Shrinkage cracking)3.1.5. Frantumazione delle lastre (Block cracking)3.1.6. Punzonamento (Punch-out)3.1.7. Scalinamento fra corsie o fra corsia e banchina (Lane/shoulder drop-off)3.1.8. Pompaggio (Pumping)3.1.9. Cedimento di giunti trasversali e fessure (Joint faulting)3.1.10. Degrado della sigillatura del giunto (Joint sealant damage)3.1.11. Scheggiatura dei giunti e degli angoli3.1.12. Proiezione verso l’alto (Blow up)3.1.13. Levigatura degli inerti (Polished aggregate)3.1.14. Scagliatura della superficie (Raveling)3.1.15. Pop-outs3.1.16. Rappezzi (Patching)3.1.17. Attraversamento binari (Railroad crossing)3.2. Ammaloramenti delle pavimentazioni stradali flessibili3.2.1. Fessurazione a ragnatela (Alligator cracking)
..................................................................................................................3
.........................................................................................................................3........................................................................5
.....................................................................................................5..........................................................................................6
............................................................................................................7...............................................................................9
.......................................................................................................13........................................................................................14
.........................................................................................................14..................................................................................15
..........................................................................................................19...........................................................................................................21
....................................................................................................22
.............................................................................................................23
............................................................................................................................23...........................................................................................................................23
...................................................................................................................................23...............................................................................................................24...............................................................................................................24
..................................................................................................................24.....................................................................................................................25
...............................................................................................................26.................................................................................................................29................................................................................................................31
........................................................................31.....................................................32
......................................................32..................................................................................33
.............................................................................................33................................................................................................34
..............................................................................35
........................................................................35.........................................................................................36........................................................................................36
...................................36....................................................................................36
..................................................................................37.......................................................................................................37
...............................................37..............................................................................................................38
...................................................................38................................................................39
...........................................................................................39...........................................................,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,...............39
...................................................................................39..........................................................................................39
..............................................................................................................................40................................................................................................................40
..................................................................................40.....................................................................41
.....................................................................................41
Indice
2
3.2.2. Fessurazione a blocchi (Block cracking)3.2.3. Fessurazione di bordo (Edge cracking)3.2.4. Fessurazione longitudinale e trasversale (Longitudinal and transverse cracking)3.2.5. Fessurazione di richiamo (Joint reflection cracking) 3.2.6. Fessurazione da scorrimento (Slippage cracking)3.2.7. Risalti e sacche (Bumps and sags)3.2.8. Ormaiamento (Rutting)3.2.9. Ondulazioni (Corrugations)3.2.10. Depressioni (Depressions)3.2.11. Buche (Potholes)3.2.12. Rigonfiamenti (Swell)3.2.13. Scalinamento tra corsia e banchina (Lane/shoulder drop-off)3.2.14. Spostamento del manto per spinta orizzontale (Shoving)3.2.15. Essudazione di bitume (Bleeding)3.2.16. Levigatura dell’aggregato (Polished aggregate)3.2.17. Scagliatura della superficie (Raveling)3.2.18. Rappezzi (Patching-utility cut patching)3.2.19. Attraversamento binari (Railroad crossing)
4. Manutenzione delle pavimentazioni stradali
4.1. Pavimentazioni rigide4.2. Pavimentazioni flessibili e semirigide
5.Valutazione dei costi di primo impianto e manutenzione
5.1. Geometria delle sezioni stradali esaminate5.2. Sovrastrutture esaminate5.3. Valutazione dei costi del calcestruzzo5.3.1. Mix design del calcestruzzo5.3.2. Confezionamento del calcestruzzo5.3.3. Trasporto del calcestruzzo5.3.4. Messa in opera del calcestruzzo5.3.5. Manodopera per la messa in opera del calcestruzzo5.3.6. Finitura superficiale del calcestruzzo5.4. Caso 1: autostrada extraurbana5.4.1. Costi di primo impianto e manutenzione CRCP5.4.2. Costi di primo impianto e manutenzione PCP5.4.3. Costi di primo impianto e manutenzione JPCP5.4.4. Costi di primo impianto e manutenzione pavimentazione semirigida5.5. Caso 2: autostrada extraurbana5.5.1. Costi di primo impianto e manutenzione CRCP5.5.2. Costi di primo impianto e manutenzione JPCP5.5.3. Costi di primo impianto e manutenzione pavimentazione semirigida5.6. Caso 3: Strada locale extraurbana5.6.1. Costi di primo impianto e manutenzione CRCP5.6.2. Costi di primo impianto e manutenzione JPCP5.6.3. Costi di primo impianto e manutenzione pavimentazione flessibile
6. Confronto economico-finanziario
6.1. NPV: Valore attualizzato netto6.2. Costo effettivo
7. Conclusioni
8. Elenco prezzi
9. Bibliografia
........................................................................................42.........................................................................................42
.......................................42.........................................................................42
............................................................................43................................................................................................43
............................................................................................................44........................................................................................................44
..........................................................................................................44....................................................................................................................44
..............................................................................................................45...............................................................45
....................................................................45...............................................................................................45
................................................................................46..........................................................................................46.........................................................................................46
....................................................................................46
................................................................................47
.............................................................................................................48.........................................................................................49
............................................................51
.................................................................................51........................................................................................................52
.......................................................................................52.....................................................................................................53
............................................................................................53......................................................................................................53
...............................................................................................54......................................................................54
.........................................................................................54................................................................................................55
.............................................................................57...............................................................................61..............................................................................62
.................................................66................................................................................................67
.............................................................................67..............................................................................70
.................................................74.............................................................................................75
.............................................................................77..............................................................................81
....................................................84
.............................................................................................85
................................................................................................85.....................................................................................................................85
.............................................................................................................................88
..........................................................................................................................89
..............................................................................................................................95
3
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
1.1. IntroduzioneQuando si parla di strade, il pensiero non può che correre agli antichi Romani e alla loro ingegneria: essi gettarono le basi delle tecniche costruttive delle strade, procedendo scientificamente alla scelta dei tracciati da seguire e dei materiali per la realizzazione della sovrastruttura.La costruzione vera e propria della strada romana iniziava con lo scavo di due trincee poco profonde e parallele fra loro (sulci) che definivano la larghezza prescelta per la strada.Il terreno incoerente fra i due sulci veniva poi rimosso e lo scavo proseguiva fino a raggiungere un livello di terreno stabile, sul quale impostare opportu-namente la pavimentazione.
Quest’ultima era composta da quattro strati diversi:• lo statumen, corrispondente all’attuale fondazione, in pietre di dimensioni
tali da poter essere movimentate a mano;• la ruderatio, o base, costituita da aggregato lapideo frantumato, legato
con calce;• il nucleus, composto di aggregato più piccolo del precedente, che costitui-
va il letto di posa del pavimentum;• pavimentum, o strato di usura. Il pavimentum delle strade principali era
realizzato con i basoli, grandi pietre aventi superficie piatta e forma a cu-neo, in modo da penetrare solidamente nel terreno.
Le strade pavimentate con i basoli venivano chiamate viae lapidibus stratae (Figura 1.1) ed erano in genere le vie più importanti.Su di esse era possibile viaggiare assai rapidamente.L’esercito romano era in grado, ad esempio, di percorrere ben 38 km in un solo giorno.Il cosiddetto cursus velox, che utilizzava carri trainati da cavalli, poteva ad-dirittura ricoprire 120 km in un giorno.Le strade secondarie (viae glareatae stratae) erano costruite, per quanto riguarda gli strati di fondazione e di base, con la medesima tecnica delle precedenti, mentre la pavimentazione superiore in basoli era qui sostituita da ghiaia compattata, chiamata summa crusta (Figura 1.2), opportunamente sagomata per il drenaggio delle acque piovane.Un terzo tipo di strada, la cosiddetta viae terraneae, era caratterizzato dall’assenza di pavimentazione ed era probabilmente realizzata semplice-
Pavimentum
Nucleus
Rudus
Statumen
Figura 1.1:Viae Lapidibus Stratae.
Figura 1.2:Viae glareatae stratae
Marginum
Um
bone
s
Um
bone
s
La stratigrafia dellepavimentazioni romane.
4
mente compattando la terra naturale presente in situ.Oggi la tecnologia delle pavimentazioni stradali sfrutta numerosi materiali, diversi per caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche ma l’eredità ro-mana è ancora evidente nella struttura della pavimentazione.Tuttora le pavimentazioni sono, nella stragrande maggioranza dei casi, co-stituite da strati sovrapposti realizzati in materiali diversi e, nelle strade a traffico leggero e medio, a volte ritroviamo gli stessi materiali impiegati dagli antichi Romani, soprattutto per quanto riguarda gli strati di fondazio-ne e di base.È interessante notare infine che l’eredità romana (Figura 1.3) si ritrova intatta nella tecnologia delle pavimentazioni ad elementi modulari, in pie-tra o in masselli di calcestruzzo, che conservano praticamente invariata la struttura inventata dai Romani.
PIETRA (sanpietrini)
• Masselli in calcestruzzo
FONDAZIONE
• Misto granulare
LETTO DI POSA
• Sabbia
BASE
• Materiali legati a cemento
• Misto granulare
Figura 1.3:L’eredità romana
Pavimentumo Summa crusta Umbones
Nucleus
Rudus
Statumen
Elementi modulari
Sabbia
Letto di sabbia
BASE
FONDAZIONE
SOTTOFONDO
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
5
1.2. Definizioni e funzioni delle pavimentazioni stradaliLa pavimentazione stradale è la struttura che separa i pneumatici dei veicoli dal sottofondo, che è lo strato più superficiale del terreno del rilevato o della trincea che compone il corpo stradale, oppure l’impalcato in calcestruzzo o in acciaio di un ponte, o ancora l’arco rovescio di una galleria.Una pavimentazione è formata da una successione di strati costituiti da ma-teriali di caratteristiche fisiche e meccaniche diverse, scelti a seconda della funzione che tali strati assolvono all’interno della struttura e a seconda del tipo di sollecitazione prevalente a cui sono sottoposti dai carichi di traffico. Tale composizione deriva da considerazioni di tipo economico: ogni strato è costituito dal materiale più idoneo a rispondere alle sollecitazioni indotte dal traffico, la cui entità decresce dall’alto verso il basso.La riduzione delle tensioni procedendo in profondità dipende dalla rigidezza e dallo spessore di ogni singolo strato.
In generale le pavimentazioni assolvono a tre diversi compiti:
• ridurre le tensioni trasmesse al sottofondo ad un livello compatibile con la sua capacità portante in modo che il terreno non subisca deformazioni ec-cessive;
• formare una struttura stabile nel tempo e poco deformabile in grado di sop-portare i carichi ripetuti applicati dai veicoli e tale da assicurare un adeguato confort di marcia;
• garantire la sicurezza della circolazione in relazione ai problemi di aderenza pneumatico-pavimentazioni in presenza di agenti inquinanti (acqua, fango, neve, ghiaccio, depositi di gomma).
1.3.Tipologie di pavimentazioniAl variare dei materiali impiegati e dell’ordine con cui sono disposti nella struttura, si possono distinguere i seguenti tipi di sovrastrutture stradali.
Flessibili Sostanzialmente costituite dai seguenti strati:• manto in conglomerato bituminoso composto a sua volta di due strati, usura e
collegamento o binder,• base in conglomerato bituminoso, misto bitumato o misto granulare,• fondazione generalmente in misto granulare,• sottofondo.
Semirigide Costituite da una successione di strati simile a quella delle pavimentazioni flessibili, ad eccezione del fatto che è presente anche uno strato di base legato con cemento (misto cementato).
Rigide Costituite da una lastra in calcestruzzo posata su uno o più strati di fondazione in misto cementato e/o misto granulare o direttamente poggiate sul terreno di sottofondo se questo garantisce un’adeguata capacità portante.
Composite Costituite da una pavimentazione rigida ricoperta da uno strato in conglome-rato bituminoso generalmente drenante.
Modulari Costituite da elementi di pietra naturale o manufatti (in laterizio, calcestruz-zo, ecc.) poggiati su un letto di sabbia o di malta cementizia, uno strato di base e uno di fondazione.
In terra Costituite da uno strato portante in materiale granulare non legato o stabiliz-zato granulometricamente e finito a volte con un trattamento superficiale con emulsione bituminosa.
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
1.3.1. Pavimentazioni flessibili e semirigideLa prima pavimentazione in conglomerato bituminoso fu realizzata a Parigi nel 1858 in Rue Bergere e, due anni più tardi, lungo tre lati del Palais Royal si operò in maniera simile [1]. Da allora le sovrastrutture flessibili si sono dif-fuse in tutto il mondo e attualmente sono le sovrastrutture più adoperate in ambito sia stradale che aeroportuale.I motivi di questo largo impiego risiedono nella vasta esperienza fin qui ac-cumulata e soprattutto nelle proprietà del materiale che essenzialmente le compongono.Il conglomerato bituminoso, come è noto, varia la sua consistenza con la temperatura, si deforma “continuamente” sotto carico costante ed ha rigi-dezza variabile con la velocità di applicazione del carico.La variazione della consistenza con la temperatura risulta molto utile dal punto di vista costruttivo in quanto consente di aprire al traffico la pavimen-tazione poco tempo dopo la sua realizzazione.Ciò costituisce un indubbio vantaggio, in particolare per quelle situazioni ove non esistono agevoli percorsi stradali alternativi a quello chiuso per manu-tenzione che consentano di raggiungere il medesimo luogo di destinazione.Il comportamento visco-elastico del conglomerato bituminoso è responsabi-le di deformazioni continue sotto un carico pressoché costante: ciò evita il ricorso al taglio dei giunti, ma causa fenomeni di ammaloramento quali l’or-maiamento in presenza di carichi prolungati (ad esempio nei parcheggi).Il fenomeno di creep è pressoché assente per carichi che variano rapidamen-te quali sono quelli che si hanno al passaggio dei veicoli.In tali condizioni il conglomerato bituminoso si comporta praticamente come un solido elastico ed è perciò suscettibile di rotture fragili.Le variazioni termiche o fenomeni di instabilità volumetrica degli strati in-feriori inducono nelle pavimentazioni in generale un regime di deformazione che produce uno stato tensionale variabile lentamente nel tempo.I conglomerati bituminosi, soggetti a tali tensioni, manifestano un sensibile fenomeno di creep che porta a compensare le deformazioni indotte dalle variazioni termiche e volumetriche.I vantaggi derivanti dalle proprietà reologiche del conglomerato bitumino-so costituiscono anche la fonte dei problemi relazionati alle pavimentazioni flessibili.La variabilità della consistenza con il regime termico, richiede che la tempe-ratura di utilizzo della pavimentazione non ricada nel campo in cui il bitume è fragile o molle.La termosuscettibilità del materiale è infatti causa di fessurazioni per va-riazioni termiche rapide e perdita di contatto, ma anche di deformazioni permanenti che compromettono la regolarità del piano di rotolamento.Lo strato di usura ha principalmente il compito di garantire le caratteristiche di aderenza e di sopportare le azioni tangenziali esercitate dai veicoli. Vie-ne perciò realizzato con un conglomerato bituminoso di buona qualità, che garantisca nel tempo valori elevati e costanti di resistenza al taglio e una adeguata macro-tessitura.Lo strato di collegamento risente, in maniera minore rispetto all’usura, del-le azioni tangenziali prodotte dal traffico, e non deve soddisfare l’esigenza dell’aderenza: il conglomerato bituminoso confezionato per lo strato di bin-der può offrire quindi una resistenza al taglio inferiore a quella dello strato di usura essendo confezionato con aggregati meno duri e percentuali di bitume leggermente inferiori.Lo strato di base risente invece solo di sollecitazioni di compressione e fles-sione dovute al peso dei veicoli che transitano sulla strada.Le sollecitazioni di flessione si traducono, nella parte inferiore dello strato, in tensioni di trazione la cui entità varia in funzione del tipo di traffico.Per tale motivo il materiale dello strato di base può essere composto da misto granulare non legato solo nei casi di traffico pesante nullo o scarso. Quando il numero e il peso dei veicoli commerciali diventa rilevante, bisogna prevedere
6
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
7
materiali legati che sviluppino sufficienti resistenze a trazione. Allo scopo sono impiegate miscele bitumate (conglomerati bituminosi e misti bitumati) o, per traffici di tipo autostradale e aeroportuale, sono ormai da molti anni utilizzati i misti cementati, con i quali si realizza una pavimentazione semirigida.In questo tipo di pavimentazione, a volte, sullo strato in misto cementato, è presente anche lo strato di base legato a bitume quando si ritiene che lo spessore degli strati in conglomerato bituminoso (usura e binder) sia troppo piccolo per impedire il fenomeno del richiamo in superficie delle lesioni che si generano nella miscela cementizia per ritiro igrometrico.Il problema del richiamo delle lesioni viene anche risolto con la posa in opera di una rete metallica, di una geogriglia o di un geotessile sul misto cementato allo scopo di tenere chiuse le lesioni.Lo strato di fondazione, se gli strati sovrastanti sono stati ben dimensionati, risente soltanto di azioni verticali di compressione ed ha solo la funzione di di-stribuire queste azioni su un’area sufficientemente estesa in modo da trasmet-terle al sottofondo con un’entità compatibile con la sua capacità portante.La fondazione, pertanto, può essere costituita da misto granulare o da ma-teriali stabilizzati con legante idraulico o bituminoso nei casi di sottofondi particolarmente scadenti.Le pavimentazioni flessibili e semirigide sono adatte a qualsiasi tipo di strada o di aeroporto. Sussistono alcune limitazioni d’uso in campo aeroportuale, poi-ché il kerosene e gli oli lubrificanti leggeri sono sostanze solventi per il bitume, e in alcuni aeroporti militari, nei quali il getto caldo dei motori può provocare seri danni al conglomerato bituminoso.Per questo motivo, in tutte le zone soggette a perdite di carburante e cioè quelle in cui l’aereo fa rifornimento, dove viene effettuata la pulizia dei ser-batoi, dove si fa uso di solventi per la pulizia dei motori e dei vari servomecca-nismi idraulici, dove si fa rifornimento di olio lubrificante o dove si spengono i motori, in genere vengono adottate pavimentazioni in calcestruzzo o si utiliz-zano trattamenti antikerosene per il conglomerato bituminoso.Dopo gli ultimi gravi incidenti con incendio in galleria, altre limitazioni d’uso sono attualmente state imposte dalle normative di alcuni Paesi che vietano, in galleria, la realizzazione della superficie stradale a base di idrocarburi, perché vulnerabile al fuoco e prescrivono la realizzazione di pavimentazioni in conglo-merato cementizio [6].
1.3.2. Pavimentazioni rigideLa prima pavimentazione in calcestruzzo a carattere sperimentale venne co-struita in Scozia nel 1865. In Italia la prima sovrastruttura rigida di cui si ha notizia è quella che ricopriva il Ponte Poscolle in provincia di Udine nel 1908 [2]. Negli anni seguenti le realizzazioni in calcestruzzo si sono diffuse in maniera significativa fino alla seconda guerra mondiale, a seguito della quale questa tecnologia ha conosciuto un declino pressoché costante; attualmente in Italia si contano solo qualche centinaio di chilometri di strade con pavimentazione rigida [3], quasi esclusivamente lungo la rete autostradale ove il 3% è di tipo composito polifunzionale.A differenza di quanto accaduto in Italia, nel resto del mondo e soprattutto in alcuni paesi del Nord Europa come Germania, Austria e Belgio la tecnologia delle pavimentazioni in calcestruzzo si è diffusa ed è tuttora impiegata sia per le strade a grande traffico che per le strade minori.Le pavimentazioni stradali in calcestruzzo possono essere realizzate a singolo o doppio strato (single o dual layer) in funzione delle modalità di stesa, per formare la lastra dello spessore finale richiesto.La tecnica dual layer consente un risparmio di aggregato duro e tenace, costo-so e non sempre facilmente reperibile, che viene impiegato solo nello strato superiore, permettendo, nel contempo, anche la possibilità di utilizzare ag-gregati/calcestruzzo riciclati nello strato inferiore.Nelle tipologie dual layer il secondo strato di calcestruzzo viene steso sopra al primo strato quando questo è ancora fresco.
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
In campo aeroportuale, per i motivi esposti al paragrafo precedente di in-compatibilità dei conglomerati bituminosi con i combustibili e i solventi per la pulizia degli aeromobili, anche in Italia si è registrato un consistente im-piego di pavimentazioni in calcestruzzo.
Si possono distinguere 4 diverse tipologie strutturali di pavimentazioni rigide:
• lastre non armate (Figura 1.4a) JPCP (Jointed Plain Concrete Pavement) caratterizzate dalla presenza di giunti trasversali relativamente frequenti. Il loro interasse è dell’ordine di 4.5-5 m, nel caso in cui non siano previste barre di compartecipazione, incrementabile fino a circa 7,5 m quando in-vece siano previste le barre;
• lastre armate (Figura 1.4b) di lunghezza variabile da 10 a 20 m, dotate di una leggera armatura distribuita in senso longitudinale e trasversale.La funzione di tale armatura è quella di tenere chiuse le lesioni generate dalle variazioni termiche all’interno delle lastre di calcestruzzo, perciò è disposta nella porzione superiore dello spessore della lastra;
• pavimentazioni ad armatura continua (Figura 1.4c) CRCP (Continuously Reinforced Concrete Pavement) caratterizzate dall’assenza di giunti tra-sversali ad eccezione di quelli di costruzione e dalla presenza di un’arma-tura longitudinale di acciaio relativamente pesante che ha il compito di tenere chiuse le lesioni che si formano nella lastra per effetti igrotermici (anche in questo caso l’armatura è disposta nella porzione superiore dello spessore della lastra);
• lastre precompresse (Figura 1.4d) realizzate con il sistema Freissinet o simili, munite di spalle di ancoraggio, in cui la precompressione viene assi-curata con martinetti piatti oppure con barre o cavi post-tesi.
Nel caso della viabilità minore, soprattutto rurale, vengono a volte realizzati due nastri paralleli al fine di ottenere un’economia maggiore rispetto alla lastra a piena larghezza (Figura 1.5). Il traffico circolante su questi nastri, inevitabilmente provoca con il tem-po rotture nel terreno adiacente, se questo è soffice, inoltre il drenaggio dell’acqua superficiale è più difficoltoso.
a) Pavimentazione non armata
b) Pavimentazione armata
c) Pavimentazione armata con armatura continua
d) Pavimentazione precompressa
5 m circa
10 ÷ 15 m circa
barre di compartecipazione
armatura
armatura precompressa
Figura 1.4:Tipologie di pavimentazioni in calcestruzzo [4]
8
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
Per queste ragioni l’uso dei nastri ha più successo nelle zone dove il terreno è solido od in climi asciutti. Lo spessore dei nastri è normalmente di 160 mm , mentre la larghezza e l’interasse vengono scelti in base alle caratteristiche geometriche del traffico locale [7].
1.3.2.1. I giunti delle pavimentazioni in calcestruzzoI giunti delle pavimentazioni in calcestruzzo possono essere classificati in due categorie: giunti trasversali e giunti longitudinali, in funzione della disposizione rispetto al senso di marcia veicolare.All’interno di queste due categorie si distinguono, a seconda della loro funzione e conformazione, in: contrazione, costruzione, dilatazione o mo-vimento [4].
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
Figura 1.5:Esempio di nastri in calcestruzzo per strade rurali.
Terreno in pendenza peril drenaggio dell’acqua
Nastri in calcestruzzoper traffico rurale leggero
0,75 mCalcestruzzo
0,75 mCalcestruzzo
0,80 m ÷ 1,20 m
160 mm
9
3% 3%
I giunti di contrazione possono essere trasversali e longitudinali e costitui-scono una discontinuità nello strato superiore del calcestruzzo.I giunti di contrazione hanno la funzione di permettere la contrazione ter-mica ed il ritiro del calcestruzzo, di controllare la fessurazione delle la-stre e consentire anche la dilatazione, fino all’originaria lunghezza della lastra.Strutturalmente, i giunti di contrazione costituiscono delle sezioni di minor resistenza: essi infatti non interessano tutto lo spessore della pavimenta-zione, ma vengono tagliati nel calcestruzzo per una larghezza di 2 ÷ 4 mm con profondità di circa 1/3 ÷ 1/4 dello spessore della lastra; il giunto è completato lungo il restante spessore per mezzo delle lesioni che si produ-cono a causa del punto di debolezza provocato (Figura 1.6 a, b, c).Per questo motivo vengono anche denominati “falsi giunti”.Il taglio del calcestruzzo per la formazione del giunto può avvenire median-te fresatura del conglomerato appena indurito oppure mediante coltelli vibranti o inserimento per vibrazione di inserti di plastica quando il calce-struzzo è ancora fresco, in quest’ultimo caso la larghezza del giunto supera i limiti precedentemente esposti.La compartecipazione fra le lastre attraverso il giunto di contrazione può essere assicurata mediante il mutuo incastro fra gli aggregati delle superfici a contatto delle lastre che formano il giunto oppure, quando i carichi di traffico sono elevati, mediante dispositivi di trasferimento del carico quali barre lisce di acciaio (barre di compartecipazione) generalmente di grande diametro (ø 30) lunghe 500÷700 mm poste a cavallo del giunto.In senso longitudinale i giunti di contrazione servono a prevenire gli effetti di possibili cedimenti differenziali lasciando la lastra libera di ruotare.I giunti di costruzione possono essere trasversali, ortogonali alla superficie di rotolamento, e longitudinali.Quelli trasversali devono generalmente essere armati con barre di compar-tecipazione mentre quelli longitudinali devono essere armati con ferri di legatura.Quelli trasversali (Figura 1.7 a, b, c, d) vengono realizzati al termine della giornata di lavoro, quando la lavorazione del calcestruzzo viene interrotta per almeno 2 ore per motivi logistici o meteorologici o nel caso di transizio-ne da una pavimentazione rigida ad una flessibile.In questo caso si deve disporre un’apposita cassaforma piana o sagomata per formare un giunto a tutto spessore ed eventualmente predisporre il passaggio delle armature.La conformazione della superficie del giunto dipende dallo spessore della lastra: spessori superiori a 20 cm consentono la realizzazione di profili ad incastro, mentre spessori inferiori a 20 cm richiedono l’esecuzione di un profilo dritto per scongiurare il rischio di rottura a taglio del profilo di in-castro.I giunti di dilatazione (Figura 1.8) interessano tutto lo spessore della la-stra, hanno una larghezza variabile in funzione del materiale di riempimen-to disposto nella scanalatura inferiore; la scanalatura superiore, di apertu-ra maggiore, ha una profondità di almeno 20 mm. Tali giunti devono consentire l’espansione delle lastre durante i periodi più caldi e fungere anche da giunti di contrazione.Sono generalmente previsti in corrispondenza delle opere d’arte, nelle in-tersezioni con altre carreggiate o in caso di variazione del piano di posa.Data la loro ampiezza e la totale assenza di azioni di mutuo incastro, i giun-ti di dilatazione sono sempre dotati di barre di compartecipazione alloggiate in appositi manicotti per consentirne i movimenti.
