Costruzione di strade, ferrovie ed aeroporti - (9 cfu)

Prof. Antonio Montepara Tel. 0521-905904 - Fax. 0521-905924
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Finalità

Il corso si prefigge di dare allo studente gli strumenti e le conoscenze basilari per poter affrontare sia il problema della progettazione geometrica delle infrastrutture viarie sia la scelta e la posa in opera del materiali per la costruzione del corpo vario.

Programma

1) Strada e veicolo.
Resistenze al moto. Equazione generale della trazione. Aderenza: coefficiente di aderenza fa . Relazione di LammHerring di fa = f2 (V). Distanza di visibilitą per l'arresto. Distanza di visibilitą per il sorpasso. Cenni sulle prestazioni dei veicoli stradali. Percettivitą dello spazio stradale.

2) Andamento planimetrico dell'asse stradale.
Velocitą di progetto. Asse stradale. Tracciato orizzontale. Equilibrio del veicolo in curva. Visibilitą in curva. Sopraelevazione in curva: criterio del massimo attrito trasversale, della massima pendenza trasversale, di proporzionalitą. Definizione del Nonogramma della Normativa CNR (curvilinear method) Determinazione del raggio planimetrico con i criteri ottici: visibilitą in curva del ciglio interno, visibilitą per l'arresto e per il sorpasso. Clotoide. Equazione intrinseca. Equazione cartesiana della clotoide: integrali di Fresnel, sviluppo in serie. Calcolo analitico dello scostamento R. Formula geometrica del parametro A = f (R, R). Clotoide unitaria. Valori minimi del parametro. A: criterio dinamico, costruttivo e criteri estetici. Inserimento della clotoide in un tracciato stradale: clotoide rettifili cerchio (raggio conservato, centro conservato, vertice conservato) clotoide di flesso: calcolo rigoroso e formule approssimate (abaco di Osterloch) clotoide di continuitą: calcolo rigoroso e formule approssimate (abaco di Osterloch). Criteri di composizione dell'asse orizzontale. Clotoldi dissimmetriche (normativa CNR). Cenni su altri tipi di curve di transizione: radiode alle corde o lemniscata di Bernoulli, radiode alle ascisse o parabola cubica, curva sinusoidale, doppia parabola, curve multiparametro (ipoclotoidi, iporclotoidi).

3) Andamento altimetrico dell'asse stradale.
Pendenza massima delle livellette. Raccordi verticali: concavi e convessi (caso L > d e L < D). Nomogrammi di calcolo secondo il CNR. Raccordo parabolico. Coordinamento planoaltimetrico.

4) Sezione trasversale stradale.
Piattaforma trasversale stradale secondo la normativa CNR: strade tipo, strade a destinazione particolare, caratteristiche della sezione stradale. Sezioni stradali particolari. Sezione stradale in curva. Elargamento in curva. Variazione della sagoma stradale lungo le curve: rotazione intorno all'asse e intorno al ciglio interno. Definizione della pendenza relativa i minima.

5) Intersezioni stradali.
Triangoli di visibilitą nelle intersezioni a raso. Tipi di intersezioni a raso: libera, con vincolo di precedenza, con stop, semaforista. Elementi delle intersezioni a raso. Caratteristiche delle intersezioni sfalsate. Tipi di intersezioni sfalsate per strade tipo IV V VI B C. Calcolo degli elementi di progetto delle intersezioni: corsie di accumulo, di accelerazione, di decelerazione. Le rotatorie per l'intersezione di pił strade. La funzione di Erlang nella teoria delle file d'attesa. Concetto di intervallo critico. Abachi di calcolo per corsie di accumulo e di accelerazione.

6) La costruzione del corpo stradale.
Definizione di terra come materiale da costruzione. Rilevato. Trincea. Mezzacosta. Sottofondo.

7) Elementi di Geotecnica stradale
Parametri fondamentali delle terre sciolte: analisi granulometrica, aerometria, compressibilitą, resistenza al taglio. Suscettivitą all'acqua e limiti di Atterberg: LL, LP, LR, IP. Classificazione delle terre: indice di gruppo, HRB, FAA. Il costipamento delle terre. L'addensamento delle terre nel diagramma ( s , W). La prova Proctor e AASHTO. Controllo della densitą in siti: volunometro a sabbia, a membrana, apparecchio a radioisotopi. Correzione delle terre. Costruzione del rilevati e macchine di cantiere. La portanza dei sottofondi. La prova di carico su piastra. Portanza mediante la prova a cicli ripetuti e legge di Mc Leod. La portanza secondo la prova CBR Indice CBR. e sua eventuale correzione. Definizione del CBR in situ. Modulo di compressibilitą M, o modulo svizzero. Protezione del sottofondi dall'azione dell'acqua. Azione del gelo nel rilevati stradali.