10
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
Figura 1.6 a:Esempio di giunto di contrazione trasversale
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE E
E/2
Barre di compartecipazione ø 25 mm(rivestite per lo scorrimento)
E/3
max 4 mm
500/600 mm
E
E
E/2
Ferro di legatura ø12 mm o ø16 mmE/3
max 4 mm
750/1000 mm
E
E/2
Barre di compartecipazione ø 25 mm(rivestite per lo scorrimento)
500/600 mmFigura 1.7 a:
Esempio di giunto trasversale di costruzione JPCP
11
Figura 1.6 b:Esempio di realizzazione di un giunto
di contrazione trasversale
Figura 1.6 c:Esempio di giunto di contrazione longitudinale
E/3
ø12 mm o ø16 mm
min E/3
Figura 1.7 c:Esempi di giunti longitudinali di costruzione
E/2
500/600 mm
30 mm
150 mm
variabile
ø12 mm o ø16 mm
25 mm
12
Figura 1.7 b:Esempio di realizzazione di un giunto
trasversale di costruzione per CRCP
55 ± 5 mm
20 ± 3 mm
E
ø12 mm o ø16 mm
5 ± 1 mm
600/800 mm
600/800 mm
E
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
Figura 1.7 d:Esempio di inserimento manuale dei ferri di legatura
in un giunto di costruzione longitudinale
600 mmFigura 1.8:
Esempio di giunto di dilatazione
Sede riempimentoBarre di compartecipazione ø 25 mm Manicotto
Materiale comprimibile
min. 60 mm30 mm
I giunti di movimento vengono realizzati in caso di pavimentazioni in adiacenza a bordi o strutture di ogni tipo, come ad esempio i cordoli dei marciapiedi. La configurazione strutturale è simile a quella dei giunti di dilatazione, ad eccezione del fatto che i giunti di movimento non devono mai essere vincolati o armati.Quindi per ricapitolare nei giunti trasversali devono essere utilizzate solo le barre di compartecipazione, mentre nei giunti longitudinali si devono utilizzare solo i ferri di legatura
1.3.3. Pavimentazioni compositeGli strati portanti delle pavimentazioni composite sono costituiti da sovra-strutture in calcestruzzo, mentre gli strati superficiali sono realizzati in conglomerato bituminoso, spesso drenante fonoassorbente (Figura 1.9). In questo tipo di sovrastrutture può riscontrarsi il problema della fes-surazione di richiamo nel caso in cui la pavimentazione sottostante sia a lastre: i giunti delle lastre in calcestruzzo, infatti, continuano ad essere interessati da movimenti di origine termica che possono lesio-nare la parte inferiore degli strati bituminosi superficiali.Tali lesioni possono risalire fino in superficie causando infiltrazione d’acqua.Per ovviare a questo problema è necessario costruire gli strati in con-glomerato bituminoso di spessore adeguato oppure prevedere la posa, sulle lastre di calcestruzzo, di reti metalliche o di geotessili con la funzione di tenere chiuse le lesioni e i giunti.Il fenomeno del richiamo delle lesioni in superficie non esiste quando
13
Materiale comprimibile
la sovrastruttura rigida è priva di giunti, quando cioè si è in presenza di una pavimentazione in calcestruzzo ad armatura continua.Tale soluzione è ampiamente diffusa per il primo impianto di pavimen-tazioni autostradali, e rappresenta gran parte delle pavimentazioni in calcestruzzo presenti su tratti autostradali italiani.Alcuni interventi di manutenzione straordinaria di pavimentazioni di tipo JPCP consistono nella ricopertura con uno strato in conglomerato bituminoso di spessore maggiore rispetto a quello disposto nel caso di primo impianto su pavimentazione CRCP onde evitare la formazione di fessure di risalita (Figura 1.10).
1.3.4. Pavimentazioni ad elementi modulariLe pavimentazioni ad elementi modulari sono costituite da blocchi di pietra di varie dimensioni oppure da masselli in calcestruzzo. Le prime vengono in genere impiegate in zone ad elevato pregio architettonico, come ad esempio i centri storici di molte città italiane.Le seconde invece vengono impiegate quando è predominante il re-quisito di economicità. La costituzione dei due tipi di sovrastruttura segue gli stessi principi.
1.3.4.1. Pavimentazioni in pietraLe pavimentazioni costituite da blocchi litoidi di varie dimensioni si distinguono in ciottolati, lastricati e selciati.La differenza fra i vari tipi è relazionata alla forma e alle dimensioni degli elementi.I ciottolati sono formati da elementi più o meno grossi di forma ton-deggiante, i lastricati sono invece costituiti da blocchi di pietra a for-ma parallelepipeda con due dimensioni più sviluppate rispetto alla terza (che costituisce lo spessore del lastricato), mentre i selciati sono realizzati con blocchetti di dimensioni inferiori a quelli impiegati per i lastricati.I lastricati costituirono le prime pavimentazioni delle strade militari romane e si diffusero specialmente per le vie urbane del medioevo; ancora oggi molte strade delle nostre città hanno tali pavimentazioni. Esse hanno un’ottima resistenza al rotolamento e se la pietra utilizzata risulta essere molto dura possono avere una vita di servizio molto lunga, oltre 40 anni; per contro sono molto rumorose e talvolta non conforte-voli per i viaggiatori, a causa delle irregolarità che possono presentare. I materiali più impiegati sono il porfido, il basalto, il granito ed i cal-cari compatti.La parte superficiale, a contatto con gli pneumatici, deve essere lavo-
Figura 1.9:Primo impianto di pavimentazione composita (PCP)
Figura 1.10:Esempio di manutenzione
straordinaria di pavimentazione JPCP
14
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
rata a punta al fine di incrementare l’aderenza, mentre quella late-rale è in genere sbozzata e lavorata a punta solo nelle zone prossime alla superficie di marcia; lo spessore di tali pavimentazioni è di circa 15-18 cm con superficie di base di circa 20-30 cm x 50-100 cm.La posa avviene su letti di sabbia o di malta di spessore variabile in funzione della portanza del sottofondo. A completamento della posa si provvede talvolta alla sigillatura dei giunti in modo da evitare infil-trazioni nel sottofondo e rottura degli spigoli delle lastre.I selciati possono essere composti o mediante l’accostamento su file pa-rallele di elementi uguali, oppure con soluzioni architettoniche più effi-caci, ad esempio ad arco, che eliminano il parallelismo dei giunti (Figura 1.11) e migliorano le condizioni di esercizio della pavimentazione.L’impianto ad arco consiste nel disporre i cubetti secondo serie conti-nue di archi di circonferenza di raggio assegnato ed in modo che due archi contigui abbiano in comune l’elemento di imposta.
Supponendo di utilizzare un angolo al centro di 90°, la larghezza dell’elemento chiave risulta uguale alla diagonale dell’elemento di imposta, quindi la larghezza dei vari cubetti diminuisce dalla chiave all’imposta dal valore di a in chiave a 2a all’imposta.Il valore della corda c deve essere un sottomultiplo della larghezza della piattaforma.La posa avviene disponendo un letto di sabbia e man mano che si si-stemano gli elementi lapidei si procede alla battitura di posa, infine si opera una battitura generale.I giunti delle pavimentazioni ad elementi vengono sempre sigillati con bitume o con mastice; prima della sigillatura è in ogni caso indispen-sabile spandere della sabbia sulla superficie per riempire tutti i vuoti. Si preferisce utilizzare bitume a caldo in quanto è di più facile assor-bimento da parte della sabbia sottostante.
1.3.4.2. Pavimentazioni in masselli di calcestruzzoI masselli autobloccanti di calcestruzzo sono da tempo impiegati con successo per le pavimentazioni della viabilità minore e in ambito ur-bano. In Italia, questo tipo di sovrastruttura si è sviluppato negli ulti-mi 30 anni, soprattutto per zone pedonali, piste ciclabili, parcheggi, aree industriali e centri storici.
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
Figura 1.11:Schema delle pavimentazioni ad elementi
modulari disposte a porzione di circonferenza
15
c
Le pavimentazioni in masselli sono generalmente composte da uno strato di fondazione e da uno di base sottostanti un letto di sabbia sul quale sono adagiati i masselli secondo lo schema di Figura 1.12.
Lo strato di base non sempre è presente: in genere viene previsto solo nei casi di strade a traffico pesante o sottofondi di bassa capacità portante in modo da avere un piano di posa della sabbia e dei masselli poco deformabile e regolare.Secondo quanto definito dalla norma UNI 9065:1991 e successive modi-fiche, il massello è un “prodotto di calcestruzzo eseguito in monostra-to o pluristrato caratterizzato da un basso rapporto tra lati e spessore (entro poche unità), movibilità a mano e destinato a costituire strato di rivestimento di pavimentazioni ad uso pedonale e/o veicolare” [8].Il rapporto fra i lati e lo spessore è stato definito in maniera più pre-cisa dalla norma UNI EN 1338:2004 “Masselli di calcestruzzo per pavi-mentazione - Requisiti e metodi di prova” [10].La norma pone tale rapporto pari a 4 e classifica i masselli di calce-struzzo secondo tre tipi:
• elementi a forma singola, caratterizzati da forme semplici o a tali forme facilmente assimilabili. Tali elementi consentono di realizzare una gamma di posa molto vasta;
• elementi a forma composta, caratterizzati da forme risultanti dalla somma di figure singole o loro varianti. Tali elementi consentono di realizzare gamme di posa limitate;
• elementi componibili, caratterizzati da forme tra di loro comple-mentari. Tali elementi consentono di realizzare geometrie di posa con di-segno libero.
In base alla loro forma, i masselli autobloccanti in calcestruzzo posso-no essere classificati in tre grandi categorie [9]:
• masselli ad incastro orizzontale;• masselli ad incastro verticale;• masselli forati e griglie.
Con i primi si realizza il mutuo incastro solo sul piano orizzontale. Al-cune delle forme più comuni sono riportate in Figura 1.13.I masselli di questo tipo hanno dimensione massima in pianta di 225 mm e pesano non più di 4,5 kg; possono quindi essere facilmente ma-neggiati con una sola mano. Vengono prodotti generalmente con spes-sori di 60, 80, 100 e 120 mm; raramente si trovano spessori inferiori a 50 mm e superiori a 150 mm.Alcuni masselli tipici ad incastro verticale sono mostrati in Figura 1.14. Essi sono più grandi (250-300 mm) e più pesanti dei precedenti e la loro posa in opera è più lunga e complicata. Vengono prodotti con spessori minimi di 100 mm.Data la loro forma piuttosto complessa, hanno costi di produzione più
Strato superficiale
Strato di base
Strato di fondazione
Sottofondo
Masselli autoblocanti
Sabbia di allettamento
Figura 1.12:Stratigrafia schematica delle pavimentazioni in
masselli autobloccanti di calcestruzzo
16
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
Figura 1.15 :Esempi di masselli e griglie forate
elevati; in opera però, raggiungono maggiori gradi di incastro, quindi sono particolarmente adatti a sopportare carichi molto elevati.I masselli forati hanno le stesse forme dei masselli ad incastro orizzon-tale e sono impiegati di preferenza in costruzioni che hanno partico-lari esigenze ambientali.Esempi di questo tipo di masselli sono rappresentati in Figura 1.15.I masselli forati hanno in genere lunghezze comprese fra 250 e 500 mm e larghezze di 170-350 mm.Un’alternativa all’uso di tali manufatti sono le griglie, anch’esse pro-dotti forati del tipo di quelli riportati in Figura 1.15.Queste ultime hanno in genere dimensioni di 600x400 mm o 610x610 mm e spessori variabili da 80 a 150 mm.Pesano da 27 a 40 kg, di conseguenza la loro posa in opera richiede la presenza di almeno due operai.
In opera i masselli si presentano secondo diverse disposizioni.La scelta del disegno da seguire dipende da due fattori principali: l’aspetto formale e il comportamento sotto carico.Il primo è determinante nel caso di aree pedonali e nelle strade dei
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
Figura 1.13:Esempi di masselli ad incastro orizzontale
Figura 1.14:Esempi di masselli ad incastro verticale
Masselli forati
Griglie forate
17
centri urbani o nelle aree residenziali.Il secondo è maggiormente considerato per le strade a traffico pesan-te dove è richiesto un incastro maggiore fra i masselli per minimizzare le deformazioni permanenti e garantire un adeguato livello di servizio nel tempo.La scelta della disposizione dei masselli dipende dalla loro forma; le maggiori possibilità di composizione sono offerte dagli elementi che approssimano la forma rettangolare. Le disposizioni più comuni sono riportate in Figura 1.16.Affinché tali composizioni possano essere realizzate è necessario che il rapporto fra la lunghezza e la larghezza del massello sia un numero intero, generalmente pari a 2.Nel caso di piste ciclabili è necessario porre particolare attenzione alla disposizione dei masselli in funzione della direzione di marcia del-le biciclette (Figura 1.17): bisogna evitare allargamenti delle fughe in senso longitudinale alla marcia con la relativa formazione di pericolosi binari nei quali potrebbero inserirsi le ruote delle biciclette.
I masselli utilizzati più frequentemente hanno spessori di 50 - 60 mm per i percorsi pedonali e strade a traffico leggero; spessori maggiori (80 o 100 mm) vengono impiegati per strade a traffico pesante.Il letto di posa dei masselli è costituito da uno strato di sabbia.Esso può essere sede di deformazioni verticali che causano orma-ie sulla superficie della pavimentazione, pertanto lo spessore dello strato deve essere contenuto: generalmente varia fra 20 e 50 mm e la tendenza diffusa è quella di adottare lo spessore di 30 mm dopo compattazione.
Le funzioni principali del letto di posa dei masselli sono:
• riempire la parte più bassa dei giunti in modo da sviluppare l’auto-
Figura 1.16:Composizioni dei masselliautobloccanti di calcestruzzo
Figura 1.17:Disposizione dei massellie senso di marcia del percorso ciclabile.
Senso di marcia
18
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
bloccaggio fra due masselli adiacenti;• costituire un regolare letto di posa dei masselli, tale da evitare l’in-
sorgenza di tensioni concentrate dannose per i masselli stessi;• assorbire le tolleranze costruttive degli spessori dei masselli;• assorbire le tolleranze costruttive ammesse sulla superficie finita
degli strati sottostanti;• contribuire alla distribuzione sul sottofondo delle sollecitazioni ge-
nerate dal traffico.
Per costituire il letto di posa dei masselli la sabbia deve essere:
• facilmente stesa con uno spessore uniforme;• facilmente compattabile;• drenante;• non suscettibile al gelo;• in grado di riempire i giunti fra i masselli;• resistente alla degradazione meccanica.
I materiali impiegati per la costruzione degli strati di base e di fondazione sono quelli impiegati per le pavimentazioni flessibili e semirigide e cioè:
• per lo strato di base: misto granulare non legato di frantumazione, in genere con un elevato valore del CBR (>80%); misto cementato; calcestruzzo magro; conglomerato bituminoso o calcestruzzo.
• per lo strato di fondazione: misto granulare non legato naturale o di frantumazione, in genere con un buon valore del CBR (> 50 %); sabbia-cemento; sabbia; misto cementato o calcestruzzo magro.
1.3.5. Pavimentazioni in terraLe pavimentazioni in terra vengono impiegate solo nella viabilità minore e sono le più diffuse nel mondo: negli USA il 53% delle strade sono in ghiaia senza alcun rivestimento e nei paesi in via di sviluppo costituiscono la maggior parte del patrimonio stradale.Per classificarle si può utilizzare il sistema di catalogazione dell’HDM-4, un acronimo utilizzato per identificare l’ultima versione di un software disponibile on-line (http://hdm4.piarc.org/) e svilup-pato dall’Associazione Mondiale della Strada (AIPCR-PIARC) per la programmazione, lo sviluppo e la gestione della rete viaria (Highway Development & Management) e per la valutazione economica degli investimenti.Un estratto del sistema di catalogazione è riportato nella Tabella 1.1 [5].Le sovrastrutture in terra per la viabilità minore si possono suddivi-dere in due grandi classi: pavimentate e non pavimentate.All’interno della prima classe è possibile effettuare un ulteriore sud-divisione tra fondazioni in materiale granulare arido e fondazioni in materiale stabilizzato.Su tutte le strade non pavimentate, fatta eccezione per le strade a traffico molto ridotto è necessario applicare in superficie una pro-tezione relativamente impermeabile che garantisca al tempo stesso una regolarità del manto ed una buona aderenza.
La differente combinazione degli strati determina la struttura del trattamento superficiale. I più comuni sono (Figura 1.18):
• trattamento superficiale monostrato;• trattamento superficiale monostrato doppia granigliatura;• trattamento superficiale doppio strato.
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
19
B) T
ratt
amen
to s
uper
ficia
le m
onos
trat
o-do
ppia
gra
nigl
iatu
ra
A)
Trat
tam
ento
sup
erfic
iale
mon
ostr
ato
Categoria di sovrastrut-
tura
Classe di pavimenta-
zione
Tipo di superficie
Tipo di pavimenta-
zione
Materiale superfi-
ciale
Tipo di fon-dazione
Materialedi fonda-
zione
Pavimentata Bituminosa TS
TS FGMS, MSDG,
DS
FG MG, PC, MA, MD, MR
TS FS FS SCa, SCe, SM, SB, SBS
Non pavi-mentata Non legata
GH (*) GH NP LA, QU, ecc.
Non presenteTE (*) TE NP
SA SA NP
Legenda:
TIPO DI SUPERFICIE
- TS Trattamento superficiale- GH (*) Ghiaia- TE (*) Terra- SA (*) Sabbia(*) possono indicare diversi tipi di materiali e diverse tecnologie costruttive
MATERIALE SUPERFICIALE
- MS Trattamento superficiale monostrato- MSDG Trattamento superficiale monostrato doppia granigliatura- DS Trattamento superficiale doppio strato- LA Materiale lateritico- QU Materiale quarzitico
TIPO DIFONDAZIONE
- FG Fondazione in materiale Granulare- FS Fondazione in materiale Stabilizzato- NP Non presente
MATERIALE DIFONDAZIONE
- MG Misto granulare- PC Pietrame e ciottoli- MA Macadam- MD Materiale da demolizioni- MR Materiale riciclato- SCa Stabilizzazione a calce- SCe Stabilizzazione a cemento- SM Stabilizzazione meccanica- SB Stabilizzazione a bitume- SBS Stabilizzazione a bitume schiumato
Tabella 1.1: Catalogazione delle pavimentazioni in terra
1
2
3
C) T
ratt
amen
to s
uper
ficia
le d
oppi
o st
rato 1
2
3
4
1
2
3
4
5
1 Stesa del legante2 Stesa dell'aggregato3 Rullatura
1 Stesa del legante 2 Stesa dell'aggregato grosso3 Stesa del dell'aggregato fine4 Rullatura
1 Stesa del legante2 Stesa del dell'aggregato grosso3 Stesa del legante4 Stesa del dell'aggregato fine5 Rullatura
A
B
C
Figura 1.18:Trattamenti superficialiper le pavimentazioni in terra
20
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
I trattamenti superficiali non modificano la portanza della pavimentazio-ne e non possono correggere gravi difetti di regolarità della sovrastruttu-ra: garantiscono solo requisiti funzionali.I trattamenti superficiali rappresentano spesso una valida alternativa ai conglomerati bituminosi tradizionali dal punto di vista sia tecnico che soprattutto economico: per la loro produzione è richiesta una quantità ridotta di energia con una sensibile riduzione dei costi.Occorre altresì evidenziare il fatto che l’efficacia del trattamento è for-temente influenzata dalle caratteristiche plano-altimetriche del traccia-to (livellette, curve) e dalle condizioni climatiche.
1.4. Pavimentazioni urbaneIn ambito urbano la pavimentazione stradale è un elemento architettonico ed urbanistico che deve rispondere ai requisiti tecnici posti per le pavi-mentazioni stradali ordinarie, oltre che a requisiti formali, soprattutto in aree ad elevato pregio architettonico quali possono essere i centri storici.Per le strade urbane vengono impiegate tutte le tipologie di pavimen-tazioni esaminate nei paragrafi precedenti. I criteri di scelta del tipo di pavimentazione sono riportati nella Tabella 1.2 e sono legati alle caratte-ristiche superficiali degli strati di usura, alla modalità di messa in opera e alla durabilità
Tabella 1.2: Criteri di scelta delle pavimentazioni in ambito urbano
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
Caratteristiche superficiali Messa in opera Durabilità
Diff
eren
ziaz
ione
vi
sual
e de
l p
erco
rso
Uni
form
ità
Ader
enza
Idon
eità
all’
impi
ego
in
picc
ole
quan
tità
Racc
ordo
con
pavi
men
tazi
oni
dive
rse
Fess
uraz
ione
Perd
ita
diag
greg
ato
supe
rfici
ale
Confi
nam
ento
Man
uten
zion
e
Conglomerato bituminoso
Scarsa. Buona con aggiunta di
coloranti nel bitume e/o scelta appropriata di
aggregati
BuonaDipende
dallaformulazione
Scarsa Facile Sì No No Senza difficoltà
Trattamentosuperficiale
MediaDipende
dagli strati sottostanti
Molto buona
Buona incondizioni climatiche favorevoli
Funzione degli strati sottostanti Sì
Dipende dalla messa
in operaNo Senza
difficoltà
Calcestruzzo
Buona (facilità di essere
colorato) Buona Sufficiente Molto buona Facile, ma da studiare
No (eliminata
con i giunti) No No Senzadifficoltà
Masselli Buona Media Sufficiente Molto buona Facile, ma da studiare No No Sì Variabile secondo
l’ambiente
Materiali trattati conleganti idraulici
Buona Media Sufficiente
Formulazione da studiare per piccole
quantità
Problemi di durata Sì Alta No Delicata
Materiali granulari non trattati
BuonaLegata alla messa in
operaSufficiente Molto buona Facile, ma da
studiare No Alta No Tipo campi sportivi
21
Criteri di scelta
Strato
1.5. Pavimentazioni su rotatorieLa rotatoria è una tipologia di intersezione stradale a raso costituita da un’area centrale inaccessibile, circondata da un anello percorribile solo in una direzione ed in senso antiorario da traffico proveniente da più entrate. La circolazione rotatoria è spesso adottata per migliorare la sicurezza degli utenti, visto che la distribuzione dei flussi, almeno nelle rotatorie ad una sola corsia, consente una riduzione dei punti di conflitto.In un’intersezione a quattro bracci le tre possibili manovre elementari, ovvero divergenza, convergenza e intersecazione, danno luogo a 8 pun-ti di conflitto di diversione, 8 punti di conflitto di immissione e 16 punti di conflitto di intersecazione, mentre in una rotatoria ad una sola corsia si registrano quattro punti di diversione, quattro punti di immissione e nessun punto di intersezione delle traiettorie.L’organizzazione di un’intersezione rotatoria ben dimensionata migliora la sicurezza della circolazione e garantisce anche vantaggi ambientali quali la riduzione delle emissioni inquinanti e del rumore dal momento che non è previsto l’arresto e la ripartenza dei veicoli.Per effetto della forza centrifuga agente sui veicoli, le sollecitazioni pre-valenti sulla pavimentazione hanno direzione radiale: ne conseguono la formazione di ormaiamento e la rottura per fatica della sovrastruttura in corrispondenza del passaggio delle ruote esterne dei veicoli visto il sovraccarico delle stesse per effetto della forza centrifuga.Gli sforzi tangenziali trasmessi dagli pneumatici inducono, soprattutto su pavimentazioni bituminose, il distacco degli aggregati e lo scorri-mento degli strati superficiali di pavimentazione rispetto agli inferiori.La realizzazione di pavimentazioni in calcestruzzo sulle rotatorie evi-ta la formazione di deformazioni permanenti della sovrastruttura e lo scorrimento dello strato di usura rispetto a quelli inferiori, ma richiede particolare attenzione nella definizione della posizione e della tipolo-gia dei giunti da realizzare, che non devono compromettere le caratte-ristiche di resistenza e durabilità della sovrastruttura. La realizzazione di rotatorie in calcestruzzo presuppone l’adozione di tecniche speci-fiche per la disposizione delle armature, il getto del calcestruzzo e la realizzazione dei giunti.
22
1. DEFINIZIONI E
TIPOLOGIE
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
2.1. SottofondoIl sottofondo in terra deve essere costipato con rulli ad azione preva-lentemente statica, prevalentemente dinamica o combinata in condi-zioni di umidità ottima per garantire il raggiungimento del livello di peso di volume del secco prescritto nel capitolato.
È opportuno predisporre un sistema di drenaggio che, tenendo conto della stagionalità, abbassi il livello di falda ad una quota che non in-terferisca con la distribuzione dei carichi al di sotto del pacchetto di pavimentazione. In presenza di uno strato di fondazione:
• il valore raccomandato per il modulo resiliente del sottofondo è generalmente pari a 90 MPa per le pavimentazioni di autostrade, strade extraurbane a forte traffico e strade urbane di scorrimento;
• un valore minimo del modulo resiliente del sottofondo pari a 30 MPa è generalmente richiesto per gli altri tipi di strade [11].
Terreni gelivi, a bassa plasticità e alta percentuale di limo, vanno evitati in quanto favoriscono la formazione di lenti di ghiaccio che in fase di disgelo condizionano negativamente la portanza del sottofon-do, causando il degrado degli strati superiori.
2.2. FondazioneSu strade ad elevato traffico o nel caso di sottofondi molto scadenti è necessario realizzare uno strato di fondazione spesso almeno 15 cm che riduca le sollecitazioni trasmesse sul sottofondo e garantisca la portanza e la regolarità necessarie per la stesa degli strati superiori della pavimentazione.Il materiale scelto deve prevenire il fenomeno del pumping e deve essere permeabile per impedire il ristagno d’acqua al di sotto degli strati superiori.Nelle pavimentazioni rigide, in presenza di fondazioni in misto cemen-tato o calcestruzzo magro è necessario mitigare il rischio di apertura di fessure di richiamo sulla superficie delle lastre in calcestruzzo, sol-cando la fondazione in corrispondenza dei giunti di contrazione previ-sti per la pavimentazione di tipo JPCP.Per prevenire il rischio di lesioni di richiamo è opportuno anche di-sporre uno strato di isolamento tra la fondazione cementizia e la la-stra in calcestruzzo.Uno strato di separazione in conglomerato bituminoso viene steso rego-larmente nelle strade soggette ad intenso traffico di mezzi pesanti.Lo strato si interpone tra il piano di posa, sia esso sottofondo o fonda-zione, e lo strato in calcestruzzo; di norma lo spessore dello strato di separazione è maggiore o uguale a 5 cm.
2.3. BaseLo strato di base ha uno spessore minimo generalmente pari a 15 cm ed è realizzato con materiali simili a quelli usati per lo strato di fondazione.Lo stato tensionale cui è sottoposto richiede la posa di materiali sta-bilizzati con leganti bituminosi o cementizi allo scopo di ottenere un adeguato livello di rigidezza.La stesa del materiale avviene attraverso vibrofinitrice.
23
2.4. Pavimentazioni rigideIl piano di posa di una pavimentazione in calcestruzzo deve possedere una capacità portante uniforme: la presenza di zone a portanza ridot-ta o molto elevata causano la rottura del calcestruzzo per eccesso di deformazione o per punzonamento.Per pavimentazioni soggette ad elevato traffico il valore raccoman-dato per il modulo resiliente del piano di posa, sia esso sottofondo o fondazione, è pari a 110 MPa.
2.4.1.Strato in calcestruzzoLa posa dello strato in calcestruzzo richiede il pieno rispetto delle condizioni tecniche ed esecutive imposte in fase di progetto onde evi-tare la realizzazione di sovrastrutture che non rispondano ai requisiti funzionali e strutturali previsti. Le caratteristiche fisiche e meccani-che del materiale, garanzia di durabilità, non consentono in fase di posa errori o mancanze che potrebbero compromettere la vita utile dello strato.Le tecniche di posa del calcestruzzo si distinguono in due categorie: con uso delle casseforme scorrevoli o con uso delle casseforme fisse. La scelta del metodo dipende dalle esigenze di progetto e di cantiere, dalle dimensioni dell’opera nonché da considerazioni di tipo economi-co-finanziario che tengano conto dei costi complessivi dell’operazione di stesa e maturazione del calcestruzzo.
2.4.1.1. Casseforme mobiliLa qualità delle pavimentazioni in calcestruzzo posate con macchine a casseforme scorrevoli (slipform) è senza dubbio uno dei fattori che promuovono l’uso di tale tecnologia nel settore. L’uso di una macchi-na a casseforme scorrevoli è subordinato alla presenza di un piano di avanzamento sufficientemente portante, regolare e non scivoloso: la superficie di avanzamento deve essere priva di irregolarità non sana-bili dal sistema di livellazione di cui è dotata la macchina. L’avanza-mento della macchina è guidato da un sistema di picchettamento o si-stemi laser o GPS. La macchina a casseforme scorrevoli è equipaggiata anteriormente con una coclea di distribuzione ad asse orizzontale, una lama che opera in modo simile a quella di una livellatrice e un eventuale nastro trasportatore nel caso di pavimentazione dual layer, posteriormente con dispositivi di vibrazione, profilatura e finitura del calcestruzzo.Il calcestruzzo può essere scaricato con sistemi di alimentazione fron-tale o laterale, necessario in presenza di armature predisposte sul pia-no di posa. Un escavatore con benna rovescia deve distribuire unifor-memente il calcestruzzo presente davanti alla macchina di stesa. La quantità di calcestruzzo presente davanti alla macchina deve essere controllata: una quantità eccessiva può causare irregolarità superfi-ciali e perdita di aderenza della macchina; al contrario, la scarsità del calcestruzzo causa la presenza di vuoti nella pavimentazione. Alcune macchine sono equipaggiate con dispositivi di inserimento automatico di barre di compartecipazione e ferri di legatura, disposti alla quota di progetto dopo la compattazione della miscela ma prima della finitura
24
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
superficiale.Nel caso di pavimentazioni a doppio strato, di solito si utilizzano due macchine a casseforme scorrevoli poste una di seguito all’altra; la vi-brazione del secondo strato deve interessare anche la parte superiore dello strato sottostante al fine di ottenere la monoliticità dell’intera pavimentazione (Figura 2.1).
In alternativa è possibile utilizzare anche una sola macchina che pos-siede due sistemi di finitura separati con doppia alimentazione del calcestruzzo.
2.4.1.2. Casseforme fisseLa posa del calcestruzzo con casseforme fisse, sia manuale che mecca-nizzata, è destinata ad essere realizzata nel caso di piccoli interventi localizzati come ad esempio le rotatorie (Figura 2.2) o nell’eventua-lità in cui l’utilizzo della macchina a casseforme scorrevoli non sia possibile per ragioni logistiche e organizzative.Il posizionamento delle casseforme fisse è preceduto dal picchetta-mento della strada con disposizione dei picchetti distanziati non più di 5 m. I picchetti, opportunamente collegati da un filo, consentono la disposizione degli elementi che compongono le casseforme, eventual-mente sagomate per seguire la curvatura planimetrica e/o altimetrica della piattaforma.Il calcestruzzo viene gettato tra le pareti del cassero limitando l’al-tezza di caduta della miscela per prevenirne la segregazione.La fornitura e la posa del calcestruzzo devono essere sincronizzate per impedire interruzioni di getto e svolgere le operazioni di finitura immediatamente dopo la posa.Il calcestruzzo può essere compattato e finito meccanicamente o ma-nualmente: nel primo caso si dispone di una macchina laser-screed, nel secondo si usano aghi vibranti, stagge vibranti, mentre la finitura finale avviene con una frattazza a doppia cerniera.Indipendentemente dalla tecnica di posa adottata, il calcestruzzo fre-sco deve essere trattato opportunamente con prodotti antievaporanti e materiali filmogeni (o di curing): i primi ritardano la perdita di ac-qua di impasto, riducendo il rischio di fessurazione per ritiro plastico prima che il calcestruzzo venga rifinito meccanicamente e trattato chimicamente con i secondi.
Figura 2.1: Macchine a casseforme scorrevoli per
realizzazione di pavimentazionia doppio strato
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
25
La tessitura superficiale con aggregati esposti richiede due distribu-zioni del curing: la prima non appena steso il calcestruzzo, la seconda dopo aver eliminato la malta superficiale per esporre gli aggregati.
2.4.2. Esecuzione dei giuntiEsigenze di carattere costruttivo, unitamente alla necessità di con-trollo dei fenomeni fessurativi del calcestruzzo, richiedono la predi-sposizione, nell’ambito di una pavimentazione rigida, di giunti di vario tipo opportunamente spaziati.In genere, i giunti longitudinali e trasversali sono reciprocamente or-togonali (Figura 2.3).
Figura 2.2:Esempi di posa e lavorazione
con casseforme fisse per una rotatoria
Figura 2.3:Intersezione del giunto
trasversale con quello longitudinale
26
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
I giunti vengono realizzati mediante due tagli. Il primo per effettuare il taglio della lastra ed il secondo per rifinire la camera di contenimen-to del sigillante e la smussatura (Figura 2.4).
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
Figura 2.4:Modalità di esecuzione del taglio dei giunti
27
È opportuno evitare la realizzazione di angoli acuti, giunti contigui non combacianti o giunti longitudinali con curvature accentuate (rag-gio di curvatura inferiore a 50 m). Ove ciò non è possibile, a causa di particolari esigenze costruttive, queste aree devono essere opportu-namente rinforzate (Figura 2.5).
Il taglio del giunto deve avvenire quando il calcestruzzo è sufficien-temente indurito, per evitare rotture locali o scheggiature, ma prima che inizi il processo di fessurazione causata dal ritiro (Figura 2.6)
Probabile fessurazione
Figura 2.5:Modalità di disposizione dei giunti
Resi
sten
za d
el c
alce
stru
zzo
Tensioni di ritiro ugualialla resistenza del calcestruzzo
Minima resistenza del calcestruzzo perprevenire la scheggiatura
Sche
ggia
tura
Finestra di taglio
Fessurazione di ritiro
Tempo
Assenza di scheggiatura: taglio eseguito alla fine della finestra
Moderata scheggiatura: taglio eseguito all'inizio della finestra
Grave scheggiatura: taglio eseguito sul calcestruzzo troppo giovane
Figura 2.6:Influenza della maturazione
del calcestruzzo sul taglio dei giunti
28
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
Di regola i giunti longitudinali devono essere posizionati in modo tale che la segnaletica orizzontale che delimita le singole corsie non si sovrapponga mai al giunto stesso (Figura 2.7).
2.4.3. Sigillatura dei giuntiLa sigillatura dei giunti garantisce la durabilità del calcestruzzo, che viene protetto da infiltrazioni di acqua, e assicura il confort di marcia per l’utenza, riducendo il rumore di rotolamento indotto dal passaggio degli pneumatici sulle discontinuità dei tagli. L’applicazione del sigil-lante avviene successivamente alla pulizia (mediante sabbiatura e get-to di aria compressa) e all’asciugatura della scanalatura, per prevenire la scarsa adesione del sigillante e il degrado anticipato del materiale. Per alcuni tipi di sigillante è indispensabile applicare un primer sulle pareti della scanalatura per migliorare l’adesione (Figura 2.8).
Corsia dimarcia
0,70 3,75 m 3,75 m 3,75 m 3,00 m
Corsia dimarcia
Corsia dimarcia
Corsia diemergenza
Banc
hina Corsia di
marcia
0,70 3,75 m 3,75 m 3,00 m
Corsia dimarcia
Corsia diemergenza
Banc
hina
Pavimentazione a tre corsie Pavimentazione a due corsie
Giunti longitudinali Segnaletica orizzontale
Figura 2.7:Posizionamento della segnaletica orizzontale
rispetto ai giunti longitudinali
Figura 2.8: Applicazione primer
29
0,70 0,70
Le tipologie di sigillante impiegate sono di tipo liquido, colato a caldo o a freddo, in funzione del tipo di materiale usato, o realizzato con profilati (Figura 2.9). Il secondo taglio che serve per rifinire la camera di contenimento del sigillante e la smussatura, varia in funzione del materiale utilizzato per la sigillatura.
La scelta della tipologia e del materiale dipende dalle condizioni clima-tiche e di esercizio previste e dalla scansione temporale degli interventi di manutenzione previsti (Figura 2.10).
Figura 2.9:Esempi di geometria e sigillatura dei giunti;
Enom è lo spessore nominale dello strato di calce-struzzo e le quote sono espresse in mm.
Figura 2.10:Applicazione di sigillanti colati o preformati
Profilati preformati Mareriale bituminoso
Striscia di materiale sintetico
Materiale monocomponente Materiale bi-componente
30
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
Profilato di neoprene Sigillante colato a caldo Sigillante colato a freddo
Smusso
Sigillante
Fondo giunto
Taglio
3/4 3/44
2.4.4. Tessiture superficiali [24]
La tessitura superficiale di una pavimentazione influenza le condizioni di esercizio della stessa in termini di sicurezza di guida, rumore di ro-tolamento e consumi di carburante. Vista l’importanza economica, am-bientale e sociale che riveste tale aspetto, vengono di seguito riportate alcune tecniche adottate all’estero atte a modificare la superficie del calcestruzzo fresco in modo da garantirne l’efficienza funzionale una volta in esercizio.Sulle pavimentazioni nuove, si possono adottare tecniche meccaniche o chimiche per migliorare le condizioni di aderenza della pavimenta-zione: le prime consistono nel trascinamento sul calcestruzzo fresco di superfici ruvide o sistemi di incisione localizzata; le seconde prevedono l’uso di additivi ritardanti superficiali per l’esposizione degli aggregati tramite spazzolatura.
2.4.4.1. Rugosità ottenuta per trascinamento di superfici ruvide
Il passaggio di una tela di iuta inumidita (Figura 2.11) genera striature con una profondità che varia da 1,5 a 3 mm. La profondità della tessitura varia in funzione della tipologia della tela utilizzata, della miscela del calcestruzzo e delle condizioni di rifinitura.Questo tipo di tessitura si ottiene facilmente e con costi contenuti, è relativamente silenziosa ma non garantisce valori di aderenza adeguati in caso di pioggia e/o elevata velocità.
Il trascinamento in direzione longitudinale o trasversale di una scopa (Figu-ra 2.12) rende la superficie relativamente silenziosa ma non garantisce un coefficiente di aderenza adeguato in caso di pioggia e/o elevata velocità.Il trascinamento longitudinale di una tela grezza di iuta seguita da una spazzola con setole di plastica garantisce una tessitura più profonda rispet-to a quelle descritte in precedenza, variabile tra 0,7 e 1,0 mm. Applicazio-ni di questo tipo assumono caratteristiche di aderenza simili a quelle delle pavimentazioni porose in conglomerato bituminoso, purché la miscela di calcestruzzo contenga un’adeguata percentuale di aggregati silicei.Il trascinamento sulla superficie plastica del calcestruzzo di un tappeto erboso artificiale capovolto (Figura 2.13) produce una profondità media della tessitura pari ad almeno 1 mm o più. Questo tipo di tessitura superfi-ciale garantisce coefficienti di aderenza e emissioni di rumore comparabili con quelli delle pavimentazioni in conglomerato bituminoso.
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
Figura 2.11Tessitura ottenuta tramite il trascinamento
longitudinale di una tela grezza ruvida inumidita [24]
Figura 2.12 Tessitura ottenuta
tramite il trascinamento di una scopa [24]
Figura 2.13:Tessitura ottenuta tramite il trascinamento
di un tappeto erboso artificiale rovesciato [24]
31
2.4.4.2. Rugosità ottenuta per trascinamento disistemi di incisione localizzata
Il passaggio in direzione trasversale (Figura 2.14) o longitudinale (Figura 2.15) di un rastrello a denti metallici preceduto dal trascinamento di superfici ruvide garantisce valori soddisfacenti di aderenza. La dura-bilità del coefficiente di aderenza di questo tipo di tessitura dipende fortemente dalla qualità del calcestruzzo, dal traffico circolante, dalla spaziatura, direzione e profondità dei solchi. Le striature in direzione trasversale garantiscono elevati valori di aderenza, ma sono causa di maggiori emissioni di rumore di rotolamento rispetto a quelle longi-tudinali e per questo non sono più utilizzate. Il rumore prodotto dal rotolamento degli pneumatici su questo tipo di tessitura è fortemente correlato con la larghezza, la profondità e la spaziatura dei solchi.
2.4.4.3. Rugosità ottenuta per esposizione degliaggregati tramite spazzolatura
Questo tipo di tessitura superficiale si ottiene rimuovendo lo strato su-perficiale di malta del calcestruzzo, mettendo in evidenza gli aggregati duri e resistenti alla levigatura.La tecnica si realizza attraverso un trattamento chimico ottenuto tra-
Figura 2.14:Tessitura trasversale con spaziatura randomizzata
(a sinistra) e uniforme (a destra) [24].
Figura 2.15:Tessitura longitudinale ottenuta per trascinamento
di sistemi di incisione
32
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
mite l'irrorazione uniforme di un ritardante (Figura 2.16) sulla superfi-cie fresca del calcestruzzo, immediatamente dopo la fase di finitura. Subito dopo deve essere spruzzato anche un composto antievaporante (prodotto di curing) o la superficie deve essere protetta dall’evapora-zione tramite teli in PVC, fino alla fase di rimozione dello strato. A distanza di circa 20÷24 ore, viene rimosso lo strato di calcestruzzo che non si è idratato, mettendo in evidenza
gli aggregati. La superficie deve poi essere nuovamente irrorata uniformemente con un antievaporante.La rimozione della malta cementizia non indurita può avvenire o tra-mite idrogetto (Figura 2.2) o tramite spazzole rotanti (Figura 2.16) dotate di setole in acciaio di spessore da 0,8 a 1 mm, preferibili a quelle di nylon.La spazzolatura può avvenire a secco o a umido. La spazzolatura è meno sensibile a possibili variazioni nella consisten-za del calcestruzzo ed è il metodo più comunemente utilizzato. La spazzola deve avere una larghezza superiore di 30 cm su ogni lato ri-spetto alla parte esterna delle ruote dell’apparecchiatura, per evitare di avvicinare le ruote al bordo della lastra.La spazzola deve poter essere regolata in altezza e inclinata rispetto al proprio asse longitudinale per favorire l'allontanamento dei residui della spazzolatura.
2.4.4.4. Ripristino rugosità su pavimentazioni esistentiSulle pavimentazioni esistenti si adottano tecniche di miglioramento dell’aderenza superficiale tramite molatura con diamanti, abrasione o pallinatura della superficie.L’efficacia di tali interventi è subordinata alla presenza di aggregato duro e tenace nella miscela di calcestruzzo.Un ulteriore metodo adottato per migliorare l’aderenza su pavimen-tazioni rigide in esercizio consiste nella ricopertura con uno strato in conglomerato bituminoso il cui spessore è funzione del rischio di forma-zione di fessure di risalita.
2.5. Pavimentazioni flessibili e semirigideLe pavimentazioni in conglomerato bituminoso, flessibili e semirigide, sono costituite da miscele di aggregato grosso frantumato artificialmen-
Figura 2.16:Esempi di tessiture superficiali ottenute
con esposizione degli aggregati Diametro massimo aggregati 20 mm Diametro massimo aggregati 8 mm
Figura 2.17: Molatura con diamanti.
33
te, sabbia, filler e leganti bituminosi stese mediante apposite macchine vibrofinitrici.Rispetto alle pavimentazioni in calcestruzzo, la posa di sovrastrutture in conglomerato bituminoso risulta più semplice e consente maggiori tolleranze geometriche in fase di esecuzione.Le caratteristiche reologiche del materiale assecondano difetti di co-struzione e sollecitazioni termiche evitando la rottura dello stesso, pur-ché soggetto a deformazioni lente.
2.5.1. Strati in conglomerato bituminosoI conglomerati bituminosi si possono suddividere in due categorie: conglo-merati bituminosi a caldo, in cui sia l’aggregato che il legante vengono pre-ventivamente portati ad elevata temperatura e mescolati a temperature dell’ordine di 150-160 °C, e conglomerati bituminosi a freddo, in cui sia il legante che gli aggregati vengono miscelati a freddo o a temperatura non superiore a 70 °C. I conglomerati bituminosi a freddo vengono impiegati solo per pavimentazioni su strade secondarie a scarso traffico o a scopo di manutenzione, mentre per le strade a traffico medio o pesante si ricorre esclusivamente a pavimentazioni in conglomerato bituminoso a caldo.Nei conglomerati bituminosi posti in opera la percentuale dei vuoti resi-dui, ovvero il rapporto tra il volume dei vuoti residui e il volume totale, distingue i conglomerati aperti (percentuale dei vuoti superiore al 10%), semichiusi (percentuale dei vuoti compresa tra il 6% e il 10%) e chiusi (per-centuale dei vuoti inferiore al 3%).La differenza tra i vari tipi è legata alla granulometria dell’aggregato, che con la percentuale di bitume influenza le caratteristiche fisiche della mi-scela una volta costipata. Per gli strati di usura si utilizzano conglomerati bituminosi a caldo chiusi, la cui elevata stabilità e compattezza, bassa permeabilità e tenacia degli aggregati soddisfano i requisiti strutturali e funzionali cui lo strato deve assolvere. In alternativa ai conglomerati bitu-minosi chiusi, sono diffusi per gli strati di usura i manti aperti ad elevata macrorugosità, detti anche drenanti, che garantiscono ottimi livelli di ade-renza e riducono il rischio di aquaplaning in caso di pioggia.La struttura alveolare abbatte il livello di emissione rumorosa dovuta al rotolamento degli pneumatici, riducendo l’inquinamento acustico da traf-fico, ma richiede regolari interventi di idrolavaggio ad alte pressioni per prevenire l’intasamento dei vuoti e la conseguente perdita di funzionalità dello strato. Le miscele di conglomerato bituminoso a caldo impiegate per gli strati di binder e base sono di qualità e quindi di costo inferiore rispetto a quelle impiegate per gli strati di usura: sono ammessi aggregati frantu-mati meno duri, composizioni granulometriche meno restrittive e percen-tuali dei vuoti maggiori viste le sollecitazioni decrescenti.Il conglomerato bituminoso a caldo viene confezionato in apposite centrali, quindi trasportato in cantiere su autocarri con cassone ribaltabile coperto per mantenere elevata la temperatura della miscela all’atto della posa.La stesa del materiale avviene attraverso macchine vibrofinitrici, che provve-dono alla posa del conglomerato bituminoso secondo lo spessore richiesto e al primo costipamento del materiale.Non appena passata la vibrofinitrice, il successivo costipamento avviene a tem-perature non inferiori a 120 °C mediante rulli vibranti a ruote metalliche lisce e quindi con rulli pesanti gommati.In alcuni casi, una volta che la temperatura della miscela si è notevolmente ab-bassata, il costipamento viene concluso dal passaggio di rulli statici pesanti.
34
2. TECNICHE DI
COSTRUZIONE
Nel processo di gestione delle infrastrutture viarie, la valutazione dello stato delle pavimentazioni stradali rappresenta uno degli aspetti fonda-mentali per garantire standard funzionali adeguati e predisporre un’ap-propriata programmazione degli interventi di manutenzioneLa gestione delle pavimentazioni stradali richiede l’elaborazione di specifici programmi di organizzazione delle attività finalizzati al loro mantenimento in una determinata condizione con il minor costo possi-bile per un prefissato periodo di tempo.I dati necessari per la gestione delle sovrastrutture possono suddividersi in due categorie (secondo le indicazioni delle normative statunitensi): dati di inventario, stabili nel tempo, e dati prestazionali, destinati ad evolversi nel corso della vita utile della sovrastruttura.Il degrado di una pavimentazione stradale può essere distinto in:
• funzionale, se la struttura è ancora efficiente, ma l’aderenza o la re-golarità sono compromesse in modo da rendere la marcia dei veicoli insicura e scomoda;
• strutturale, se la pavimentazione presenta rotture dovute ai carichi di traffico ripetuti.
Di seguito vengono descritti gli ammaloramenti che si possono rilevare sulle pavimentazioni stradali rigide e flessibili, ovvero le variabili pre-stazionali considerate per la valutazione sintetica dello stato di una pa-vimentazione e per la definizione di un programma di manutenzione.Le definizioni degli ammaloramenti elencati nei paragrafi seguenti sono derivate da quelle stabilite da Shahin [12] per il metodo PCI (Pavement Condition Index)1.
3.1. Ammaloramenti delle pavimentazioni stradali rigideI degradi delle pavimentazioni stradali rigide possono essere suddivisi nelle seguenti categorie:• Fessurazioni;• Instabilità del piano di appoggio delle lastre;• Difetti dei giunti;• Difetti superficiali;• Altri danni.
1 Il PCI è un metodo elaborato per ottenere una valuta-zione globale delle condizioni superficiali e strutturali di pavimentazioni stradali e aeroportuali, rigide e flessi-bili, attraverso una stima numerica compresa tra 0 e 100 in cui il valore zero è attribuito alla peggiore condizione possibile e il valore cento alla migliore possibile.
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
35
Categorie di ammaloramento Ammaloramento Causa
Fessurazioni
Longitudinale, trasversale e diagonaleD’angolo Per problemi di durabilitàDa ritiro Frantumazione delle lastrePunzonamento
CaricoCaricoClimaClimaCaricoCarico
Instabilità del piano di appog-gio delle lastre
Scalinamento fra corsie e banchinePompaggioCedimento dei giunti e delle fessure
AltroCaricoAltro
Difetti dei giunti
Degrado della sigillatura del giunto Slabbrature dei giuntiSlabbrature degli angoliProiezione verso l’alto
AltroAltroAltroClima
Difetti superficialiLevigatura degli inertiScagliatura della superficie Pop-outs
TrafficoAltroClima
Altri danni RappezziAttraversamento binari
AltroAltro
Tabella 3.2: Tipi di ammaloramenti delle pavimentazioni stradali rigide
3.1.1. Fessurazione lineare (Linear cracking) [25]
Le fessure lineari dividono la lastra in 2 o 3 pezzi e sono generalmente causate da carichi di traffico e tensioni termiche.
3.1.2. Fessurazione d’angolo (Corner cracking) [25]
In presenza di fessure d’angolo parte della lastra è tagliata da una lesione che intercetta i giunti longitudinali e trasversali adiacenti, ed è orientata con un angolo di circa 45° rispetto all’asse longitudinale della pavimentazione.Tale degrado è dovuto all’effetto delle ripetizioni del carico combina-to con le tensioni termiche e la perdita di appoggio.
3.1.3. Fessurazione indotta da problemi di durabilità del materiale (Durability cracking) [25]
La fessurazione indotta da problemi di durabilità è caratterizzata dal-la presenza di fessure sottili che tendono ad allargarsi con passo re-golare, con maggiore frequenza in prossimità dei giunti. È causata dai cicli di gelo e disgelo.
3.1.4. Fessurazione da ritiro (Shrinkage cracking)
Le fessure capillari da ritiro, generalmente di lunghezza inferiore ad 1 m, non si estendono lungo l’intera lastra e non interessano tutto lo spessore. Si formano durante la maturazione del calcestruzzo in con-dizioni di stagionatura non protetta.
36
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
3.1.5. Frantumazione delle lastre (Block cracking)La frantumazione delle lastre in 4 o più pezzi è causata del passaggio di sovraccarichi o dalla scarsa portanza del sottofondo.
3.1.6. Punzonamento (Punch-out)In presenza di punzonamento, sulla lastra si forma una superficie rac-chiusa da due fessure oblique, prossime tra loro ed una fessura longi-tudinale più corta.Il fenomeno si localizza generalmente al bordo della lastra in prossi-mità di un giunto longitudinale.Questo tipo di difetto è causato dai carichi pesanti ripetuti, da uno spessore inadeguato della lastra, dalla perdita di appoggio o da difetti costruttivi localizzati.
3.1.7. Scalinamento fra corsie o fra corsia e banchina (Lane/shoulder drop-off)
Lo scalinamento fra corsie o fra una corsia e la banchina adiacente consiste in una differenza di quota tra il bordo di una corsia e quella adiacente.L’abbassamento di parte di una lastra è provocato dall’assestamento o dal cedimento degli strati granulari sottostanti. Il danno può essere attribuito all’azione di mezzi pesanti, ma anche all’effetto del gelo o dell’acqua ristagnante o affiorante sul bordo della pavimentazione.
37
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
38
3.1.8. Pompaggio (Pumping)Il pompaggio è provocato dalla risalita dell’acqua attraverso una fessura o un giunto causata dalla deflessione della lastra al passaggio dei carichi.L’acqua può provenire da infiltrazioni, ma anche dal fondo della pavi-mentazione.Caratteristica peculiare del pompaggio è la presenza di materiale fino, depositato sulla superficie della lastra, proveniente dagli strati inferiori.Il gradiente di pressione provoca un violento spostamento dell’acqua che porta con sé la frazione fine.Il fenomeno del pompaggio è indice di perdita di contatto tra la lastra e il piano di posa.Nel caso di manifestazione vicino al giunto manifesta la scarsa qualità del sigillante.
3.1.9. Cedimento di giunti trasversali e fessure(Joint faulting)
Il cedimento di giunti trasversali e la conseguente fessurazione si manife-sta con una differenza di quota tra i bordi della fessura o del giunto ed è dovuto a cedimenti del piano di posa, a fenomeni di erosione sotto la la-stra o a deformazione della lastra per variazioni termiche o di umidità.
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
Senso di marcia
VuotoMigrazione particelle fini
39
3.1.10. Degrado della sigillatura del giunto(Joint sealant damage)
Il degrado o l’assenza del sigillante in un giunto permette l’infiltrazione di materiale estraneo incomprimibile o acqua. La presenza del primo impedisce il libero movimento del giunto per variazioni termiche e quin-di può portare alla frantumazione dei bordi del giunto; l’acqua invece può penetrare negli strati non legati sottostanti la lastra (fondazione e sottofondo) alterando il loro grado di saturazione, compromettendone la capacità portante e provocando il fenomeno del pumping.
3.1.11. Scheggiatura dei giunti e degli angoliLa scheggiatura dei giunti o degli angoli consiste in una rottura della lastra fino ad una distanza di 0.6 m dal bordo che non interessa tutto lo spessore del calcestruzzo, ma interseca il giunto o interessa un angolo della lastra. La scheggiatura del bordo può essere provocata da tensioni elevate al giun-to dovute ai carichi di traffico, ad infiltrazioni di materiale incompressibile, a cattiva qualità del calcestruzzo o ai cicli di gelo e disgelo.
3.1.12. Proiezione verso l’alto (Blow up)La proiezione verso l’alto consiste in un’espansione con proiezione verso l’alto di parte della lastra, fenomeno normalmente localizzato in prossimità del giunto trasversale, con frantumazione e distruzione del calcestruzzo nell’area circostante.
3.1.13. Levigatura degli inerti (Polished aggregate)La levigatura degli inerti, per effetto del passaggio ripetuto dei veico-li, comporta la perdita di aderenza della pavimentazione.
3.1.14. Scagliatura della superficie (Raveling)La scagliatura della superficie è un degrado che interessa la superficie della lastra in calcestruzzo per una profondità compresa tra 3 e 15 mm. Si presenta come una ragnatela di fessure capillari. È provocata da diverse cause: azione dei sali disgelanti, cicli di gelo e disgelo, difetti costruttivi, bassa qualità dell’aggregato.
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
40
3.1.15. Pop-outs [25]
I pop-outs sono frammenti della pavimentazione staccati dalla superficie con formazione di crateri di diametro compreso tra 25 e 100 mm e pro-fondità compresa tra 13 e 50 mm. Il fenomeno è causato dai cicli di gelo e disgelo.
3.1.16. Rappezzi (Patching)I rappezzi sono aree in cui la pavimentazione originale è stata rimossa ed è stata sostituita con materiale simile o differente.
3.1.17. Attraversamento binari (Railroad crossing)Per “attraversamento binari” si intendono tutte le irregolarità presenti vicino o in mezzo ai binari.
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
41
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
3.2. Ammaloramenti delle pavimentazionistradali flessibili
I degradi delle pavimentazioni stradali flessibili possono essere suddivisi nelle seguenti categorie:• fessurazioni;• deformazioni superficiali plasto-viscose;• difetti superficiali;• altri danni.In queste categorie si possono classificare gli ammaloramenti riportati in Tabella 3.1
3.2.1. Fessurazione a ragnatela (Alligator cracking)Le fessure a ragnatela si presentano nelle zone soggette ai carichi di traffico ripetuti.Si originano sul fondo degli strati di conglomerato bituminoso (o della base stabilizzata), dove lo stato tenso-deformativo di trazione indotto dalle sollecitazioni è maggiore.Le fessure si propagano in superficie all’inizio parallele e longitudi-nali, poi interconnesse a formare aree poliedriche ad angoli acuti, di dimensioni inferiori a 60 cm sul lato più lungo.Si presentano solo sulle superfici soggette al carico, perciò possono interessare alcune aree piuttosto che altre.Questo ammaloramento è spesso accompagnato dal fenomeno dell’or-maiamento.
Categorie di ammaloramento
Ammaloramento Causa
Fessurazioni A ragnatelaA blocchiDi bordo Longitudinale e trasversale Di richiamoDa scorrimento
CaricoClimaClima Costruzione, climaClimaTraffico
Deformazioniplasto-viscose
Risalti e saccheOrmaieOndulazioniDepressioniBucheRigonfiamentiScalinamento fra corsie e banchineSpostamento del manto per spinte orizzontali
Carico,clima o altroCaricoCarico e altroAltroTraffico, caricoClimaAltroAltro
Difetti superficiali Essudazione di bitumeLevigatura degli inertiScagliatura della superficie
AltroTrafficoAltro
Altri danni RappezziAttraversamento di binari
AltroAltro
Tabella 3.1:Tipi e cause di ammaloramento
delle pavimentazioni stradali flessibili
42
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
3.2.2. Fessurazione a blocchi (Block cracking)Le fessure a blocchi dividono la superficie della pavimentazione in forme approssimativamente rettangolari le cui estensioni oscillano in genere tra 0,1 m2 e 10 m2.Sono causate dal ritiro del conglomerato bituminoso dovuto alla va-riazione ciclica di temperatura. Indipendenti dai fenomeni di carico, manifestano un eccessivo indurimento del materiale superficiale e possono presentarsi anche su porzioni non trafficate.
3.2.3. Fessurazione di bordo (Edge cracking)Le fessure di bordo, di forma abbastanza ricurva, interessano la striscia esterna di pavimentazione, larga circa 60 cm, adiacente alla banchina.Queste sono causate da fenomeni di gelo nel sottofondo o nella fonda-zione vicino al bordo della pavimentazione.La propagazione della fessurazione di bordo è accelerata dal carico del traffico.
3.2.4. Fessurazione longitudinale e trasversale(Longitudinal and transverse cracking)
Le fessure longitudinali sono parallele alla linea centrale della carreggiata o alla linea di posa dello strato superficiale; si distinguono anche per la loro dislocazione rispetto all’area interessata al rotolamento delle ruote.Le cause del fenomeno sono i difetti di costruzione, le escursioni termiche giornaliere e il ritiro del conglomerato bituminoso per basse temperature.Le fessure trasversali si presentano ortogonali a quelle appena descritte, non sono causate dal carico di traffico.
3.2.5. Fessurazione di richiamo (Joint reflection cracking)Questo ammaloramento è presente solo nelle pavimentazioni composite (lastre in calcestruzzo ricoperte in conglomerato bituminoso) e sono cau-sate dai movimenti di apertura e chiusura dei giunti provocati dal ritiro
43
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
termico delle lastre.Non sono generate dai carichi di traffico, che però possono causare la rot-tura dello strato in conglomerato bituminoso vicino alla fessura.Le variazioni termiche stagionali, generando dei movimenti ciclici di aper-tura e chiusura delle lesioni e dei giunti della lastra in calcestruzzo, provo-cano delle sollecitazioni di trazione negli strati bitumati a diretto contatto degli strati cementizi la cui entità influenza la velocità di risalita delle lesioni (Figura 3.1 - a).I carichi di traffico inducono sollecitazioni di taglio in direzione verti-cale (Figura 3.1–b) influenzando la diffusione orizzontale delle lesioni e conseguentemente provocando il distacco degli strati bitumati da quello cementizio; tale distacco aumenta di conseguenza la velocità di risalita verticale delle lesioni.Gli spostamenti laterali provocati da instabilità o da spinte trasversali alla direzione della stesa provocano sollecitazioni di taglio in direzione oriz-zontale (Figura 3.1 - c) che favoriscono la propagazione delle lesioni.
3.2.6. Fessurazione da scorrimento(Slippage cracking)
Le fessure da scorrimento, di forma ricurva, sono causate dallo scivola-mento o dalle deformazioni indotte dal passaggio degli pneumatici.Di solito sono localizzate in curva, in salita o in corrispondenza delle intersezioni.Lo slittamento si manifesta più facilmente in presenza di strati di usura sottili e scarsamente resistenti alle azioni tangenziali, di scarsa aderen-za tra la superficie e lo strato ad essa inferiore o di miscele di conglo-merato bituminoso molto liquido (emulsioni).
3.2.7. Risalti e sacche (Bumps and sags)I risalti sono piccoli e localizzati innalzamenti della superficie. Sono causati dall’instabilità della pavimentazione, dalla formazione di len-ti di ghiaccio, dall’infiltrazione e crescita di materiale all’interno di fessure combinate con il carico dovuto al traffico.Le sacche sono piccoli, improvvisi avvallamenti della superficie.
Figura 3.1:Movimenti di apertura delle
lesioni in uno strato in conglomerato bituminoso
a b c
44
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
3.2.8. Ormaiamento (Rutting)Le ormaie sono depressioni che si formano lungo la traiettoria percor-sa dalle ruote dei veicoli, molto visibili in presenza di acqua piovana. Questo ammaloramento è dovuto alle deformazioni permanenti dovu-te al comportamento viscoso dei materiali che si generano negli strati della pavimentazione o nel sottofondo a causa di ulteriore costipa-mento dei materiali provocato dai carichi di traffico.
3.2.9. Ondulazioni (Corrugations)Le ondulazioni sono una successione di avvallamenti e di innalzamenti lungo la superficie stradale ad intervalli regolari, di solito inferiori a 3 m, perpendicolari alla direzione del traffico. Sono causate dall’azione del traffico combinata con l’instabilità della superficie o della base.
3.2.10. Depressioni (Depressions)Le depressioni sono porzioni di pavimentazioni a quota leggermente più bassa rispetto a quelle circostanti. Possono essere causate da ce-dimenti del terreno di sottofondo dovuto alla costruzione di manufatti nelle vicinanze o da un errato procedimento di costruzione.
3.2.11. Buche (Potholes)Le buche sono depressioni, di diametro inferiore a 1 m, presenti sulla su-perficie stradale. In genere hanno bordi netti e spigolosi ed i lati in prossi-mità della parte superiore sono verticali.La loro apertura è accelerata dalla presenza d’acqua che può ristagnare al loro interno. Si possono formare quando, a causa del traffico veicolare, vengono asportate piccole porzioni di pavimentazione.
45
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
La pavimentazione continua a rovinarsi a causa dell’insufficiente protezio-ne del manto stradale o a causa della presenza di punti deboli negli strati sottostanti o a causa di un eccessivo progredire di fessure a ragnatela.
3.2.12. Rigonfiamenti (Swell)I rigonfiamenti sono caratterizzati da un graduale innalzamento del-la superficie stradale che si prolunga per più di 3 m. Il fenomeno è causato dall’azione del gelo nel sottofondo; spesso si presenta con formazione di fessure da scorrimento.
3.2.13. Scalinamento tra corsia e banchina(Lane/shoulder drop-off)
Lo scalinamento tra corsia e banchina è la differenza di quota tra la superficie percorsa dai veicoli e la striscia esterna limitrofa della ban-china. Il fenomeno è causato dall’erosione della banchina o dal suo assestamento, in alcuni casi è dovuto ad irregolari modalità di posa in opera del materiale superficiale.
3.2.14. Spostamento del manto per spinta orizzontale (Shoving)
Lo spostamento del manto per spinta orizzontale è causato dai carichi di traffico. Il traffico causa la formazione di un’onda corta e brusca nel manto. Tale ammaloramento generalmente si trova solo in pavi-mentazioni con miscele di conglomerato bituminoso molto liquido.
3.2.15. Essudazione di bitume (Bleeding)In caso di manti con eccessivo contenuto di bitume, può formarsi uno strato scivoloso, riflettente, lucido che diviene facilmente viscoso e appiccicoso.Il fenomeno è causato dal surriscaldamento della superficie per irrag-giamento solare: lo stato termico aumenta le caratteristiche viscose del materiale, favorendo dislocazioni interne.Nelle miscele con eccessivo contenuto di bitume o con scarsa presenza di vuoti, il bitume riempie i vuoti durante il periodo caldo espandendosi poi in superficie: il fenomeno è perciò irreversibile e progressivo nel tempo.
46
3.2.16. Levigatura dell’aggregato (Polished aggregate)
La levigatura dell’aggregato è causata dalle ripetute applicazioni dei carichi di traffico che rendono l’aggregato liscio in superficie, dimi-nuendo l’aderenza con gli pneumatici.
3.2.17. Scagliatura della superficie (Raveling)
La scagliatura della superficie è dovuta all’usura della superficie con perdita di materiale bituminoso e conseguente liberazione dell’ag-gregato. Il fenomeno, che indica una scarsa qualità della miscela e un indurimento della stessa, può presentarsi con perdita di inerti fini e/o grossolani, fino a conferire alla superficie un aspetto ruvido e butterato.
3.2.18. Rappezzi (Patching-utility cut patching)Un rappezzo è una porzione di superficie che è stata rimossa e ricollo-cata con del nuovo materiale per riparare la pavimentazione esistente. Viene considerato un difetto, non importante se ben collocato, perché la superficie rinnovata e quella originaria ad essa adiacente non recupe-rano le caratteristiche tecnico-funzionali di primo impianto.
3.2.19. Attraversamento binari (Railroad crossing)Con la locuzione “attraversamento binari” si intendono tutte le irre-golarità superficiali presenti nella striscia interna o esterna ai binari.
3. AMMALORA
MENTI DELLEPAVIMENTA
ZIONISTRADALI
-
-
47
La gestione delle pavimentazioni stradali è un’operazione economica-mente importante per l’Ente che se ne occupa, dal momento che va regolarmente svolta impegnando mezzi e risorse ingenti: gli oneri ma-nutentivi sostenuti nel corso della vita utile di una pavimentazione pos-sono essere dello stesso ordine di grandezza di quelli costruttivi.È indispensabile considerare tale aspetto in fase di progettazione di una sovrastruttura stradale, in modo da attuare investimenti economici che rappresentino la soluzione economicamente più vantaggiosa durante un periodo di esame finanziario non inferiore a 20 anni (periodo di progetto solitamente adottato per le sovrastrutture semirigide e flessibili), co-munque ben superiore ai normali periodi di incarico politico, tecnico e amministrativo di gestione e controllo di un’infrastruttura stradale.Un approccio sistematico per la gestione delle pavimentazioni è per-ciò necessario per fornire sia le effettive caratteristiche dello stato di deterioramento di una pavimentazione e la sua evoluzione nel tem-po, sia le procedure per valutare correttamente tutte le alternative di manutenzione, valutando il rapporto costi/benefici che ogni singola soluzione comporta. Il degrado della pavimentazione non costituisce il solo aspetto di cui tener conto nella programmazione degli interventi manutentivi.Oltre alle considerazioni di tipo economico bisogna valutare gli aspetti della sicurezza della circolazione in relazione allo stato della pavimen-tazione non manutenuta e alla presenza di cantieri aperti per la manu-tenzione.La perdita di aderenza e regolarità, così come la presenza di danni strutturali, determinano condizioni di esercizio pericolose per l’utenza, ma le condizioni di circolazione in presenza di cantieri costituiscono pa-rimenti situazioni di disagio che spesso conducono ad errori e incidenti. Lo studio della tempistica di intervento garantisce perciò la definizione di soluzioni sostenibili, che tutelino interessi economici e sociali.La manutenzione viene definita nella norma UNI 9910:1991 come la “combinazione di tutte le azioni tecniche ed amministrative, incluse le azioni di supervisione, volte a mantenere e a riportare un’entità in uno stato in cui possa eseguire la funzione richiesta” [13].La conoscenza dello stato delle pavimentazioni è la condizione neces-saria per poter programmare gli interventi di manutenzione a breve, medio e lungo termine nell’ambito di una procedura di gestione si-stematica (Pavement Management System, PMS) che consenta di otti-mizzare le risorse disponibili, garantendo sempre il mantenimento di standard funzionali e di sicurezza prefissati.Il termine Pavement Management System, che in italiano viene tradot-to con sistema di gestione della manutenzione delle pavimentazioni, è stato usato per la prima volta alla fine degli anni ‘60 negli USA. Diver-se descrizioni si possono trovare in letteratura per definire il PMS.L'OEDC (Organization of Economic and Cooperative Development) lo definisce come “il processo di coordinamento e controllo di un in-sieme di attività per la manutenzione delle pavimentazioni al fine di ottenere un uso che sia il migliore possibile delle risorse disponibili, massimizzando i benefici per la società”.Nelle “Guidelines for Pavement Management System” dell’AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) viene descritto come “un approccio sistematico che fornisce gli stru-menti di analisi tecnico-economica necessari per scegliere le strategie migliori per il mantenimento, la riabilitazione e la ricostruzione della rete stradale”.
4. MANUTEN
ZIONE DELLE PAVIMENTA
ZIONI STRADALI
-
-
48
Sebbene i concetti generali su cui impostare la gestione delle sovrastrut-ture stradali siano noti agli enti e alle società che hanno il compito di provvedere alla manutenzione delle infrastrutture di trasporto, le loro applicazioni, che includono le attività di pianificazione, programmazione, progetto, costruzione, manutenzione, riabilitazione, non trovano sempre un adeguato e corretto riscontro applicativo.Molti enti accusano ritardi preoccupanti nel dotarsi di sistemi di supporto alle decisioni per una gestione ottimale delle strade anche a causa di una mancanza di informazioni sulla rete gestita per via dell’ampiezza della stessa e dei costi elevati per rilevarne lo stato.Nel presente documento vengono esaminati i costi degli interventi di manutenzione ordinaria preventiva svolti nel corso della vita utile della pavimentazione, secondo la definizione di manutenzione ordinaria speci-ficata dalla norma UNI 10147, e interventi di manutenzione straordinaria sostenuti al termine della stessa.La manutenzione preventiva esaminata è di tipo ciclico (o periodico): si svolge secondo cicli predeterminati sulla base di esperienze maturate in Italia o all’estero su pavimentazioni simili a quelle esaminate. Affinché la manutenzione preventiva sia efficace è necessario che la pavimentazione sia progettata adeguatamente per sopportare i carichi di progetto.Il periodo di esame del presente studio è pari a 30 anni.
4.1. Pavimentazioni rigideNel caso delle pavimentazioni rigide di tipo CRCP e JPCP, dimensionate per una vita utile di 30 anni, il piano di manutenzione preso in esame nel corso della vita utile consiste in regolari interventi di:
• ripristino dell’aderenza superficiale sulle corsie di marcia;• sigillatura dei giunti, siano essi di costruzione o contrazione (gli unici
considerati nel presente studio, vista la singolarità dei giunti di dila-tazione o di movimento);
• demolizioni e rifacimenti localizzati volti ad eliminare difetti puntuali strutturali e/o funzionali quali punch-out, scalinamenti e pumping;
In particolare, il programma di manutenzione esaminato prevede:
Nel caso delle pavimentazioni rigide di tipo PCP, dimensionate per una vita utile di 30 anni, il piano di manutenzione preso in esame nei trenta anni di esercizio considerati consiste in regolari interventi di:
• idropulizia ad elevata pressione per ripristinare le caratteristiche funzio-nali dello strato di usura in conglomerato bituminoso drenante;
• demolizione puntuale dell’intero pacchetto stradale e rifacimento della lastra in calcestruzzo per eliminare difetti strutturali e/o funzionali;
Anno di esercizio Tipo di intervento Estensione dell'intervento
10 Ripristino dell'aderenza superficiale corsie di marcia
10 Sigillatura dei giunti 100% lunghezza totale
10 Demolizione e rappezzo 2% superficie totale
15 Sigillatura dei giunti 60% lunghezza totale
20 Ripristino dell'aderenza superficiale corsie di marcia
20 Sigillatura dei giunti 60% lunghezza totale
20 Demolizione e rappezzo 2% superficie totale
25 Sigillatura dei giunti 60% lunghezza totale
25 Demolizione e rappezzo 2% superficie totale
Tabella 4.1: piano di manutenzione per CRCP e JPCP con 30 anni di vita utile
4. MANUTEN
ZIONE DELLE PAVIMENTA
ZIONI STRADALI
-
-
49
• rimozione e rifacimento dello strato di usura dell’intera piattaforma.In particolare, il programma di manutenzione esaminato prevede:
La tipologia degli interventi è analoga a quanto previsto nel documen-to “Pavimentazioni Stradali in Calcestruzzo: Progettazione, realizza-zione e controlli” pubblicato da AITEC nel 1992 nel caso di sovrastrut-ture in calcestruzzo per autostrade e strade a grande traffico [14].La distribuzione e la quantità degli interventi esaminati denotano ri-spetto al predetto riferimento bibliografico maggiori oneri, a vantag-gio del confort e della sicurezza della circolazione. In particolare, la sigillatura dei giunti e il ripristino dell’aderenza superficiale sono maggiori: la scelta manutentiva è volta ad una garanzia di ottimi livel-li di servizio negli anni di esercizio.La sigillatura dei giunti interessa complessivamente l’80% in più della lunghezza totale in modo tale da ridurre il disagio arrecato dalle ir-regolarità del piano di rotolamento e dall’inquinamento acustico del traffico, mentre il ripristino dell’aderenza superficiale di tutte le cor-sie di marcia svolto ogni 10 anni migliora le condizioni di sicurezza della circolazione.Il programma di manutenzione adottato per le pavimentazioni rigide risulta inoltre maggiormente cautelativo rispetto a quanto regolar-mente svolto a livello internazionale nei paesi industrializzati in cui tale tipologia di sovrastruttura è ampiamente diffusa.Ad esempio, in Ontario il primo intervento manutentivo di sigillatura dei giunti viene svolto 12 anni dopo la costruzione, mentre il ripristino dell’aderenza è previsto a 18 e 28 anni.In Belgio il primo intervento manutentivo di sigillatura dei giunti viene svolto 13 anni dopo la costruzione, mentre per i successivi è prevista una cadenza settennale. In Olanda non è previsto alcun intervento di manutenzione delle pavimentazioni rigide nei primi 15 anni di eserci-zio [18], [22].
4.2. Pavimentazioni flessibili e semirigideNel caso delle pavimentazioni flessibili e semirigide dimensionate per una vita utile di 15 anni, il piano di manutenzione preso in esame nei
Anno di esercizio Tipo di intervento Estensione dell'intervento
4 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
8 Demolizione intero spessore e ripristino calcestruzzo 2% superficie totale
8 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
12 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
15 Rimozione e rifacimento usura intera piattaforma
19 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
23 Demolizione intero spessore e ripristino calcestruzzo 2% superficie totale
23 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
27 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
Tabella 4.2: piano di manutenzione per PCP con 30 anni di vita utile
4. MANUTEN
ZIONE DELLE PAVIMENTA
ZIONI STRADALI
-
-
50
trenta anni di esercizio considerati prevede periodici interventi di:• demolizione e rappezzo di aree ammalorate la cui irregolarità pre-
giudica il regolare e sicuro svolgimento della circolazione;• scarifica e ripristino dello strato di usura sull’intera piattaforma;• idropulizia ad elevata pressione in presenza di uno strato di usura in
conglomerato bituminoso drenante lungo le corsie di marcia;• demolizione e rifacimento completo della sovrastruttura al termine
della vita utile di progetto.Il piano di manutenzione esaminato è stato elaborato tenendo conto del-le curve di decadimento dell’aderenza superficiale e delle curve di fatica presenti in letteratura [23].Nella tabella 4.3 sono riportati gli oneri di manutenzione previsti:
Nel caso delle pavimentazioni semirigide dimensionate per una vita utile di 30 anni, il piano di manutenzione è riportato in tabella 4.4:
Anno di esercizio Tipo di intervento Estensione dell'intervento
4 Asportazione e rappezzo usura+binder 1% superficie totale
4 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
8 Fresatura e rifacimento strato di usura intera piattaforma
12 Asportazione e rappezzo usura+binder 2% superficie totale
12 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
15 Demolizione e rifacimento interasovrastruttura intera piattaforma
19 Asportazione e rappezzo usura+binder 1% superficie totale
19 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
23 Fresatura e rifacimento strato di usura intera piattaforma
27 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
27 Asportazione e rappezzo usura+binder 2% superficie totale
Tabella 4.3:piano di manutenzione per pavimentazioni flessibili e semirigide con 15 anni di vita utile
Anno di esercizio Tipo di intervento Estensione dell'intervento
4 Asportazione e rappezzo usura+binder 1% superficie totale
4 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
8 Fresatura e rifacimento strato di usura intera piattaforma
12 Asportazione e rappezzo usura+binder 2% superficie totale
12 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
15 Fresatura e rifacimento strato di usura intera piattaforma
19 Asportazione e rappezzo usura+binder 1% superficie totale
19 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
23 Fresatura e rifacimento strato di usura intera piattaforma
27 Idropulizia ad elevata pressione corsie di marcia
27 Asportazione e rappezzo usura+binder 2% superficie totale
Tabella 4.4:piano di manutenzione per pavimentazioni semirigide con 30 anni di vita utile
4. MANUTEN
ZIONE DELLE PAVIMENTA
ZIONI STRADALI
-
-
51
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
La scelta della tipologia di pavimentazione è ancora troppo spesso de-terminata dalla semplice analisi del costo iniziale di costruzione, ma il costo reale di una pavimentazione si compone dei costi di costruzione e di manutenzione della stessa nell’arco della sua vita utile.In Italia, le Pubbliche Amministrazioni e gli Enti Gestori delle pavi-mentazioni ricorrono quasi esclusivamente a soluzioni in conglome-rato bituminoso: la scelta è dettata da un minor costo di costruzione rispetto a soluzioni equivalenti in calcestruzzo. In realtà, la valutazio-ne tecnico-finanziaria di una pavimentazione stradale non può essere limitata alla sola analisi del costo di primo impianto, dal momento che una sovrastruttura interagisce con la collettività durante l’intera vita utile, gravando sui bilanci del gestore e causando spesso disagi dovuti al degrado strutturale e agli interventi di manutenzione posti in essere.La previsione degli interventi manutentivi necessari al ripristino delle caratteristiche funzionali e strutturali durante la vita utile della so-vrastruttura risulta perciò indispensabile per svolgere una valutazione economico-finanziaria complessiva che possa evidenziare la soluzione economicamente più vantaggiosa [17].I costi di primo impianto e di manutenzione sono stati valutati tenendo in esame i prezzi dei materiali stradali e delle lavorazioni necessarie per dare il lavoro finito, in Italia nell’anno 2009, valutati sulla base de-gli elenchi prezzi forniti dalle Amministrazioni Pubbliche e sui risultati delle gare di appalto [19], [20], [21].Per poter sommare le spese degli interventi svolti negli anni successivi a quello di primo impianto alle spese di costruzione, i costi sostenuti per la manutenzione vengono attualizzati considerando il tasso di sconto.Questo è la differenza tra il tasso medio di interesse, ottenibile nell’inve-stimento del denaro a partire dall’anno 0, e il tasso medio di inflazione.La determinazione del tasso di inflazione e di interesse tiene con-to dell’andamento dei due valori in Italia negli ultimi dieci anni: nei trenta anni di analisi degli investimenti si assume un tasso di inflazio-ne pari al 3% e un tasso di sconto pari all’1%. [15]
5.1. Geometria delle sezioni stradali esaminateIl confronto economico è stato svolto per due tipologie stradali:
• un’autostrada extraurbana di tipo A ai sensi del Nuovo Codice della Strada (D. Lgs. n. 285/92 e successive modifiche) geometricamente definita dal D.M. 5/11/2001 [16];
• una strada locale di tipo F1, ovvero strada locale ai sensi delle ci-tate Norme, di cui si riportano di seguito i relativi esempi di orga-nizzazione della piattaforma stradale presi in esame nel presente documento.
52
La larghezza di stesa considerata nel calcolo dei costi per l’autostrada extraurbana è 11,2 m per ciascuna carreggiata.
La larghezza di stesa considerata nel calcolo dei costi per la strada extraurbana è 9 m.
5.2. Sovrastrutture esaminatePer ogni tipologia sono state esaminate diverse sovrastrutture, in 30 anni complessivi di esercizio:
• caso 1: per l’autostrada extraurbana sono state esaminate pavimen-tazioni di tipo CRCP, PCP, JPCP e semirigida dimensionate secondo quanto previsto nel Catalogo delle Pavimentazioni Stradali (B.U. CNR 178/95);
• caso 2: per l’autostrada extraurbana sono state esaminate pavimen-tazioni rigide di tipo CRCP e JPCP e una pavimentazione semirigida relative allo studio di fattibilità preliminare realizzato per l’auto-strada Pedemontana Lombarda;
• caso 3: per la strada locale sono state esaminate pavimentazioni di tipo CRCP, JPCP e flessibile dimensionate secondo quanto previsto nel Catalogo delle Pavimentazioni Stradali.I dati di progetto relativi alle sovrastrutture considerate sono:
• caso 1: un traffico di 45 milioni di veicoli pesanti in 30 anni di eserci-zio (per le pavimentazioni rigide) e un traffico di 22,5 milioni di vei-coli pesanti in 15 anni di esercizio (per le pavimentazioni flessibili) e un valore del modulo resiliente del sottofondo pari a 90 MPa;
• caso 2: un traffico di 74 milioni di passaggi dell’asse singolo da 8.2 t in 30 anni di esercizio, un valore del modulo resiliente del sottofondo pari a 110 MPa per le sovrastrutture rigide e 90 MPa per la soluzione semirigida, condizioni meteorologiche rilevate presso l’osservatorio di Milano Lorenteggio dal 1981 al 2000;
• caso 3: un traffico di 4 milioni di veicoli pesanti in 30 anni di eserci-zio (per le pavimentazioni rigide) e un traffico di 2 milioni di veicoli pesanti in 15 anni di esercizio (per le pavimentazioni flessibili) e un valore del Modulo resiliente del sottofondo pari a 90 MPa.
5.3. Valutazione dei costi del calcestruzzoL’inesperienza italiana nel campo delle costruzioni stradali in calce-struzzo ha reso necessario l’individuazione dei costi di primo impianto attraverso la valutazione dei costi affrontati nei singoli procedimenti produttivi e costruttivi.
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
53
5.3.1. Mix design del calcestruzzoTre miscele di calcestruzzo sono state previste nel presente studio in modo da differenziare le caratteristiche di composizione nel caso di tecnica di posa dual layer e single layer.Il mix design delle tre miscele considerate prevede:
• rapporto a/c pari a 0,45;• cemento di classe 42,5 N con dosaggio 425 kg/m3 per lo strato supe-
riore del dual layer, 380 kg/m3 per lo strato inferiore del dual layer, 405 kg/m3 per il single layer;
• tre classi di aggregati;• additivi con dosaggio pari al 2% del contenuto di cemento.
Le miscele devono garantire un valore di resistenza caratteristica a compressione a 28 giorni di maturazione non inferiore a 45 MPa e una classe di consistenza Vébé classe V4 tale da richiedere il trasporto del calcestruzzo fresco con autobetoniera.La miscela 1 viene impiegata per lo strato superiore del dual layer con aggregati esposti; la miscela 2, che contiene aggregati con caratte-ristiche meccaniche inferiori, è destinata ad essere impiegata nello strato inferiore del dual layer; la miscela 3 è impiegata nella realizza-zione del single layer.
5.3.2. Confezionamento del calcestruzzoPer il confezionamento vengono valutati i costi complessivi di una centrale di betonaggio la cui produzione oraria sia non inferiore a 120 m3/h.
5.3.3.Trasporto del calcestruzzoSi suppone che la centrale di betonaggio sia distante dal cantiere 3 km, percorsi a 30 km/h da autobetoniere con capacità di trasporto pari a 10 m3. Il ciclo di trasporto di ciascun mezzo di carico com-prende il tempo di carico, il tempo di percorrenza per l’andata e il ritorno, il tempo di scarico e un tempo di inattività “perso” in cia-scun ciclo di trasporto. Il costo stimato tiene conto dei consumi di carburante, dei costi di manutenzione e del conducente.
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
MISCELA 1
rapporto a/c 0,45
cemento 42.5 N 0,425 t/m3
sabbia 0,625 t/m3
ghiaia 0,5 t/m3
graniglia basaltica 0,56 t/m3
acqua 0,19125 t/m3
additivi 0,0085 t/m3
MISCELA 2
a/c 0,45
cemento 42.5 N 0,38 t/m3
sabbia 0,6 t/m3
ghiaia 0,6 t/m3
graniglia calcarea 0,55 t/m3
acqua 0,171 t/m3
additivi 0,0076 t/m3
MISCELA 3
a/c 0,45
cemento 42.5 N 0,405 t/m3
sabbia 0,59 t/m3
ghiaia 0,64 t/m3
graniglia basaltica 0,5 t/m3
acqua 0,18225 t/m3
additivi 0,0081 t/m3
54
5.3.4. Messa in opera del calcestruzzoPer la messa in opera del calcestruzzo viene impiegata una macchina a casseforme scorrevoli la cui larghezza massima di stesa è pari a 10 m, dotata di ogni dispositivo necessario alle operazioni di stesa, vibra-zione e finitura della superficie. Nel caso di tecnica di posa dual layer le macchine a casseforme scorrevoli impiegate sono due, una per cia-scuna miscela, visto che al momento in Italia non sono disponibili slip-form a doppia alimentazione. Il costo stimato tiene conto dei consumi di carburante, dei costi di manutenzione e del conducente.
5.3.5. Manodopera per la messa in opera delcalcestruzzo
La manodopera prevede una diversa formazione delle squadre di lavoro nel caso di posa single e dual layer. La squadra di lavoro per il single layer è numericamente inferiore a quella prevista per il dual layer: il surplus di personale previsto nel secondo caso è giustificato dalla complessità di gestione e controllo delle attività di cantiere, che devono svolgersi con regolarità per garantire la corretta realizzazione dell’opera.La manodopera considerata provvede a tutte le lavorazioni necessarie per messa in opera e il controllo del calcestruzzo; sono escluse le opera-zioni per il taglio, la pulizia, il riempimento e la sigillatura dei giunti.
5.3.6. Finitura superficiale del calcestruzzoÈ prevista la stesa di un prodotto antievaporante sul calcestruzzo prima che questo venga rifinito.
È inoltre necessario distribuire sulla superficie finita un prodotto di curing per la stagionatura del calcestruzzo; sono necessarie due ap-plicazioni di curing per tessiture superficiali con aggregati esposti: una dopo la messa in opera e l'altra dopo aver effettuato la spazzolatura.
TRASPORTO CALCESTRUZZO
velocità spostamento 30 km/h
capacità di trasporto autobetoniera 10 m3
tempo di carico 10 min
tempo di trasporto andata e ritorno 12 min
tempo di scarico 10 min
tempo perso 5 min
tempo totale 37 min
capacità oraria di trasporto autobetoniera 16,22 m3/h
manodopera dual layer numero
operaio specializzato 3
operaio qualificato 6
operaio comune 9
manodopera single layer numero
operaio specializzato 2
operaio qualificato 4
operaio comune 10
antievaporante
dosaggio 0,2 kg/m2
curing
dosaggio 0,2 kg/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
55
5.4. Caso 1: autostrada extraurbanaSi ipotizza la costruzione di un tratto autostradale lungo 10 km; le sovrastrutture confrontate sono:
• Sovrastruttura rigida di tipo CRCP: lastra in calcestruzzo spessa 27 cm con armatura longitudinale Φ20/17 cm e armatura trasversale Φ12/70 cm inclinata di 60° secondo la pratica adottata in Belgio, strato di base in misto cementato spesso 15 cm e strato di fondazio-ne in misto granulare non legato spesso 15 cm;
• Sovrastruttura rigida di tipo PCP: strato di usura in conglomerato bituminoso drenante spesso 4 cm sovrapposto alla sovrastruttura di tipo CRCP sopra esposta;
• Sovrastruttura rigida di tipo JPCP: lastra in calcestruzzo spessa 27 cm con barre di compartecipazione Φ30/35 cm e ferri di legatura Φ20/100 cm, strato di base in misto cementato spesso 15 cm e stra-to di fondazione in misto granulare non legato spesso 15 cm;
• Sovrastruttura semirigida: strato di usura in conglomerato bitumino-so drenante spesso 6 cm, strato di binder in conglomerato bitumino-so spesso 9 cm, strato di base in conglomerato bituminoso spesso 13 cm, strato di fondazione in misto cementato spesso 30 cm.
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
N. 1RG AUTOSTRADE EXTRAURBANE
Moduloresiliente
delsottofondo
Numero di passaggi di veicoli commerciali
400.000 1.500.000 4.000.000 10.000.000 25.000.000 45.000.000
150
N/m
m2
90 N
/mm
230
N/m
m2
←
24
→
←15
→ ←
26
→
←15
→
←
27
→←
15→
←
24
→
←15
→ ←
26
→
←15
→
←
27
→←
15→
←15
→
←15
→
←15
→
SOTTOFONDO NON ADEGUATOAL TIPO ED ENTITÀ
DEL TRAFFICO(PREVEDERE BONIFICA)
TRAF
FICO
NO
N P
REVI
STO
PER
IL T
IPO
DI S
TRAD
A
N. 1RC AUTOSTRADE EXTRAURBANE
Moduloresiliente
delsottofondo
Numero di passaggi di veicoli commerciali
400.000 1.500.000 4.000.000 10.000.000 25.000.000 45.000.000
150
N/m
m2
90 N
/mm
230
N/m
m2
←
24
→
←15
→ ←
26
→
←15
→
←
24
→
←15
→ ←
26
→
←15
→
←15
→
←15
→
SOTTOFONDO NON ADEGUATOAL TIPO ED ENTITÀ
DEL TRAFFICO(PREVEDERE BONIFICA)
TRAF
FICO
NO
N P
REVI
STO
PER
IL T
IPO
DI S
TRAD
A
P=
0,67
%
←
27
→←
15→
P=
0,67
%
P=
0,67
%←
2
7
→
←15
→←
15→
P=
0,67
%
P=
0,67
%
P=
0,67
%
Lastra di calcestruzzo non armato - fcfm = 5.5 N/mm2
Misto cementato Misto granulare non legato
N.B. gli spessori sono indicati in cm
Calcestruzzo ad armatura continua - fcfm = 5.5 N/mm2
Misto cementato Misto granulare non legato
Figura 5.1: Dimensionamento di JPCP e CRCP per
autostrade extraurbane secondo B.U. CNR 178/95
N.B. gli spessori sono indicati in cm - P = % di armatura longitudinale - Tipo di acciaio:FeB44k oggi sostituito dal B450C
56
N. 1SR AUTOSTRADE EXTRAURBANE
Moduloresiliente
delsottofondo
Numero di passaggi di veicoli commerciali
400.000 1.500.000 4.000.000 10.000.000 25.000.000 45.000.000
150
N/m
m2
90 N
/mm
230
N/m
m2
6
←
25
→
←
30
→
←
30
→
TRAF
FICO
NO
N P
REVI
STO
PER
IL T
IPO
DI S
TRAD
A
←
30
→
Conglomerato bituminoso per strato di usura
Conglomerato bituminoso per strato di collegamento
Conglomerato bituminoso per strato di base
Misto cementato
←
20
→6
8
SOTTOFONDO NON ADEGUATOAL TIPO ED ENTITÀ
DEL TRAFFICO(PREVEDERE BONIFICA)
6 6
710
712
6 6 6
7 77
←13
→
←
17
→←
30
→
8
N.B. gli spessori sono indicati in cm
Figura 5.2:Dimensionamento di pavimentazione semirigida per
autostrade extraurbane secondo B.U. CNR 178/95
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
57
5.4.1. Costi di primo impianto e manutenzione CRCPI dati di progetto geometrici e tecnici considerati nella valutazione dei costi di primo impianto della pavimentazione CRCP autostradale dual layer con aggregati esposti sono:
Si suppone che la macchina a casseforme scorrevoli abbia una velocità effettiva di avanzamento pari a 0,6 m/min, ovvero in una giornata lavorativa di 8 ore l’avanzamento è pari a 288 m. Per migliorare le caratteristiche superficiali del calcestruzzo e facilitare le operazioni di cantiere è prevista per ciascuna carreggiata l’esecuzione di due stese successive, larghe 4.45 m e 6.75 m: sono necessari 140 giorni lavorativi per stendere entrambe le carreggiate.
Le unità lavorative giornaliere e le rispettive ore di lavoro complessi-ve sono riportate di seguito: il numero di operai indicato è riferito ad ogni giornata lavorativa di 8 ore.
La capacità oraria di trasporto di ogni autobetoniera calcolata in 5.3.3 e la stesa oraria permettono di valutare il numero di mezzi necessari per rifornire il cantiere:numero autobetoniere = stesa oraria / capacità oraria di trasportointendendo per stesa oraria il volume di calcestruzzo complessiva-mente posato in un’ora di lavoro.
PAVIMENTAZIONE CRCP
Larghezza 11,2 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 2
Spessore calcestruzzo 0,27 m
Spessore fondazione 1° strato 0,15 m
Spessore fondazione 2° strato 0,15 m
Geotessile no
Perimetro di stesa 40.044,8 m
Superficie di stesa 224.000 m2
Dual layer sì
Aggregato esposto sì
Spessore calcestruzzo 1° strato 0,06 m
Spessore calcestruzzo 2° strato 0,21 m
Volume calcestruzzo totale 60.480 m3
Volume calcestruzzo 1° strato 13.440 m3
Volume calcestruzzo 2° strato 47.040 m3
NUMERO STESE PER CARREGGIATA 2
larghezza stesa1 4,45 m
larghezza stesa2 6,75 m
MESSA IN OPERA
Velocità posa 0,6 m/min
Velocità posa 36 m/h
Stesa giornaliera 288 m
Giorni di stesa 140 giorni
MANODOPERA NUMERO ORE
Operaio specializzato 3 3.360
Operaio qualificato 6 6.720
Operaio comune 9 10.080
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
58
Il trasporto del calcestruzzo richiede 3 autobetoniere per la fase di ste-sa larga 4.45 m e 5 autobetoniere per la fase di stesa larga 6.75 m.
I giunti di contrazione e costruzione longitudinale previsti sono due per ciascuna carreggiata, dal momento che la stesa della lastra larga 11.2 m viene eseguita in due volte; i soli giunti trasversali previsti sono quelli di costruzione realizzati alla fine di ciascuna giornata di lavoro.
Per quanto riguarda l’armatura della lastra, è prevista un’armatura longi-tudinale Φ20 disposta con interasse 17 cm: la percentuale di armatura pre-sente nella sezione trasversale della lastra è pari a 0,68%. Per ogni carreg-giata si dispongono 65 ferri longitudinali, tenendo conto della relazione:numero ferri longitudinali = (larghezza lastra - 0,1 * 2) / interassedalla quale si evince che non si dispongono ferri di armatura lungo i bordi longitudinali di stesa larghi 10 cm.Vista la densità dell’acciaio, pari a 7800 kg/m3, il peso complessivo dell’ar-matura longitudinale supera le 3100 t.
L’armatura trasversale prevista ha diametro 12 mm ed è disposta con inte-rasse 70 cm inclinata di 60° rispetto al senso di marcia: la lunghezza di ogni singolo elemento trasversale si ricava dalla equazione, supponendo di non disporre armatura trasversale in ciascuna estremità di stesa larga 10 cm:lunghezza singola barra = (larghezza carreggiata-0,1*2)/sen 60°.Tenuto conto dell’interasse e della densità dell’acciaio, il peso complessivo dell’armatura trasversale supera le 320 t.
TRASPORTO CALCESTRUZZO
Numero autobetoniere stesa1 3
Numero autobetoniere stesa2 5
ARMATURA LONGITUDINALE
Diametro 0,02 m
Lunghezza 1barra 10.000 m
Interasse 0,17 m
Numero 65
Lunghezza totale 1.300.000 m
Peso 3.185.575 kg
ARMATURA TRASVERSALE
Diametro 0,012 m
Inclinazione 60 °
Lunghezza 1 barra 12,70171 m
Interasse 0,7 m
Numero 28.572
Lunghezza totale 362.913,1 m
Peso 320.147,2 kg
GIUNTI
Giunti di costruzione trasversali
Lunghezza 784 m
Giunto di contrazione longitudinale
Numero 2
Lunghezza 20.000 m
Giunti di costruzione longitudinale
Numero 2
Lunghezza 20.000 m
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
70
7
0
70
70
70
r
60°
emin.7 - max.14
α
L al
B
Dim
ensi
oni i
n cm
min.7
59
La presenza dei giunti di costruzione longitudinali richiede la disposizione di ferri di legatura Φ16 lunghi 70 cm, disposti con interasse 200 cm.
Le armature sono poste in opera su appositi elementi in acciaio sagomati per assicurare la corretta disposizione dei ferri. L’armatura per la forma-zione dei tralicci trasversali prevede che vi sia una staffetta triangolare di diametro ø 8 mm disposta ogni tre ferri longitudinali saldata al ferro trasversale principale e a due ferri trasversali di rinforzo posti alla base delle staffette, come da figura seguente. Le staffette sono alte metà dello spessore della lastra e larghe 15 cm.I ferri di legatura sono posti in opera in modo automatico dalla macchina a casseforme scorrevoli.
I giunti di contrazione previsti richiedono un doppio taglio, eseguito con lama diamantata: la lunghezza complessiva di taglio è perciò pari al doppio della lunghezza dei giunti di contrazione longitudinale.Le operazioni di taglio e pulizia si svolgono con produzione oraria pari a 30 m/h e richiedono la presenza di squadre composte da 3 operai qualificati.Le ore complessive di lavoro necessarie per il taglio e la pulizia dei giunti sono date dalla seguente formula:numero ore complessive = lunghezza complessiva taglio * numero operai/produzione oraria taglio.
FERRI DI LEGATURA
Diametro 0,016 m
Interasse 2 m
Lunghezza 0,7 m
Lunghezza totale 7.000 m
Peso totale 10.978 kg
ø 20/17 cmad aderenza migliorata
2 x ø 8/70 cminclinati a 60°
ø 12/70 cm inclinata a 60°
ø 8/51 cmlarghezza 15 cm altezzametà spessore lastra
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
APPOGGI TRASVERSALI
Alla base
Diametro 0,008 m
Lunghezza 1 barra 12,70171 m
Lunghezza totale 1.088.739 m
Peso totale 426.862,9 kg
Staffette triangolari
Diametro 0,008 m
Lunghezza 1 staffetta 0,31 m
Interasse 0,51 m
Lunghezza totale 185.325 m
Peso totale 72.660,53 kg
60°
60
La sigillatura e il riempimento dei giunti interessa anche i giunti di co-struzione, le cui lavorazioni aggiuntive per la disposizione delle arma-ture sono comprese nella manodopera finora considerata.Le operazioni di sigillatura e riempimento dei giunti si svolgono con produzione oraria e impiego di manodopera identiche a quelle previste per il taglio e la pulizia.
La realizzazione di una pavimentazione CRCP richiede l’esecuzione di appositi giunti terminali ad inizio e fine intervento.Nel caso in esame è stato calcolato il sovrapprezzo derivante dalla realiz-zazione di tale opera configurata secondo le indicazioni contenute nel-la norma belga rispetto alla semplice realizzazione di pavimentazione corrente. I giunti terminali sono lunghi ciascuno 300 m, composti da 6 travi trasver-sali in calcestruzzo equamente spaziate e collegate alla sovrastruttura corrente.Tenendo conto dei prezzi elencati in appendice, sui quali si applica un ribasso del 15% ad eccezione degli oneri per la sicurezza, si ottengono i seguenti costi di primo impianto:
GIUNTI
Numero tagli (contrazione) 2
Lunghezza complessiva taglio 40.000 m
Manodopera taglio e pulizia (contrazione)
Produzione oraria taglio e pulizia 30 m/h
Numero operai qualificati 3
Ore complessive taglio e pulizia 4.000 h
Sigillatura giunti (contrazione e costruzione)
Lunghezza sigillatura e riempimento 40.784 m
Produzione sigillatura e riempimento 30 m/h
Numero operai 3
Ore complessive sigillatura e riempimento 4.078,4 h
GIUNTI TERMINALI
Lunghezza 300 m
Numero travi 6
PRIMO IMPIANTO CRCP
Calcestruzzo 4.713.434 € 21,04 €/m2
Confezionamento calcestruzzo 211.680 € 0,95 €/m2
Posa calcestruzzo 332.640 € 1,49 €/m2
Trasporto calcestruzzo 621.846 € 2,78 €/m2
Armature 4.853.046 € 21,67 €/m2
Appoggi 1.119.182 € 5,00 €/m2
Taglio giunti longitudinali 215.340 € 0,96 €/m2
Riempimento e sigillatura giunti 483.127 € 2,16 €/m2
Sovrapprezzo per giunti terminali 315.370 € 1,41 €/m2
Operaio specializzato 81.482 € 0,36 €/m2
Operaio qualificato 152.682 € 0,68 €/m2
Operaio comune 207.688 € 0,93 €/m2
Manodopera taglio giunti 90.882 € 0,41 €/m2
Manodopera sigillatura e riempimento 92.663 € 0,41 €/m2
Esposizione degli aggregati 784.000 € 3,50 €/m2
Antievaporante+curing 233.050 € 1,04 €/m2
Fondazione 1° strato 1.497.250 € 6,68 €/m2
Fondazione 2° strato 1.079.131 € 4,82 €/m2
Geotessile 0 € 0,00 €/m2
Totale 17.084.493 € 76,27 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
61
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
Gli interventi di manutenzione previsti in 4.1 comportano le spese ripor-tare in tabella, in cui Cx è il costo effettivo sostenuto all’anno x in cui è svolto l’intervento e C0 è il costo dell’intervento attualizzato all’anno 0 di costruzione.
MANUTENZIONE
CRCP Anno Estensione dell'intervento Cx C0
Ripristinodell'aderenzasuperficiale
10 2 numerocorsie 150.000 m2 2,97 €/m2 2,00 €/m2
Sigillatura dei giunti 10 100% % giunti
risigillati 40.784 m 2,42 €/m2 1,63 €/m2
Demolizione erappezzo 10 2% % superficie
totale 4.480 m2 0,94 €/m2 0,63 €/m2
Sigillaturadei giunti 15 60% % giunti
risigillati 24.470 m 1,68 €/m2 0,93 €/m2
Ripristinodell'aderenzasuperficiale
20 2 numerocorsie 150.000 m2 3,99 €/m2 1,81 €/m2
Sigillaturadei giunti 20 60% % giunti
risigillati 24.470 m 1,95 €/m2 0,88 €/m2
Demolizione erappezzo 20 2% % superficie
totale 4.480 m2 1,27 €/m2 0,57 €/m2
Sigillaturadei giunti 25 60% % giunti
risigillati 24.470 m 2,26 €/m2 0,84 €/m2
Demolizione erappezzo 25 2% % superficie
totale 4.480 m2 1,47 €/m2 0,55 €/m2
Totale 9,85 €/m2
PAVIMENTAZIONE PCP
Larghezza 11,2 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 2
Spessore calcestruzzo 0,27 m
Spessore fondazione 1° strato 0,15 m
Spessore fondazione 2° strato 0,15 m
Geotessile no
Perimetro di stesa 40.045 m
Superficie di stesa 224.000 m2
Dual layer no
Aggregato esposto no
Spessore calcestruzzo 1° strato 0,27 m
Spessore calcestruzzo 2° strato 0 m
Volume calcestruzzo totale 60.480 m3
Volume calcestruzzo 1° strato 60.480 m3
Volume calcestruzzo 2° strato 0 m3
Il valore attualizzato netto NPV dell’investimento esaminato è perciò pari a:
5.4.2. Costi di primo impianto e manutenzione PCP
I dati di progetto geometrici e tecnici considerati per la valutazione dei costi di primo impianto per la pavimentazione PCP sono perciò i seguenti:
I costi di primo impianto della pavimentazione PCP sono pari a quelli della pavimentazione CRCP esaminata in precedenza, ma con tecnica di posa single layer e priva dell’esposizione degli aggregati, visto che le ca-ratteristiche funzionali di aderenza e bassa emissione di rumore non sono richieste allo strato superiore del calcestruzzo, che ricopre esclusivamente funzioni strutturali.
NPV 86,12 €/m2
62
Per tale pavimentazione si impiega la miscela 3, dal momento che è previ-sta la posa di tipo single layer. La manodopera prevista è definita in 5.3.5.
Gli interventi di manutenzione previsti sono riportati nella tabella che segue: vista la tipologia di pavimentazione non interessano i giunti, ma lo strato di usura in conglomerato bituminoso drenante e la lastra in calcestruzzo soggetta a rotture puntuali.
Il valore NPV dell’investimento esaminato è pari a:
5.4.3. Costi di primo impianto e manutenzione JPCPI dati di progetto geometrici e tecnici considerati nella valutazione dei costi di primo impianto della pavimentazione JPCP autostradale dual layer con aggregati esposti sono:
PRIMO IMPIANTO PCP
Calcestruzzo 5.365.025 € 23,95 €/m2
Confezionamento calcestruzzo 211.680 € 0,95 €/m2
Posa calcestruzzo 332.640 € 1,49 €/m2
Trasporto calcestruzzo 621.846 € 2,78 €/m2
Armature 4.859.133 € 21,69 €/m2
Appoggi 1.119.182 € 5,00 €/m2
Taglio giunti longitudinali 215.340 € 0,96 €/m2
Riempimento e sigillatura giunti 0 € 0,00 €/m2
Sovrapprezzo per giunti terminali 323.940 € 1,45 €/m2
Operaio specializzato 54.321 € 0,24 €/m2
Operaio qualificato 101.788 € 0,45 €/m2
Operaio comune 230.765 € 1,03 €/m2
Manodopera taglio giunti 90.882 € 0,41 €/m2
Manodopera sigillatura e riempimento 0 € 0,00 €/m2
Esposizione degli aggregati 0 € 0,00 €/m2
Antievaporante+curing 155.366 € 0,69 €/m2
Fondazione 1° strato 1.497.250 € 6,68 €/m2
Fondazione 2° strato 1.079.131 € 4,82 €/m2
Geotessile 0 € 0,00 €/m2
Conglomerato bituminoso drenante 1.906.688 € 8,51 €/m2
Totale 18.164.978 € 81,09 €/m2
NPV 97,34 €/m2
MANUTENZIONE
PCP Anno Estensione dell'intervento Cx C0
Idropulizia ad elevata pressione 4 2 numero corsie 150.000 m2 1,21 €/m2 1,04 €/m2
Demolizione intero spessore e ripristino calcestruzzo 8 2% % superficie totale 4.480 m2 1,35 €/m2 0,99 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 8 2 numero corsie 150.000 m2 1,36 €/m2 0,99 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 12 2 numero corsie 150.000 m2 1,54 €/m2 0,96 €/m2
Rimozione e rifacimento usura 15 intera piattaforma 224.000 m2 16,01 €/m2 8,85 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 19 2 numero corsie 150.000 m2 1,89 €/m2 0,89 €/m2
Demolizione intero spessore e ripristino calcestruzzo 23 2% % superficie totale 4.480 m2 2,11 €/m2 0,85 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 23 2 numero corsie 150.000 m2 2,13 €/m2 0,86 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 27 2 numero corsie 150.000 m2 2,39 €/m2 0,82 €/m2
Totale 16,25 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
63
È prevista la realizzazione di tre file affiancate di lastre lungo ciascu-na carreggiata: la prima fila è composta da lastre quadrate larghe 4.45 m, la seconda da lastre larghe 4 m, la terza fila è composta di lastre larghe 2.75 m. Le lastre sono lunghe 4 m.
Come per le soluzioni esaminate in 5.4.1 e 5.4.2, si prevedono due stese per ciascuna carreggiata, la prima larga 4.45 m e la seconda larga 6.75 m: per le operazioni di posa, la manodopera impiegata e la velocità di posa si rimanda al 5.4.1.Vista la produzione oraria di stesa, sono necessarie tre autobetoniere per la prima stesa e cinque autobetoniere per la seconda stesa.Il numero complessivo dei giunti trasversali comprende quelli di costru-zione, coincidenti con quelli di contrazione, pari al numero di giorni la-vorativi previsti, e quelli di contrazione, realizzati ogni 4 m. I giunti di contrazione longitudinale sono uno per ciascuna carreggiata, in modo da delimitare la seconda lastra (larga 4 m) e la terza (larga 2.75 m); il giunto di costruzione longitudinale divide la prima dalla seconda lastra.
PAVIMENTAZIONE JPCP
Larghezza 11,2 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 2
Spessore calcestruzzo 0,27 m
Spessore fondazione 1° strato 0,15 m
Spessore fondazione 2° strato 0,15 m
Geotessile no sì/no
Perimetro 40.044,8 m
Area 224.000 m2
Dual layer sì sì/no
Aggregato esposto sì sì/no
Spessore calcestruzzo 1° strato 0,035 m
Spessore calcestruzzo 2° strato 0,235 m
Volume calcestruzzo 60.480 m3
Volume calcestruzzo 1° strato 7.840 m3
Volume calcestruzzo 2° strato 52.640 m3
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
LASTRE
Larghezza 1 4,45 m
Larghezza 2 4 m
Larghezza 3 2,75 m
Lunghezza 4 m
Numero lastre affiancate per carreggiata 3 m
Numero totale lastre 15.000 m
TRASPORTO CALCESTRUZZO
Numero autobetoniere stesa 1 3
Numero autobetoniere stesa 2 5
GIUNTI
Numero giunti trasversali 15.000
Lunghezza complessiva 56.000 m
Giunti di contrazione longitudinale
Numero 2
Lunghezza complessiva 20.000 m
Giunti di costruzione longitudinale
Numero 2
Lunghezza complessiva 20.000 m
64
I giunti trasversali sono armati da barre di compartecipazione, quelli lon-gitudinali da ferri di legatura. Le barre di compartecipazione lunghe 600 mm hanno diametro 30 mm e sono disposte con interasse 35 cm.Per calcolare il numero di barre di compartecipazione da inserire nel giunto si utilizza la seguente relazione:numero barre di compartecipazione = (larghezza lastra - 0,25 * 2) / interassedalla quale si evince che la distribuzione delle barre di compartecipazio-ne non interessa i bordi esterni delle lastre larghi 25 cm.Vista la densità dell’acciaio, pari a 7800 kg/m3, il peso complessivo delle barre di compartecipazione supera le 470 t.
I ferri di legatura sono disposti in numero di 4 lungo i giunti longitudinali (siano essi di costruzione che di contrazione) di ciascuna lastra, tra la prima e la seconda fila di lastre e tra la seconda e la terza.I ferri di legatura sono lunghi 800 mm, hanno diametro 20 mm e sono disposti con interasse 100 cm nella zona centrale della lastra.
Le barre di compartecipazione e i ferri di legatura sono posti in opera dalla macchina a casseforme scorrevoli.I giunti di contrazione previsti richiedono un doppio taglio, eseguito con lama diamantata: la lunghezza complessiva di taglio è pari al dop-pio della lunghezza dei giunti di contrazione longitudinale e dei giunti di contrazione trasversali, stimati per eccesso in quanto non distinti da quelli trasversali di costruzione.Le operazioni di taglio si svolgono con produzione oraria di taglio pari a 30 m/h e richiedono la presenza di squadre composte da 4 operai qualificati. Le ore complessive di lavoro necessarie per il taglio e la pulizia dei giunti sono date dalla relazione:numero ore complessive = lunghezza complessiva taglio * numero operai/produzione oraria taglio.La sigillatura e il riempimento dei giunti si svolge con la medesima produzione oraria prevista per il taglio; le lavorazioni aggiuntive per la disposizione delle armature sono comprese nella manodopera finora considerata.
FERRI DI LEGATURA
Diametro 0,02 m
Numero per lastra 1-2 4
Numero per lastra 2-3 4
Lunghezza 0,8 m
Lunghezza totale 32.000 m
Peso totale 78.414,15 kg
BARRE DI COMPARTECIPAZIONE
Diametro 0,03 m
Interasse 0,35 m
Numero per lastra 1 12
Numero per lastra 2 10
Numero per lastra 3 7
Lunghezza 0,6 m
Lunghezza totale 87.000 m
Peso totale 479.674,07 kg
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
65
Tenendo conto dei prezzi elencati in appendice, sui quali si applica un ribasso del 15% ad eccezione degli oneri per la sicurezza, si ottengono i seguenti costi di primo impianto:
Gli interventi di manutenzione previsti in 4.1 comportano le spese ripor-tare in tabella.
Il valore NPV dell’investimento esaminato è perciò pari a:
FORMAZIONE GIUNTI
Numero tagli 2
Lunghezza complessiva taglio 152.000 m
Manodopera taglio e pulizia
Produzione taglio e pulizia 30 m/h
Numero operai 4
Ore complessive taglio e pulizia 20.267 h
Sigillatura e riempimento
Lunghezza sigillatura e riempimento 96.000
Produzione sigillatura e riempimento 30 m/h
Numero operai 4
Ore complessive sigillatura e riempimento 12.800 h
PRIMO IMPIANTO JPCP
Calcestruzzo 4.635.864 € 20,70 €/m2
Confezionamento calcestruzzo 211.680 € 0,95 €/m2
Posa calcestruzzo 332.640 € 1,49 €/m2
Trasporto calcestruzzo 621.846 € 2,78 €/m2
Acciaio 770.162 € 3,44 €/m2
Taglio giunti 818.292 € 3,65 €/m2
Riempimento e sigillatura giunti 1.137.216 € 5,08 €/m2
Operaio specializzato 81.482 € 0,36 €/m2
Operaio qualificato 152.681 € 0,68 €/m2
Operaio comune 207.688 € 0,93 €/m2
Manodopera taglio giunti 460.476 € 2,06 €/m2
Manodopera sigillatura e riempimento 290.822 € 1,30 €/m2
Esposizione degli aggregati 784.000 € 3,50 €/m2
Antievaporante+curing 233.050 € 1,04 €/m2
Fondazione 1° strato 1.497.250 € 6,68 €/m2
Fondazione 2° strato 1.079.131 € 4,82 €/m2
Geotessile 0 € 0,00 €/m2
Totale 13.314.281 € 59,44 €/m2
MANUTENZIONE
JPCP Anno Estensione dell'intervento Cx C0
Ripristino dell'aderenza superficiale 10 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 2,97 €/m2 2,00 €/m2
Sigillatura dei giunti 10 100% % giunti risigillati 96.000 m 5,69 €/m2 3,83 €/m2
Demolizione e rappezzo 10 2% % superficie totale 4.480 m2 0,94 €/m2 0,63 €/m2
Sigillatura dei giunti 15 60% % giunti risigillati 57.600 m 3,96 €/m2 2,19 €/m2
Ripristino dell'aderenza superficiale 20 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 3,99 €/m2 1,81 €/m2
Sigillatura dei giunti 20 60% % giunti risigillati 57.600 m 4,59 €/m2 2,08 €/m2
Demolizione e rappezzo 20 2% % superficie totale 4.480 m2 1,27 €/m2 0,57 €/m2
Sigillatura dei giunti 25 60% % giunti risigillati 57.600 m 5,32 €/m2 1,98 €/m2
Demolizione e rappezzo 25 2% % superficie totale 4.480 m2 1,47 €/m2 0,55 €/m2
Totale 15,65 €/m2
NPV 75,09 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
66
5.4.4. Costi di primo impianto e manutenzionepavimentazione semirigida
I dati di progetto geometrici e tecnici considerati per la valutazione dei costi di primo impianto per la pavimentazione semirigida sono i seguenti:
Lo spessore dello strato di binder è maggiorato di 2 cm, come indicato dal Catalogo delle Pavimentazioni Stradali, poiché lo strato di usura è in conglomerato bituminoso drenante. Dal momento che i prezzi forniti negli elenchi prezzi consultati sono da intendersi comprensivi di ogni onere (ad esempio trasporto, stesa, compattazione e mano-dopera) per dare il lavoro compiuto secondo le modalità prescritte e relativi a materiali costipati, il calcolo del costo di primo impianto si riduce a quanto di seguito riportato:
Gli interventi di manutenzione previsti in 4.2 (dal momento che lo strato di usura è in conglomerato bituminoso drenante) comportano i seguenti costi:
Il valore NPV dell’investimento esaminato è perciò pari a:
PAVIMENTAZIONE SEMIRIGIDA
Larghezza 11,2 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 2
Area 224.000 m2
Spessore usura in conglomerato bituminoso drenante 0,06 m
Spessore binder 0,09 m
Spessore base in conglomerato bituminoso 0,13 m
Spessore fondazione in misto cementato 0,3 m
PRIMO IMPIANTO SEMIRIGIDA
Usura in conglomerato bituminoso drenante 2.860.032 € 12,77 €/m2
Binder 2.671.200 € 11,93 €/m2
Base in conglomerato bituminoso 3.200.215 € 14,29 €/m2
Fondazione in misto cementato 2.158.262 € 9,64 €/m2
Totale 10.889.709 € 48,63 €/m2
MANUTENZIONE
Semirigida Anno Estensione dell'intervento C x C0
Asportazione e rappezzo usura+binder 4 1% % superficie totale 2.240 m2 0,49 €/m2 0,42 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 4 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 1,21 €/m2 1,04 €/m2
Fresatura e rifacimento strato di usura 8 intera piattaforma 13.440 m3 20,07 €/m2 14,63 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 12 2% % superficie totale 4.480 m2 1,23 €/m2 0,77 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 12 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 1,54 €/m2 0,96 €/m2
Demolizione e rifacimento intera sovrastruttura 15 intera piattaforma 129.920 m3 81,64 €/m2 45,14 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 19 1% % superficie totale 2.240 m2 0,76 €/m2 0,36 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 19 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 1,89 €/m2 0,89 €/m2
Fresatura e rifacimento strato di usura 23 intera piattaforma 13.440 m3 31,27 €/m2 12,60 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 27 2% % superficie totale 4.480 m2 1,92 €/m2 0,66 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 27 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 2,39 €/m2 0,82 €/m2
totale 78,29 €/m2
NPV 126,92 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
67
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
5.5. Caso 2: autostrada extraurbanaSi ipotizza la costruzione di un tratto autostradale lungo 10 km; le sovra-strutture confrontate sono:• Sovrastruttura rigida di tipo CRCP: lastra in calcestruzzo spessa 24 cm con
armatura longitudinale Φ18/15 cm e armatura trasversale Φ12/70 cm inclinata di 60° secondo la pratica adottata in Belgio, strato di conglome-rato bituminoso di binder spesso 5 cm, base in misto cementato spesso 25 cm e strato di fondazione in misto granulare stabilizzato spesso 20 cm;
• Sovrastruttura rigida di tipo JPCP: lastre in calcestruzzo lunghe 4.45 m e larghe 4.45 m o 4 m o 2.75 m, spesse 24 cm con barre di compartecipa-zione Φ28/32 cm e ferri di legatura Φ16/100 cm, strato di conglomera-to bituminoso di binder spesso 5 cm, strato di base in misto cementato spesso 25 cm e strato di fondazione in misto granulare stabilizzato spesso 20 cm;
• Sovrastruttura semirigida: strato di usura in conglomerato bituminoso drenante spesso 5 cm, strato di binder in conglomerato bituminoso spes-so 5 cm, primo strato di base in conglomerato bituminoso spesso 25 cm, secondo strato di base in misto granulare stabilizzato spesso 30 cm, stra-to di fondazione in misto cementato spesso 20 cm.
5.5.1. Costi di primo impianto e manutenzione CRCPI dati di progetto geometrici e tecnici considerati nella valutazione dei costi di primo impianto di della pavimentazione CRCP autostradale dual layer con aggregati esposti sono:
La posa del calcestruzzo nel caso preso in esame prevede due stese affiancate successive, larghe 4.45 m e 6.75 m: i giorni di stesa neces-sari sono perciò pari a quanto calcolato in 5.4.1.
PAVIMENTAZIONE CRCP
Larghezza 11,2 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 2
Spessore calcestruzzo 0,24 m
Strato binder 0,05 m
Spessore fondazione 1° strato 0,25 m
Spessore fondazione 2° strato 0,2 m
Geotessile no
Perimetro di stesa 40.045 m
Superficie di stesa 224.000 m2
Dual layer sì
Aggregato esposto sì
Spessore calcestruzzo 1° strato 0,06 m
Spessore calcestruzzo 2° strato 0,18 m
Volume calcestruzzo totale 53.760 m3
Volume calcestruzzo 1° strato 13.440 m3
Volume calcestruzzo 2° strato 40.320 m3
MESSA IN OPERA
Velocità posa 0,6 m/min
Velocità posa 36 m/h
Stesa giornaliera 288 m
Giorni di stesa 140 giorni
68
La manodopera complessivamente impiegata sarà pari a:
Il trasporto del calcestruzzo richiede 3 autobetoniere per la fase di ste-sa larga 4.45 m e 4 autobetoniere per la fase di stesa larga 6.75 m.
Il sistema di giunti prevede giunti di costruzione trasversali in numero pari ai giorni di stesa e longitudinali in numero pari a uno per ciascuna carreggiata; giunti di contrazione longitudinali in numero pari a uno per ciascuna carreggiata.
Per quanto riguarda l’armatura della lastra, è prevista un’armatura longitudinale Φ18 disposta con interasse 15 cm.Tenendo conto della stesa affiancata per ciascuna carreggiata, si di-spongono complessivamente 72 ferri longitudinali lungo l’intera sezio-ne trasversale larga 11.2 m.Vista la densità dell’acciaio, pari a 7800 kg/m3, il peso complessivo dell’armatura longitudinale supera le 2800 t.
L’armatura trasversale prevista ha diametro 12 mm ed è disposta con interasse 70 cm inclinata di 60°.Tenuto conto dell’interasse e della densità dell’acciaio, il peso com-plessivo dell’armatura trasversale supera le 314 t.
MANODOPERA NUMERO ORE
Operaio specializzato 3 3.360
Operaio qualificato 6 6.720
Operaio comune 9 10.080
TRASPORTO CALCESTRUZZO
Numero autobetoniere stesa 1 3
Numero autobetoniere stesa 2 4
GIUNTI
Giunti di costruzione trasversali
Lunghezza complessiva 784 m
Giunti di contrazione longitudinale
Numero 2
Lunghezza complessiva 20.000 m
Giunti di costruzione longitudinali
Numero 2
Lunghezza complessiva 20.000 m
ARMATURA LONGITUDINALE
Diametro 0,018 m
Lunghezza 1barra 10.000 m
Interasse 0,15 m
Numero 72
Lunghezza totale 1.440.000 m
Peso 2.858.195,86 kg
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
69
L’armatura longitudinale e trasversale poggia su appositi sostegni in ac-ciaio le cui caratteristiche sono analoghe a quanto descritto in 5.4.1:
La presenza dei giunti di costruzione longitudinali richiede la disposizione di ferri di legatura ø 16 lunghi 70 cm, disposti con interasse 200 cm.
La lavorazione dei giunti è identica a quanto illustrato in 5.4.1: i giunti di contrazione richiedono un doppio taglio; tutti i giunti richiedono la sigillatura e il riempimento, operazioni che si svolgono con produzione oraria identica a quella del taglio. Le operazioni che interessano i giunti di costruzione sono comprese in quelle finora esposte.
ARMATURA TRASVERSALE
Diametro 0,012 m
Inclinazione 60 °
Lunghezza 1 barra 12,47077 m
Interasse 0,7 m
Numero 28.572
Lunghezza totale 356.315 m
Peso 314.326 kg
APPOGGI TRASVERSALI
Alla base
Diametro 0,008 m
Lunghezza 1 barra 12,47077 m
Lunghezza totale 1.068.944 m
Peso totale 419.101,8 kg
Staffette triangolari
Diametro 0,008 m
Lunghezza 1 staffetta 0,28 m
Interasse 0,45 m
Lunghezza totale 194.074,4 m
Peso totale 76.090,88 kg
FERRI DI LEGATURA
Interasse 2 m
Diametro 0,016 m
Lunghezza 0,7 m
Numero 10.000
Lunghezza totale 7.000 m
Peso totale 10.978 kg
GIUNTI
Numero tagli 2
Lunghezza complessiva taglio 40.000 m
Manodopera taglio e pulizia
Produzione taglio e pulizia 30 m/h
Numero operai 3
Ore complessive taglio e pulizia 4.000 h
Sigillatura giunti
Lunghezza sigillatura e riempimento 40.784 m
Produzione sigillatura e riempimento 30 m/h
Numero operai 3
Ore complessive sigillatura e riempimento 4.078,4 h
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
70
Tenendo conto dei prezzi elencati in appendice, sui quali si applica un ribasso del 15% ad eccezione degli oneri per la sicurezza, si ottengono i seguenti costi di primo impianto:
Gli oneri di manutenzione comportano i seguenti costi:
Il valore NPV dell’investimento esaminato è pari a:
5.5.2. Costi di primo impianto e manutenzione JPCP
I dati di progetto geometrici e tecnici considerati nella valutazione dei costi di primo impianto di della pavimentazione JPCP autostradale dual layer con aggregati esposti sono:
PRIMO IMPIANTO CRCP
Calcestruzzo 4.210.405 € 18,80 €/m2
Confezionamento calcestruzzo 188.160 € 0,84 €/m2
Messa in opera del calcestruzzo 295.680 € 1,32 €/m2
Trasporto calcestruzzo 544.116 € 2,43 €/m2
Armature 4.393.230 € 19,61 €/m2
Appoggi 1.109.479 € 4,95 €/m2
Taglio giunti longitudinali 215.340 € 0,96 €/m2
Sovrapprezzo per giunti terminali 315.370 € 1,41 €/m2
Riempimento e sigillatura giunti 483.127 € 2,16 €/m2
Operaio specializzato 81.482 € 0,36 €/m2
Operaio qualificato 152.682 € 0,68 €/m2
Operaio comune 207.688 € 0,93 €/m2
Manodopera taglio giunti 90.882 € 0,41 €/m2
Manodopera sigillatura e riempimento 92.663 € 0,41 €/m2
Esposizione degli aggregati 784.000 € 3,50 €/m2
Antievaporante+curing 233.050 € 1,04 €/m2
Binder 1.407.840 € 6,29 €/m2
Fondazione 1° strato 2.495.416 € 11,14 €/m2
Fondazione 2° strato 1.438.842 € 6,42 €/m2
Stabilizzazione sottofondo 501.536 € 2,24 €/m2
Geotessile 0 € 0,00 €/m2
Totale 19.240.987 € 85,90 €/m2
MANUTENZIONE
CRCP Anno Estensione dell'intervento Cx Co
Ripristino dell'aderenza superficiale 10 2 numero corsie 150.000 m2 2,97 €/m2 2,00 €/m2
Sigillatura dei giunti 10 100% % giunti risigillati 40.784 m 2,42 €/m2 1,63 €/m2
Demolizione e rappezzo 10 2% % superficie totale 4.480 m2 0,84 €/m2 0,56 €/m2
Sigillatura dei giunti 15 60% % giunti risigillati 24.470 m 1,68 €/m2 0,93 €/m2
Ripristino dell'aderenza superficiale 20 2 numero corsie 150.000 m2 3,99 €/m2 1,81 €/m2
Sigillatura dei giunti 20 60% % giunti risigillati 24.470 m 1,95 €/m2 0,88 €/m2
Demolizione e rappezzo 20 2% % superficie totale 4.480 m2 1,13 €/m2 0,51 €/m2
Sigillatura dei giunti 25 60% % giunti risigillati 24.470 m 2,26 €/m2 0,84 €/m2
Demolizione e rappezzo 25 2% % superficie totale 4.480 m2 1,30 €/m2 0,49 €/m2
Totale 9,65 €/m2
NPV 95,56 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
71
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
PAVIMENTAZIONE JPCP
Larghezza 11,2 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 2
Spessore calcestruzzo 0,24 m
Strato binder 0,05 m
Spessore fondazione1 0,25 m
Spessore fondazione2 0,2 m
Geotessile no sì/no
Perimetro 40.045 m
Area 224.000 m2
Dual Layer sì sì/no
Aggregato esposto sì sì/no
Spessore calcestruzzo1 0,06 m
Spessore calcestruzzo2 0,18 m
Volume calcestruzzo 26.880 m3
Volume calcestruzzo1 13.440 m3
Volume calcestruzzo2 40.320 m3
Di seguito si riporta la geometria delle lastre previste; la larghezza 2 e la larghezza 3 fanno parte della seconda stesa.
Per il trasporto, la messa in opera del calcestruzzo e la manodopera necessaria in cantiere si rimanda al paragrafo 5.3.Sono previsti giunti trasversali e longitudinali di costruzione e/o di contrazione: i giunti trasversali di contrazione o costruzione sono pari al numero delle lastre e lunghi complessivamente oltre 50 km; i giunti longitudinali di costruzione sono uno per carreggiata e i giunti longi-tudinali di contrazione sono uno per carreggiata.
I giunti trasversali sono armati da barre di compartecipazione, quelli longitudinali da ferri di legatura. Le barre di compartecipazione lun-ghe 600 mm hanno diametro 28 mm e sono disposte con interasse 32 cm. Si dispongono 13 barre di compartecipazione per ogni lastra larga 4,45 m, 11 per ogni lastra larga 3,75 m e 8 per ogni lastra larga 3 m.
LASTRE
Larghezza 1 4,45 m
Larghezza 2 4 m
Larghezza 3 2,75 m
Lunghezza 4,45 m
Numero lastre affiancate per carreggiata 3
Numero totale lastre 13.484
GIUNTI
Giunti trasversali di contrazione o costruzione
Numero giunti trasversali 13.484
Lunghezza complessiva 50.337,08 m
Giunti di contrazione longitudinale
Numero 2
Lunghezza complessiva 20.000 m
Giunti di costruzione longitudinale
Numero 2
Lunghezza complessiva 20.000 m
72
I ferri di legatura sono disposti in numero di 4 lungo il giunto longitu-dinale di ciascuna lastra (sia esso di costruzione che di contrazione), tra la prima e la seconda fila e tra la seconda e la terza. Ogni ferro di legatura è lungo 800 mm, disposto con interasse 100 cm e nella zona centrale della lastra.
Le barre di compartecipazione e i ferri di legatura sono posti in opera dalla macchina a casseforme scorrevoli.La formazione dei giunti richiede il doppio taglio per quelli di contra-zione, sui quali lavorano squadre composte da quattro operai ciascuna per complessive 18757 ore.Le operazioni di sigillatura e riempimento vengono svolte su tutte le tipologie di giunto previste per complessive 12045 ore.
Viste le operazioni elencate, i costi di primo impianto sono pari a:
BARRE DI COMPARTECIPAZIONE GIUNTI CONTRAZIONE TRASVERSALI
Diametro 0,028 m
Interasse 0,32 m
Numero per lastra 1 13
Numero per lastra 2 11
Numero per lastra 3 8
Lunghezza 0,6 m
Lunghezza totale 86.292,135 m
Peso totale 414.449,63 kg
FERRI DI LEGATURA
Diametro 0,016 m
Numero per lastra 1-2 4
Numero per lastra 2-3 4
Lunghezza 0,8 m
Lunghezza totale 28.764,04 m
Peso totale 45.110,16 kg
FORMAZIONE GIUNTI
Numero tagli 2
Lunghezza complessiva taglio 140.674 m
Manodopera taglio e pulizia
Produzione taglio 30 m/h
Numero operai 4
Ore complessive taglio e pulizia 18.757 h
Sigillatura
Lunghezza sigillatura e riempimento 90.337
Produzione sigillatura e riempimento 30 m/h
Numero operai 4
Ore complessive sigillatura e riempimento 12.045 h
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
Le operazioni di manutenzione, svolte secondo il programma esposto in 4.1, comportano i seguenti oneri:
Il valore NPV dell’investimento esaminato è pari a:
73
PRIMO IMPIANTO JPCP
Calcestruzzo 4.210.405 € 18,80 €/m2
Confezionamento calcestruzzo 188.160 € 0,84 €/m2
Posa calcestruzzo 295.680 € 1,32 €/m2
Trasporto calcestruzzo 233.192 € 1,04 €/m2
Acciaio 634.193 € 2,83 €/m2
Taglio giunti 757.319 € 3,38 €/m2
Riempimento e sigillatura giunti 1.070.133 € 4,78 €/m2
Operaio specializzato 81.482 € 0,36 €/m2
Operaio qualificato 152.682 € 0,68 €/m2
Operaio comune 207.688 € 0,93 €/m2
Manodopera taglio giunti 426.168 € 1,90 €/m2
Manodopera sigillatura e riempimento 273.667 € 1,22 €/m2
Esposizione degli aggregati 784.000 € 3,50 €/m2
Antievaporante+curing 233.050 € 1,04 €/m2
Binder 1.407.840 € 6,29 €/m2
Fondazione 1° strato 2.495.416 € 11,14 €/m2
Fondazione 2° strato 1.438.842 € 6,42 €/m2
Stabilizzazione sottofondo 501.536 € 2,24 €/m2
Geotessile 0 € 0,00 €/m2
Totale 15.391.453 € 68,71 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
NPV 84,19 €/m2
MANUTENZIONE
JPCP Anno Estensione dell'intervento Cx C0
Ripristino dell'aderenzasuperficiale 10 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 3,47 €/m2 2,34 €/m2
Sigillatura dei giunti 10 100% % giunti risigillati 90.337 m 5,35 €/m2 3,61 €/m2
Demolizione e rappezzo 10 2% % superficie totale 4.480 m2 0,80 €/m2 0,54 €/m2
Sigillatura dei giunti 15 60% % giunti risigillati 54.202 m 3,72 €/m2 2,06 €/m2
Ripristino dell'aderenzasuperficiale 20 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 4,67 €/m2 2,12 €/m2
Sigillatura dei giunti 20 60% % giunti risigillati 54.202 m 4,32 €/m2 1,96 €/m2
Demolizione e rappezzo 20 2% % superficie totale 4.480 m2 1,13 €/m2 0,51 €/m2
Sigillatura dei giunti 25 60% % giunti risigillati 54.202 m 5,01 €/m2 1,86 €/m2
Demolizione e rappezzo 25 2% % superficie totale 4.480 m2 1,30 €/m2 0,49 €/m2
totale 15,48 €/m2
74
5.5.3. Costi di primo impianto e manutenzionepavimentazione semirigida
I dati di progetto geometrici e tecnici considerati per la valutazione dei costi di primo impianto per la pavimentazione semirigida sono i seguenti:
Da cui i costi di primo impianto sono:
Gli interventi di manutenzione previsti in 4.2 comportano le seguenti spese:
Il valore NPV dell’investimento esaminato è pari a: NPV 104,02 €/m2
PAVIMENTAZIONE SEMIRIGIDA
Larghezza 11,2 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 2
Area 224.000 m2
Spessore usura in conglomerato bituminoso drenante 0,05 m
Spessore binder 0,05 m
Spessore base in conglomerato bituminoso 0,25 m
Spessore fondazione in misto cementato 0,3 m
Spessore fondazione in misto granulare 0,2 m
PRIMO IMPIANTO SEMIRIGIDA
Usura in conglomerato bituminoso drenante 2.383.360 € 10,64 €/m2
Binder 1.484.000 € 6,63 €/m2
Base in conglomerato bituminoso 6.154.260 € 27,47 €/m2
Fondazione in misto cementato 2.994.499 € 13,37 €/m2
Fondazione in misto granulare 1.438.842 € 6,42 €/m2
Totale 14.454.961 € 64,53 €/m2
MANUTENZIONE
SEMIRIGIDA Anno Estensione dell'intervento Cx C0
Asportazione e rappezzo usura+binder 4 1% % superficie totale 2.240 m2 0,32 €/m2 0,28 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 4 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 1,21 €/m2 1,04 €/m2
Fresatura e rifacimento strato di usura 8 Intera piattaforma 11.200 m3 16,73 €/m2 12,19 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 12 2% % superficie totale 4.480 m2 0,82 €/m2 0,51 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 12 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 1,54 €/m2 0,96 €/m2
Fresatura e rifacimento strato di usura 15 Intera piattaforma 11.200 m3 20,57 €/m2 11,37 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 19 2% % superficie totale 4.480 m2 1,01 €/m2 0,48 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 19 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 1,89 €/m2 0,89 €/m2
Fresatura e rifacimento strato di usura 23 Intera piattaforma 11.200 m3 26,06 €/m2 10,50 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 27 2% % superficie totale 4.480 m2 1,28 €/m2 0,44 €/m2
Idropulizia ad elevata pressione 27 2 numero corsie di marcia 150.000 m2 2,39 €/m2 0,82 €/m2
totale 39,49 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
75
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
N.5RG STRADE SECONDARIE EXTRAURBANE - TURISTICHE
Moduloresiliente
delsottofondo
Numero di passaggi di veicoli commerciali
400.000 1.500.000 4.000.000 10.000.000 25.000.000 45.000.000
150
N/m
m2
90 N
/mm
2
3
0 N/
mm
2
← 1
6
→←
15→
←
17
→←
15
→ ←
20
→
←1
5→
TRAF
FICO
NO
N P
REVI
STO
PER
IL T
IPO
DI S
TRAD
A
←
16
→P=
0,52
%
←
17
→←
15→
←
18
→
←15
→
←
20
→
←15
→
←15
→
←15
→
←15
→
←
16
→P=
0,52
%
←
18
→
P=0,
56%
←
16
→P=
0,52
%←
15→
←15
→
←15
→
←
16
→P=
0,52
%
←
18
→
←
16
→P=
0,52
%←
15→
←15
→
←15
→
←
16
→P=
0,52
%
←
18
→P=
0,52
%
Figura 5.3:Dimensionamento di JPCP e CRCP per strade locali extraurbane secondo B.U. CNR 178/95
TRAF
FICO
NO
N P
REVI
STO
PER
IL T
IPO
DI S
TRAD
A
N.B. gli spessori sono indicati in cm
5.6. Caso 3: Strada locale extraurbanaSi ipotizza la costruzione di un tratto di strada locale extraurbana a carreggiata unica, con una corsia per senso di marcia, lungo 10 km; le sovrastrutture confrontate sono:• Sovrastruttura rigida di tipo CRCP: lastra in calcestruzzo spessa 18
cm con armatura longitudinale Φ16/22 cm e armatura trasversale Φ12/80 cm inclinata di 60° secondo la pratica adottata in Belgio, strato di fondazione in misto granulare non legato spesso 15 cm;
• Sovrastruttura rigida di tipo JPCP: lastra in calcestruzzo spessa 20 cm con barre di compartecipazione Φ20/28 cm e ferri di legatura Φ20/80 cm, strato di fondazione in misto granulare non legato spesso 15 cm;
• Sovrastruttura flessibile: strato di usura in conglomerato bituminoso spesso 5 cm, strato di binder in conglomerato bituminoso spesso 6 cm, strato di base in conglomerato bituminoso spesso 10 cm, strato di fondazione in misto granulare non legato spesso 15 cm.
←
17
→←
15→
←
18
→
←1
5→
←
20
→
←1
5→
P=0,
52%
N.5RC STRADE SECONDARIE EXTRAURBANE - TURISTICHE
Moduloresiliente
delsottofondo
Numero di passaggi di veicoli commerciali
400.000 1.500.000 4.000.000 10.000.000 25.000.000 45.000.00015
0 N/
mm
290
N/m
m2
30
N/m
m2
Calcestruzzo ad armatura continua Lastra di calcestruzzo non armato - fcfm = 4.0 N/mm2
Misto cementato Misto granulare non legato
P = % di armatura longitudinale -Tipo di acciaio:
FeB44k oggi sostituito dal B450C
76
N.5F STRADE SECONDARIE EXTRAURBANE - TURISTICHE
Moduloresiliente
delsottofondo
Numero di passaggi di veicoli commerciali
400.000 1.500.000 4.000.000 10.000.000 25.000.000 45.000.000
150
N/m
m2
90 N
/mm
230
N/m
m2
Conglomerato bituminoso per strato di usura
Conglomerato bituminoso per strato di collegamento
Conglomerato bituminoso per strato di base
Misto granulare non legato
105
4
65
←
15
→
←
15
→
←
15
→←
35
→
←
35
→
←
35
→
←
35
→
TRAF
FICO
NO
N P
REVI
STO
PER
IL T
IPO
DI S
TRAD
A
N.B. gli spessori sono indicati in cm
Figura 5.4:Dimensionamento di pavimentazione flessibile per
strade locali extraurbane secondo B.U. CNR 178/95
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
85
4
10
105
4
65
85
4
10
125
4
65
85
4
14
77
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
5.6.1. Costi di primo impianto e manutenzione CRCPI dati di progetto geometrici e tecnici considerati nella valutazione dei costi di primo impianto di della pavimentazione CRCP locale single layer con aggregati esposti sono:
Vista la sezione stradale, la macchina a casseforme scorrevoli stende l’intera piattaforma stradale, ovvero circa 55 m3/h di calcestruzzo. In una giornata lavorativa di 8 ore l’avanzamento è pari a 288 m, perciò sono necessari 35 giorni lavorativi per completare il lavoro.
La manodopera impiegata, coerentemente con quanto esposto in 5.3.5, è:
PAVIMENTAZIONE CRCP
Larghezza 9 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 1
Spessore calcestruzzo 0,18 m
Spessore fondazione 1° strato 0 m
Spessore fondazione 2° strato 0,15 m
Geotessile no
Perimetro di stesa 20.018 m
Superficie di stesa 90.000 m2
Dual Layer no
Aggregato esposto sì
Spessore calcestruzzo 1° strato 0,18 m
Spessore calcestruzzo 2° strato 0 m
Volume calcestruzzo totale 16.200 m3
Volume calcestruzzo 1° strato 16.200 m3
Volume calcestruzzo 2° strato 0 m3
MESSA IN OPERA
Velocità posa 0,6 m/min
Velocità posa 36 m/h
Stesa giornaliera 288 m
Stesa oraria 58,32 m3/h
Giorni di stesa 35 giorni
MANODOPERA Numero Ore
Operaio specializzato 2 560
Operaio qualificato 4 1.120
Operaio comune 10 2.800
78
Per il trasporto del calcestruzzo con autobetoniere sono sufficienti 4 mezzi
Il numero di giorni lavorativi coincide con il numero minimo di giunti trasversali di costruzione; è previsto il taglio di un giunto di contrazio-ne longitudinale; non sono previsti né giunti di costruzione longitudi-nali né giunti di isolamento.
Per quanto riguarda l’armatura della lastra, è prevista un’armatura longitudinale Φ16 disposta con interasse 21 cm: la percentuale di ar-matura presente nella sezione trasversale della lastra è pari a 0,52%. Per ogni carreggiata si dispongono 42 ferri longitudinali.Il peso complessivo dell’armatura longitudinale supera le 620 t.
L’armatura trasversale prevista ha diametro 12 mm ed è disposta con interasse 80 cm inclinata di 60° rispetto al senso di marcia. Il peso complessivo dell’armatura trasversale supera le 112 t.
TRASPORTO CALCESTRUZZO
Numero autobetoniere stesa 1 4
GIUNTI
Giunti di contrazione/costruzione trasversale
Numero giunti costruzione trasversale 35
Lunghezza complessiva 315 m
Giunti di contrazione longitudinale
Numero 1
Lunghezza complessiva 10.000 m
Giunti di costruzione longitudinale
Numero 0
Lunghezza complessiva 0 m
ARMATURA LONGITUDINALE
Diametro 0,016 m
Lunghezza 1 barra 10.000 m
Interasse 0,21 m
Numero 42
Lunghezza totale 420.000 m
Peso 658.679 kg
ARMATURA TRASVERSALE
Diametro 0,012 m
Inclinazione 60 °
Lunghezza 1 barra 10,23065 m
Interasse 0,8 m
Numero 12.500
Lunghezza totale 127.883 m
Peso 112.813 kg
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
79
L’armatura per la formazione dei tralicci trasversali è analoga a quella prevista in 5.4.1.
Le operazioni di taglio, pulizia, riempimento e sigillatura dei giunti di contrazione avvengono secondo le modalità presentate in 5.4.1.
Tenendo conto dei prezzi elencati in appendice, sui quali si applica un ribasso del 15% ad eccezione degli oneri per la sicurezza, si ottengono i seguenti costi di primo impianto:
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
GIUNTI
Numero tagli 2
Lunghezza complessiva taglio 20.000 m
Manodopera taglio e pulizia
Produzione taglio e pulizia 30 m/h
Numero operai 3
Ore complessive taglio e pulizia 2.000 h
Sigillatura giunti
Lunghezza sigillatura e riempimento 10.315 m
Produzione sigillatura e riempimento 30 m/h
Numero operai 3
Ore complessive sigillatura e riempimento 1.032 h
APPOGGI TRASVERSALI
Alla base
Diametro 0,008 m
Lunghezza 1 barra 10,23065 m
Lunghezza totale 383.649,3 m
Peso totale 150.417,7 kg
Staffette triangolari
Diametro 0,008 m
Lunghezza 1 staffetta 0,234 m
interasse 0,63 m
lunghezza totale 35.146 m
peso totale 13.780 kg
80
Gli interventi di manutenzione previsti in 4.1 comportano i seguenti costi.
Il valore NPV dell’investimento esaminato è pari a:
PRIMO IMPIANTO CRCP
Calcestruzzo 1.437.060 € 15,97 €/m2
Confezionamento calcestruzzo 56.700 € 0,63 €/m2
Posa calcestruzzo 89.100 € 0,99 €/m2
Trasporto calcestruzzo 77.731 € 0,86 €/m2
Armature 1.072.234 € 11,91 €/m2
Appoggi 367.884 € 4,09 €/m2
Taglio giunti longitudinali 107.670 € 1,20 €/m2
Riempimento e sigillatura giunti 122.191 € 1,36 €/m2
Sovrapprezzo per giunti terminali 126.711 € 1,41 €/m2
Operaio specializzato 13.580 € 0,15 €/m2
Operaio qualificato 25.447 € 0,28 €/m2
Operaio comune 57.691 € 0,64 €/m2
Manodopera taglio giunti 45.441 € 0,50 €/m2
Manodopera sigillature e riempimento 23.436 € 0,26 €/m2
Esposizione degli aggregati 315.000 € 3,50 €/m2
Antievaporante+curing 93.636 € 1,04 €/m2
Fondazione 1° strato 0 € 0,00 €/m2
Fondazione 2° strato 433.580 € 4,82 €/m2
Geotessile 0 € 0,00 €/m2
Totale 4.031.513 € 49,61 €/m2
NPV 57,63 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
MANUTENZIONE
CRCP Anno Estensione dell'intervento Cx C0
Ripristino dell'aderenza superficiale 10 2 numero corsie 75.000 m2 3,70 €/m2 2,49 €/m2
Sigillatura dei giunti 10 100% % giunti risigillati 10.315 m 1,52 €/m2 1,03 €/m2
Demolizione e rappezzo 10 2% % superficie totale 1.800 m2 0,31 €/m2 0,21 €/m2
Sigillatura dei giunti 15 60% % giunti risigillati 6.189 m 1,06 €/m2 0,59 €/m2
Ripristino dell'aderenza superficiale 20 2 numero corsie 75.000 m2 4,97 €/m2 2,26 €/m2
Sigillatura dei giunti 20 60% % giunti risigillati 6.189 m 1,23 €/m2 0,56 €/m2
Demolizione e rappezzo 20 2% % superficie totale 1.800 m2 0,42 €/m2 0,19 €/m2
Sigillatura dei giunti 25 60% % giunti risigillati 6.189 m 1,42 €/m2 0,53 €/m2
Demolizione e rappezzo 25 2% % superficie totale 1.800 m2 0,48 €/m2 0,18 €/m2
Totale 8,02
81
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
5.6.2. Costi di primo impianto e manutenzione JPCPI dati di progetto geometrici e tecnici considerati nella valutazione dei costi di primo impianto della pavimentazione JPCP locale single layer con aggregati esposti sono:
È prevista la realizzazione di due file affiancate di lastre quadrate di lato 4.5 m.
I tempi necessari per la stesa, la manodopera necessaria e il nume-ro di autobetoniere impiegate per il trasporto del calcestruzzo sono identici a quanto esposto in 5.6.1.Il sistema di giunti trasversali e longitudinali è di seguito riportato:
LASTRE
Larghezza 1 4,5 m
Larghezza 2 4,5 m
Larghezza 3 0 m
Lunghezza 4,5 m
Numero lastre affiancate 2
Numero totale lastre 4.446
GIUNTI
Giunti di contrazione/costruzione trasversali
Lunghezza 20.000 m
Giunti di contrazione longitudinale
Numero 1
Lunghezza 10.000 m
Giunti di costruzione longitudinale
Numero 0
Lunghezza 0 m
PAVIMENTAZIONE JPCP
Larghezza 9 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 1
Spessore calcestruzzo 0,20 m
Spessore fondazione 1° strato 0 m
Spessore fondazione 2° strato 0,15 m
Geotessile no sì/no
Perimetro 20.018 m
Area 90.000 m2
Dual layer no sì/no
Aggregato esposto sì sì/no
Spessore calcestruzzo 1° strato 0,20 m
Spessore calcestruzzo 2° strato 0 m
Volume calcestruzzo 18.000 m3
Volume calcestruzzo 1° strato 18.000 m3
Volume calcestruzzo 2° strato 0 m3
82
I giunti trasversali sono armati da barre di compartecipazione, il giun-to longitudinale da ferri di legatura. Le barre di compartecipazione lunghe 600 mm hanno diametro 20 mm e sono disposte con interasse 28 cm. Si dispongono 15 barre di compartecipazione per ogni lastra.
I ferri di legatura sono disposti in numero di 4 per ogni lastra lungo il giunto longitudinale previsto. Ogni ferro di legatura ha diametro 20 mm, è lungo 800 mm ed è disposto con interasse 100 cm
Le barre di compartecipazione e i ferri di legatura sono posti in opera dalla macchina a casseforme scorrevoli. Per le lavorazioni per il ta-glio, la pulizia, il riempimento e la sigillatura dei giunti si rimanda al paragrafo 5.4.3.
Tenendo conto dei prezzi elencati in appendice, sui quali si applica un ribasso del 15% ad eccezione degli oneri per la sicurezza, si ottengono i seguenti costi di primo impianto:
BARRE DI COMPARTECIPAZIONE
Diametro 0,02 m
Interasse 0,28 m
Numero per lastra 1 15
Numero per lastra 2 15
Lunghezza 0,6 m
Lunghezza totale 40.000 m
Peso totale 98.017,69 kg
FERRI DI LEGATURA
Diametro 0,02 m
Numero per lastra 1-2 4
Lunghezza 0,8 m
Lunghezza totale 7.111,111 m
Peso totale 17.425,37 kg
FORMAZIONE GIUNTI
Numero tagli 2
Lunghezza complessiva taglio 60.000 m
Manodopera taglio e pulizia
Produzione taglio e pulizia 30 m/h
Numero operai 4
Ore complessive taglio e pulizia 8.000 h
Sigillatura
Lunghezza sigillatura e riempimento 30.000
Produzione sigillatura e riempimento 30 m/h
Numero operai 4
Ore complessive sigillatura e riempimento 4.000 h
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
83
Gli interventi di manutenzione comportano le seguenti spese:
Il valore NPV dell’investimento esaminato è pari a:
MANUTENZIONE
JPCP Anno Estensione dell'intervento Cx C0
Ripristino dell'aderenza superficiale 10 2 numero corsie di marcia 75.000 m2 3,70 €/m2 2,49 €/m2
Sigillatura dei giunti 10 100% % giunti risigillati 30.000 m 4,43 €/m2 2,98 €/m2
Demolizione e rappezzo 10 2% % superficie totale 1.800 m2 0,34 €/m2 0,23 €/m2
Sigillatura dei giunti 15 60% % giunti risigillati 18.000 m 3,08 €/m2 1,70 €/m2
Ripristino dell'aderenza superficiale 20 2 numero corsie di marcia 75.000 m2 4,97 €/m2 2,26 €/m2
Sigillatura dei giunti 20 60% % giunti risigillati 18.000 m 3,57 €/m2 1,62 €/m2
Demolizione e rappezzo 20 2% % superficie totale 1.800 m2 0,46 €/m2 0,21 €/m2
Sigillatura dei giunti 25 60% % giunti risigillati 18.000 m 4,14 €/m2 1,54 €/m2
Demolizione e rappezzo 25 2% % superficie totale 1.800 m2 0,53 €/m2 0,20 €/m2
totale 13,23 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
NPV 56,40 €/m2
PRIMO IMPIANTO JPCP
Calcestruzzo 1.596.734 € 17,74 €/m2
Confezionamento calcestruzzo 63.000 € 0,70 €/m2
Posa calcestruzzo 99.000 € 1,10 €/m2
Trasporto calcestruzzo 77.731 € 0,86 €/m2
Acciaio 159.311 € 1,77 €/m2
Taglio giunti 323.010 € 3,59 €/m2
Riempimento e sigillatura giunti 355.380 € 3,95 €/m2
Operaio specializzato 13.580 € 0,15 €/m2
Operaio qualificato 25.447 € 0,28 €/m2
Operaio Comune 57.691 € 0,64 €/m2
Manodopera taglio giunti 181.764 € 2,02 €/m2
Manodopera sigillatura e riempimento 90.882 € 1,01 €/m2
Esposizione degli aggregati 315.000 € 3,50 €/m2
Antievaporante + curing 93.636 € 1,04 €/m2
Fondazione 1° strato 0 € 0,00 €/m2
Fondazione 2° strato 433.580 € 4,82 €/m2
Geotessile 0 € 0,00 €/m2
Totale 3.885.746 € 43,17 €/m2
84
5.6.3. Costi di primo impianto e manutenzionepavimentazione flessibile
I dati di progetto geometrici e tecnici considerati per la valutazione dei costi di primo impianto per la pavimentazione semirigida sono i seguenti:
Dal momento che i prezzi forniti negli elenchi prezzi consultati sono da intendersi comprensivi di ogni onere necessario per dare il lavoro compiuto secondo le modalità prescritte e relativi a materiali costipa-ti, il calcolo del costo di primo impianto si riduce a quanto di seguito riportato
Gli interventi di manutenzione previsti in 4.2 comportano i seguenti oneri:
Il valore NPV dell’investimento esaminato è pari a:
PRIMO IMPIANTO FLESSIBILE
Usura in conglomerato bituminoso 650.475 € 7,23 €/m2
Binder 715.500 € 7,95 €/m2
Base in conglomerato bituminoso 989.078 € 10,99 €/m2
Fondazione in misto granulare 433.579 € 4,82 €/m2
Totale 2.788.632 € 30,98 €/m2
MANUTENZIONE FLESSIBILE
Anno Estensione dell'intervento Cx C0
Asportazione e rappezzo usura+binder 4 1% % superficie totale 900 m2 0,29 €/m2 0,24 €/m2
Fresatura e rifacimento strato di usura 8 intera piattaforma 4.500 m3 12,40 €/m2 9,04 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 12 2% % superficie totale 1.800 m2 0,72 €/m2 0,45 €/m2
Demolizione e rifacimento intera sovrastruttura 15 intera piattaforma 32.400 m3 67,35 €/m2 37,23 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 19 1% % superficie totale 900 m2 0,45 €/m2 0,21 €/m2
Fresatura e rifacimento strato di usura 23 intera piattaforma 4.500 m3 19,33 €/m2 7,79 €/m2
Asportazione e rappezzo usura+binder 27 2% % superficie totale 1.800 m2 1,13 €/m2 0,39 €/m2
Totale 55,37 €/m2
NPV 86,35 €/m2
5. VALUTAZIONE
DEI COSTI DI PRIMO
IMPIANTO E MANUTEN
ZIONE
-
PAVIMENTAZIONE FLESSIBILE
Larghezza 9 m
Lunghezza 10.000 m
Numero carreggiate 1
Area 90.000 m2
Spessore usura in conglomerato bituminoso 0,05 m
Spessore binder 0,06 m
Spessore base in conglomerato bituminoso 0,1 m
Spessore fondazione in misto granulare 0,15 m
85
6. CONFRONTO ECONOMICOFINANZIARIO
Il confronto economico-finanziario delle soluzioni esaminate è consistito nel calcolo del valore NPV (valore attualizzato netto) e nella rappresentazione grafica dell’andamento dei costi sostenuti nel tempo. Il valore NPV esprime in €/m2 i costi di primo impianto e gli oneri di manutenzione sostenuti nei 30 anni di esercizio delle sovrastrutture attualizzati all’anno di costruzione della sovrastruttura. La rappresentazione grafica dei costi effettivi sostenuti durante il periodo di analisi delle pavimentazioni permette di individuare il break-even point delle diverse soluzioni esaminate, ovvero il punto (ideale) in cui si registra l’inversione di convenienza economica tra la soluzione in conglomerato bituminoso, che ha sempre i costi di primo impianto più bassi, e quelle in calcestruzzo. Il doppio approccio è teso alla quantificazione delle disponibilità economiche di cui il gestore deve disporre al momento della costruzione di una sovrastruttura e alla determinazione delle spese effettive sostenute per gli interventi di manutenzione.
6.1. NPV: Valore attualizzato nettoI valori NPV calcolati per il caso 1 (pavimentazione autostradale di-mensionata secondo il Catalogo delle Pavimentazioni Stradali) sono:
Da ciò si evince che in un periodo di osservazione pari a 30 anni la sovrastruttura economicamente più vantaggiosa è la soluzione a la-stre non armate, il cui valore NPV è pari al 59% di quello calcolato per l’equivalente soluzione semirigida. La pavimentazione più costosa risulta essere la semirigida.
I valori NPV calcolati per il caso 2 (pavimentazione calcolata per lo studio di fattibilità preliminare dell’autostrada Pedemontana Lombarda) sono:
Come osservato nel caso 1, la pavimentazione economicamente più vantaggiosa risulta essere la soluzione a lastre non armate, dove il valore NPV è il 80% di quello calcolato per l’equivalente soluzione semirigida.
Nel caso di studio 3 (pavimentazione per strada locale dimensionata secondo il Catalogo delle Pavimentazioni Stradali) i valori NPV sono:
In un periodo di osservazione di 30 anni le sovrastrutture economica-mente più vantaggiose per il caso 3 sono in calcestruzzo, a lastre non armate e ad armatura continua, il cui valore NPV è variabile tra il 65% (per la JPCP) e il 66% (per la CRCP) di quello ottenuto esaminando una pavimentazione flessibile.I risultati conseguiti evidenziano la convenienza economica delle so-luzioni in calcestruzzo rispetto a quelle in conglomerato bituminoso, il cui degrado superficiale e strutturale comporta onerosi interventi di manutenzione.
6.2. Costo effettivoIl costo effettivo cumulato è stato riportato per ciascun caso esamina-to nei grafici che seguono. La linea che unisce i punti descrive l’anda-mento delle spese, ma non esprime un valore di spesa effettivamente sostenuta. I costi esaminati sono infatti grandezze discrete, puntuali, e non distribuite nel tempo.L’andamento dei costi effettivi sostenuti per la soluzione 1 è di segui-to rappresentato.
CASO 1
NPV
CRCP 86,12 €/m2
JPCP 75,09 €/m2
PCP 97,34 €/m2
Semirigida 126,92 €/m2
CASO 2
NPV
CRCP 95,56 €/m2
JPCP 84,19 €/m2
Semirigida 104,02 €/m2
CASO 3
NPV
CRCP 57,63 €/m2
JPCP 56,40 €/m2
Flessibile 86,35 €/m2
86
Esaminando i costi effettivi sostenuti nel corso dei trenta anni di analisi finanziaria, la soluzione semirigida dimensionata per il tratto autostra-dale esaminato risulta conveniente nei primi 8 anni di analisi degli oneri finanziari (se confrontata con la JPCP) e nei primi 12 anni (se confron-tata con la CRCP o la PCP).A partire dal quindicesimo anno tutte le soluzioni rigide, sia a lastre non armate, sia ad armatura continua, sia policomposita funzionale risulta-no meno costose.È evidente come il break-even point si realizzi al termine della vita utile della sovrastruttura semirigida, che a 15 anni dal primo impianto deve essere demolita e ricostruita.A venti anni il costo della pavimentazione semirigida risulta essere il 72% superiore a quello della pavimentazione CRCP e l’90% superiore a quello della pavimentazione JPCP; a trenta anni la differenza è pari al 102% ri-spetto alla soluzione CRCP e 115% rispetto alla soluzione JPCP.Rispetto alla pavimentazione PCP tale differenza a 30 anni è pari al 73%.
L’andamento dei costi effettivi sostenuti per la soluzione 2 è di segui-to rappresentato.
6. CONFRONTO ECONOMICOFINANZIARIO
250.00
200.00
150.00
100.00
50.00
00 5 10 15 20 25 30
Anno esercizio
€/m
2
Costi effettivi - caso 1
CRCP
JPCP
Semirigida
PCP
0 5 10 15 20 25 30
Anno esercizio
€/m
2
Costi effettivi - caso 2
CRCP
JPCP
Semirigida
220.00
200.00180.00
160.00
140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0
87
Nel caso 2, il dimensionamento di una pavimentazione semirigida a 30 anni comporta oneri di primo impianto tali da ridurre l’iniziale conve-nienza economica della soluzione in conglomerato bituminoso rispetto a quelle in calcestruzzo.Il break-even point per la pavimentazione JPCP si registra a meno di 10 anni dalla costruzione, mentre per la pavimentazione CRCP è al quindicesimo anno.Nei trenta anni di analisi il costo effettivo della pavimentazione semi-rigida risulta essere del 32% superiore a quello della pavimentazione CRCP e del 40% superiore a quello della pavimentazione JPCP.
L’andamento dei costi effettivi sostenuti per la soluzione 3 è di segui-to rappresentato.
Esaminando i costi effettivi, la soluzione flessibile dimensionata per il tratto di strada F1 risulta conveniente nei primi 12 anni di analisi degli oneri finanziari.A partire dal quindicesimo anno le soluzioni rigide a lastre non armate e ad armatura continua risultano meno costose.In analogia a quanto verificatosi nel caso 1, il break-even point si ve-rifica al termine della vita utile della sovrastruttura in conglomerato bituminoso, dimensionata per un periodo di esercizio pari a 15 anni.A venti anni il costo della pavimentazione semirigida risulta essere l’78% superiore a quello della pavimentazione CRCP e il 76% superiore a quello della pavimentazione JPCP.Nei trenta anni di analisi la convenienza economica delle soluzioni rigide rispetto a quella semirigida è compresa tra il 94% (soluzione JPCP) e il 104% (soluzione CRCP): il costo effettivo della soluzione flessibile è circa il doppio delle equivalenti soluzioni tecniche in cal-cestruzzo.
0 5 10 15 20 25 30
Anno esercizio
€/m
2
Costi effettivi - caso 3
CRCP
JPCP
Flessibile
140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0
6. CONFRONTO ECONOMICOFINANZIARIO
88
7. CONCLUSIONI
La realizzazione di pavimentazioni stradali in calcestruzzo costituisce una tecnologia ampiamente sperimentata e applicata all’estero, ma non ancora diffusa in Italia.Le pavimentazioni in calcestruzzo sono un ottimo investimento tec-nico, vista l’elevata durabilità e la ridotta manutenzione richiesta, aspetti cruciali in un contesto fortemente motorizzato come quello del nostro Paese.Lo studio presentato confronta i costi sostenuti in 30 anni per il primo impianto e la manutenzione di pavimentazioni stradali in calcestruzzo e in conglomerato bituminoso destinate ad essere impiegate su auto-strade extraurbane e strade locali a forte traffico.I risultati evidenziano costi di primo impianto delle soluzioni rigide maggiori di quelli definiti per le soluzioni flessibili o semirigide, che però richiedono oneri di manutenzione sensibilmente maggiori.In generale il break-even point si registra tra il decimo e il quindi-cesimo anno di esercizio, in cui le soluzioni rigide iniziano ad essere economicamente più vantaggiose di quelle semirigide e flessibili.Lo svolgimento degli interventi manutenzione condiziona a lungo ter-mine l’andamento dei costi effettivi sostenuti: la maggiore presenza di giunti nelle pavimentazioni a lastre ne determina una consistente riduzione della convenienza economica registrata alla costruzione.La valutazione presentata dimostra la necessità di valutazioni econo-mico-finanziarie a lungo termine per definire la soluzione economica-mente più vantaggiosa per la collettività.Non bisogna poi trascurare il fatto che il prezzo dei conglomerati bi-tuminosi è fortemente influenzato dal prezzo del petrolio a differenza di quello del cemento, come si può evidenziare dal seguente grafico (Figura 7.1) e che il prezzo del petrolio è destinato a salire nei pros-simi anni i quanto i costi di estrazione dei nuovi giacimenti saranno sempre maggiori.
Nel presente studio non è stata analizzata la sostenibilità ambientale (perdite di tempo dell’utente, consumo di carburante e risorse non rinnovabili durante le fasi di costruzione, esercizio, manutenzione e dismissione delle sovrastrutture, inquinamento ambientale, interventi di mitigazione dell’impatto ambientale, …) perché gli esempi consi-derati sono puramente teorici e non valutati in funzione del tipo di traffico e della valenza ambientale del territorio attraversato.
Gen-04 Gen-05 Gen-06 Gen-07 Gen-08 Gen-09
Cemento Portland
Bitume
Greggio
400
360
320
280
240
200
160
120
80
Figura 7.1:l’andamento dell’indice del prezzo del cemento
Portland, del bitume e del greggio sul mercato italiano dal gennaio 2005 al novembre 2008, con
riferimento al valore del gennaio 2005 posto pari a 100 per i tre materiali.
89
8. ELENCO PREZZI
COSTI DI PRIMO IMPIANTO Costi unitari Oneri per la sicurezza
Barre in acciaio, controllato in stabilimento, Fe B44K per strutture in C.A., fornite e poste in opera. Compresi : i tagli; le piegature; le sovrap-posizioni; gli sfridi; le legature con filo di ferro ri-cotto; le eventuali saldature; gli aumenti di tra-fila rispetto ai diametri commerciali, assumendo un peso specifico convenzionale di 7,8 g/cm3 e tutti gli oneri relativi ai controlli di legge ove ri-chiesti. E'inoltre compreso quanto altro occorre per dare l'opera finita.
1,6 €/kg 0,02 €/kg
Fornitura e posa in opera di manufatti in fer-ro lavorato (ringhiera, parapetti, recinzioni, griglie,cancelli, staffe, etc.) eseguiti con l'im-piego di qualsiasi tipo di profilato, laminato, stampato, etc., secondo i tipi ed i disegni che verranno forniti dalla Direzione dei Lavori, in opera compresa la verniciatura con due mani a colore, previa una mano di antiruggine, compre-si eventuali opere provvisionali: anditi, centine, sostegni, puntelli, etc., ed ogni altro onere per dare il lavoro compiuto a perfetta regola d'arte.
2,53 €/kg 0,09 €/kg
Cemento Rck 42.5 90 €/t 0 €/t
Fornitura a piè d'opera di sabbia 21,1 €/t 0 €/t
Fornitura a piè d'opera di ghiaia 20,2 €/t 0 €/t
Fornitura a piè d'opera di graniglia basaltica 39 €/t 0 €/t
Fornitura a piè d'opera di graniglia calcarea 20,2 €/t 0 €/t
Acqua di impasto 1,1 €/m3 0 €/m3
Additivo per miscele di calcestruzzo, fornito e miscelato secondo le indicazioni della casa produttrice
1.500 €/l 0 €/l
Prodotto antievaporante 2,04 €/kg 0 €/kg
Prodotto di curing 2,04 €/kg 0 €/kg
Operaio specializzato per lavori da effettuarsi in economia con personale dell'impresa appal-tatrice.
28,53 €/h 0 €/h
Operaio qualificato per lavori da effettuarsi in economia con personale dell'impresa appalta-trice.
26,73 €/h 0 €/h
Operaio comune per lavori da effettuarsi in economia con personale dell'impresa appalta-trice.
24,24 €/h 0 €/h
Autobetoniera, compreso operatore e carbu-rante montata su autocarro a 3 o 4 assi munita di attrezzature; capacità nominale 13 m3 ( ca-pacità effettiva circa 10,4 m3)
81,65 €/h 0 €/h
Autocarro stradale 4 assi con cassone ribalta-bile compreso il conducente, il carburante ed il lubrificante, con portata di 30 t
78,61 €/h 0 €/h
90
Intervento di miglioramento della capacità portante del sottofondo. Compresi: la fornitu-ra dei materiali, le prove di laboratorio ed in sito, la lavorazione e costipamento dello stra-to con idonee macchine, ed ogni altro onere per dare il lavoro compiuto secondo le moda-lità prescritte.
2,54 €/m2 0,08 €/m2
Strato di fondazione in misto cementato, di qualsiasi spessore, costituito da una miscela (inerti, acqua, cemento) di appropriata granu-lometria in tutto rispondente alle prescrizio-ni delle Norme Tecniche compreso l'onere del successivo spandimento sulla superficie dello strato di una mano di emulsione bituminosa nella misura di 1kg/m2, saturata da uno strato di sabbia; compresa la fornitura dei materiali, prove di laboratorio ed in sito, lavorazione e costipamento dello strato con idonee macchi-ne, ed ogni altro onere per dare il lavoro com-piuto secondo le modalità prescritte, misurato in opera dopo il costipamento.
50,26 €/m3 1,84 €/m3
Strato di fondazione costituita da misti granu-lari provenienti dai conglomerati preesisten-ti frantumati ed eventuale aggiunta di inerti nuovi. Compresi: la preparazione del piano di posa, la fornitura di ogni materiale e lavora-zione, segnaletica stradale ed il pilotaggio del traffico, prove di laboratorio ed in sito e quan-to occorre per dare il lavoro finito.
36,22 €/m3 1,33 €/m3
Conglomerato bituminoso per strato di usura tipo "tappetino" ottenuto con impiego di gra-niglia e pietrischetti, sabbie ed additivi,inerti appartenenti alla I° Categoria, e nella quale sia presente almeno una percentuale di peso del 30%, rispetto alla miscela totale, di pie-trischetti e graniglie con materiale di natura vulcanica-magmatica-eruttiva ovvero basalti-ca, confezionato a caldo con idonei impianti, con dosaggi e modalità indicati dalle norme tecniche di capitolato, con bitume di prescrit-ta penetrazione, fornito e posto in opera con idonee macchine vibrofinitrici, compattato a mezzo di idoneo rullo tandem, previa stesa sulla superficie di applicazione di una spruzza-tura di emulsione bituminosa. Sono compresi: la fornitura di ogni materiale e lavorazione, se-gnaletica stradale ed il pilotaggio del traffico, prove di laboratorio ed in sito, ed ogni altro onere per dare il lavoro compiuto a perfetta regola d'arte. Misurazione dopo la stesa
163 €/m3 6 €/m3
Conglomerato bituminoso di tipo drenante per strati di usura. Sono compresi: la fornitura di ogni materiale e lavorazione, segnaletica stra-dale ed il pilotaggio del traffico, prove di labo-ratorio ed in sito, ed ogni altro onere per dare il lavoro compiuto a perfetta regola d'arte. Mi-surazione dopo la stesa.
240 €/m3 8,8 €/m3
8. ELENCO PREZZI
91
Conglomerato bituminoso per strato di colle-gamento tipo "binder" ottenuto con graniglia e pietrischetti sabbia ed additivo, confezionato a caldo con idonei impianti, con dosaggi e mo-dalità indicati dalle norme tecniche di capi-tolato, con bitume di prescritta penetrazione, fornito e posto in opera con idonee macchine vibrofinitrici, compattato a mezzo di idoneo rullo tandem, previa stesa sulla superficie di applicazione di emulsione bituminosa. Sono compresi: la fornitura di ogni materiale e la-vorazione, segnaletica stradale ed il pilotaggio del traffico, prove di laboratorio ed in sito, ed ogni altro onere per dare il lavoro compiuto a perfetta regola d'arte. Misurazione dopo la stesa.
150 €/m3 5 €/m3
Conglomerato bituminoso per strato di base, costituito con materiale litoide proveniente da cave naturali, ovvero risultante dalla frantu-mazione di roccia calcarea, impastato a caldo in idonei impianti, con dosaggi e modalità in-dicati nelle norme tecniche di capitolato. Sono compresi: la stesa in opera mediante spandi-trice o finitrice meccanica e il costipamento a mezzo di rulli, previa applicazione di emulsio-ne bituminosa, la fornitura di ogni materiale e lavorazione, segnaletica stradale ed il pilotag-gio del traffico, prove di laboratorio ed in sito, ed ogni altro onere per dare il lavoro compiuto a perfetta regola d'arte. Misurazione dopo la stesa.
123,95 €/m3 4,54 €/m3
Impianto di betonaggio con capacità produtti-va effettiva non inferiore a 120 m3/h
3,5 €/m3 0 €/m3
Macchina a casseforme scorrevoli dotata di si-stemi per la stesa di prodotti antievaporanti e di curing e per la finitura del calcestruzzo, compreso operatore e carburante
5,5 €/m3 0 €/m3
Taglio della pavimentazione in calcestruzzo secondo una sagoma prestabilita, eseguito con l'impiego di macchine speciali a lama diaman-tata compresa l'acqua di raffreddamento della lama e lo spurgo del taglio
6,11 €/m 0,19 €/m
Esposizione degli aggregati 3,5 €/m2 0 €/m2
Riempimento e sigillatura giunti con mastice elastico a base siliconica-caucciù e tampona-mento di fondo giunto con cordone in polieti-lene, compresi la preventiva pulizia del giun-to, la spalmatura di primer e la protezione dei bordi del giunto con nastro adesivo
13,36 €/m 0,49 €/m
Sovrapprezzo per esecuzione di giunti termina-li di pavimentazioni CRCP. Sono compresi tutti gli oneri (materiali, manodopera, macchina-ri…) aggiuntivi necessari per la realizzazione di un giunto terminale del tipo previsto dalla normativa belga
24,9 €/m2 2,3 €/m2
Bonifica del sottofondo 2,54 €/m2 0,08 €/m2
8. ELENCO PREZZI
Costi di manutenzione Costi unitariOneri per lasicurezza
Ripristino del riempimento e sigillatura giunti, compresi la preventiva pulizia del giunto, la spalmatura di primer e la protezione dei bordi del giunto con nastro adesivo.
11,14 €/m 0,41 €/m
Ripristino aderenza superficiale di superficie in calcestruzzo. Compreso rimozione e trasporto a rifiuto del materiale di risulta; pulizia della superficie mediante soffiatura e lavaggio con acqua a pressione; ogni altra prestazione, for-nitura e onere.
3,72 €/m2 0,14 €/m2
Ricopertura pavimentazione rigida con conglo-merato bituminoso spesso 4 cm. Sono compre-si: la fornitura di ogni materiale e lavorazione, segnaletica stradale ed il pilotaggio del traf-fico, prove di laboratorio ed in sito, ed ogni altro onere per dare il lavoro compiuto a per-fetta regola d'arte.
8,34 €/m2 0,31 €/m2
Sgrassaggio/Lavaggio superficie in conglome-rato bituminoso drenante. Compresi: la segna-letica e il pilotaggio del traffico.
1,81 €/m2 0,07 €/m2
Fresatura fino a 7 cm a freddo di strati di pa-vimentazione stradale in conglomerato bitu-minoso o pietrischetto mediante idonea mac-china fresatrice. Sono compresi: la rimozione del materiale fresato; il carico, il trasporto a discarica e/o a rigenerazione; la pulizia del piano viabile. E' inoltre compreso quanto altro occorre per dare il lavoro finito.
58 €/m3 2 €/m3
Demolizione sovrastruttura compreso l'onere del lavoro in presenza di traffico, la frantu-mazione del materiale demolito per poterlo riciclare per altri impieghi stradali, l'accata-stamento del materiale in luoghi di deposito.
7,37 €/m3 0,27 €/m3
Rappezzo di pavimentazione in conglomerato bituminoso con uno strato portante in conglo-merato bituminoso. Esecuzione conforme dise-gno. Si intendono compresi la formazione delle pendenze di progetto, una mano di ancoraggio in emulsione bituminosa, i raccordi perimetra-li, i raccordi ai pozzetti, nonché muri e ogni altra prestazione accessoria occorrente.
254 €/m3 8,7 €/m3
Fresatura a sezione ristretta di pavimentazio-ne bituminosa per rappezzi. Sono compresi: l'allontanamento del materiale di risulta, la pulizia del piano viabile e quanto altro occorre per dare il lavoro finito.
71 €/m3 3,5 €/m3
Demolizione a sezione obbligata di porzioni di strutture in calcestruzzo e rappezzo. Compresi e compensati nel prezzo i seguenti oneri: taglio del c.a. secondo azioni ordinate dalla D.L. me-diante scalpellatura a mano o meccanica, la pu-lizia, sistemazione, risagomatura ed eventuale taglio dei ferri esistenti dell'armatura metalli-ca, il trattamento delle superfici di attacco, il trasporto a rifiuto dei materiali di risulta; ogni altra prestazione, fornitura ed onere.
145,63 €/m3 6,01 €/m3
92
8. ELENCO PREZZI
93
1. D. Croney, P. Croney “Design and Performance of Road Pavements”, 3° edizione,Mc Grow – Hill, 1998.
2. L. Bruschetti “Le strade in cemento. Strada ai Granili a Napoli”, L’Industria Italiana del Cemento, anno II n.2, febbraio 1930.
3. L. Domenichini, P. Di Mascio “Evoluzione storica delle pavimenta-zioni stradali in calcestruzzo in Italia”,Quaderni AIPCR, Comitato Tecnico “Pavimentazioni Rigide” 1996-1999, XXIII Convegno Nazio-nale Stradale AIPCR, Verona, 1998.
4. L. Domenichini “Pavimentazioni stradali in calcestruzzo – Progetta-zione/Esecuzione/ Manutenzione”, A.I.T.E.C., 1984.
5. HDM-4 “Highway Development & Management.” Volume 4. HDM-4 Technical Reference Manual, J.B. Odoki & G.R. Kerali. AIPCR – PIARC Association mondiale de la Route - World Road Association. ISBN 2-84060-062-5.
6. L. Domenichini, F. La Torre, F.J. Caputo “Impiego delle pavimenta-zioni in calcestruzzo nelle gallerie stradali”, Strade & Autostrade, anno X n. 60, novembre/dicembre 2006.
7. “Pavimentazioni in calcestruzzo per strade rurali”, Pubblicazione CEMBUREAU - Edizione italiana a cura dell’AITEC, Roma, 1988.
8. UNI 9065-1:1991 Masselli di calcestruzzo per pavimentazioni. Ter-minologia e classificazione.
9. “Le pavimentazioni per la viabilità minore” Quaderni AIPCR, Comi-tato Tecnico 7/8, 2002, XXIV Convegno Nazionale Stradale AIPCR.
10. UNI EN 1338:2004 Masselli di calcestruzzo per pavimentazione - Requisiti e metodi di prova.
11. B.U. CNR 178/95 Catalogo delle Pavimentazioni Stradali.
12. M. Y. Shahin, “Pavement Management For Airports, Roads, And Parking Lots “, Kluwer Academic Publishers.
13. UNI 9910:1991 Terminologia sulla fidatezza e sulla qualità del ser-vizio.
9.BIBLIOGRAFIA
94
14. A.I.T.E.C “Pavimentazioni Stradali in Calcestruzzo: Progettazione, realizzazione e controlli” 1992.
15. http://www.rivaluta.it/tabellatus.htm
16. D.M. 5/11/2001 Norme funzionali e geometriche per la costruzio-ne delle strade.
17. L. Paranza “Confronto tecnico-economico di pavimentazioni stra-dali”, tesi di laurea A.A. 2008/2009, relatore Prof.ssa Ing. Paola Di Mascio, correlatore Dott. Ing. Laura Moretti
18. FHWA “Long-Life Concrete Pavements in Europe and Canada”, 2007.
19. Provincia di Ancona “Elenco prezzi lavori stradali per l’anno 2009”.
20. Provincia Autonoma di Bolzano “Elenco prezzi 2009”.
21. Regione Piemonte “Prezziario 2009”.
22. “Bituminous and continuously reinforced concrete pavements for motorways: an economic comparison” Walloon Ministry of Infra-structure and Transport 2006.
23. “La manutenzione delle pavimentazioni stradali” Quaderni AIPCR, Comitato Tecnico 7/8, 2002, XXIV Convegno Nazionale Stradale AI-PCR.
24. Mark B. Snyder: “Pavement surface characteristics – a synthesis and guide”, engineering bulletin American Concrete Pavement As-sociation (A.C.P.A.), 2006.
25. "Integrated materials and construction practices for concrete pa-vement" FHWA U.S. Deparment of transportation publication No. HIF-07-004:
9.BIBLIOGRAFIA
9 788890 234224
ISBN 978-88-902342-2-4
pubblicemento