8) Aggregati lapidei
Classificazione degli aggregati lapidei. Caratteristiche richieste agli aggregati. Le caratteristiche di forma degli inerti. Principali prove sugli aggregati: analisi granulometrica, prova Deval, prova microdeval, prova Los Angeles, prova di frantumazione dinamica, CPA, prova dell'equivalente in sabbia, prova di gelivitą. Caratteristiche degli aggregati riferite ai diversi tipi di impiego: fondazione, base, binder, usura. Caratteristiche delle sabbie e del filler.

9) Leganti organici.
Leganti organici classici: bitume, catrame, asfalto. Cenni sui leganti organici additivati di polimeri, bitumi ossidati, bitumi liquidi (cut-back), emulsioni bituminose. Controlli del leganti bituminosi: penetrazione, punto di rammollimento, punto di rottura Frass, viscositą. Abachi di Heukelom. Suscettivitą termica del bitumi secondo l'indice di penetrazione. Modulo di rigiditą di un bitume. Adesione bitumi-inerti.

10) Le miscele impiegate nelle sovrastrutture stradali.
Caratteristiche meccaniche delle miscele. Fondazioni di misti granulari. La stabilizzazione delle terre di Fondazione. Strati di base in misti legati e non. Conglomerati bituminosi per usi stradali. Progetto della granulometria ottimale per un CB: curva del Fuller e fusi granulometrici. Percentuale d'impiego del filler. Determinazione delle % di legante in prima approssimazione: metodo Inglese o dei vuoti, metodo Francese o della superficie specifica (Durlez). Misure di stabilitą del CB: prova Marshall. Determinazione della % di bitume con il metodo Marshall. Confezione della miscela. Trasporto e posa in opera. Invecchiamento del CB. Controlli durante la stesa ed in esercizio. Cenni sui CB modificati chiusi ed aperti, sui CB a freddo (grave emulsion), trattamenti superficiali di irruvidķmento (Slurry Seal) mediante malte bitumate con emulsioni elastomerizzate.

11) Il progetto delle sovrastrutture stradali.
I carichi di traffico: coefficiente di equivalenza fra gli assi, velocitą dei veicoli. Tipi di pavimentazioni: flessibili, semirigide, rigide. Caratteristiche meccaniche degli strati: sottofondo, fondazione legata e non, base legata e non, binder ed usura legati con bitumi, pavimentazioni di calcestruzzo di cemento. Influenza delle condizioni ambientali. Dimensionanento delle sovrastrutture. Metodi empirici: AASHO. Interim Guide, Road Note 29. Metodo razionale di progetto delle pavimentazioni flessibili: analisi dello stato di tensione e di deformazione, calcolo del do da fatica, calcolo profonditą ormaie. Cenni sul metodi razionali di progetto delle pavimentazioni di calcestruzzo di cemento. Cataloghi di sovrastrutture.


12) Opere d'arte minori.- muro di sostegno.
Spinta delle terre: stato di equilibrio limite, stato limite attivo, stato limite passivo, coefficiente di spinta attiva e passiva. I muri di sostegno. Azione sismica sui muri: riferimento alla normativa italiana (teoria Mononobe-Okabe). Verifiche di stabilitą: ribaltamento, scorrimento, schiacciamento del terreno, verifica globale.

13) Ferrovie
Armamento ferroviario con rotaie Vignole su traverse in legno. Scartamento ordinato e ridotto. Sala montata e serpeggiamento. Linee ferroviarie a binario unico e doppio. Traverse, attacchi, giunti. Progetto ferroviario: elaborati. Sagoma limite di carico e di libero transito. Corpo stradale, colatori, drenaggi, opere di sostegno, muri di rivestimento e manutenzione delle linee. Resistenze al moto in rettifilo ed orizzontale, all'altimetria e planimetria. Variazione dello scartamento in curva. Sopraelevazione teorica, effettiva e ridotta, variazione dell'accelerazione non compensata. Velocitą di tracciato e d'orario. Pendenza delle rampe di raccordo di sopraelevazione, raccordi parabolici nel passaggio rettifilo. Cerchio e nei raccordi ovoidali. Profilo longitudinale, pendenza max e raccordo verticale. Linee ad alta ed elevata velocitą.

14) Aeroporti
Normativa ICAO esso 14. Zone di un aeroporto, pista aeroportuale e relativa lunghezza. Le dimensioni principali degli aeromobili. Condizioni ideali di un aeroporto. Correzione della lunghezza della pista di un aeroporto in funzione del parametri in giuoco: altitudine, temperatura, umiditą, vento, pendenza longitudinale.

Attività d'esercitazione

Progetto di una strada tipo F1. Elaborati: 1) Poligonale d'asse, 2) Profilo longitudinale, 3) Quaderno delle sezioni, 4) Zona di occupazione, 5) Sezioni tipo, 6) Particolare clotoide e allargamento in curva, 7) Particolare raccordo verticale, 8) Tombino, 9) Calcolo analitico del volumi, 10) Relazione tecnica.

Modalità d'esame

L'esame consiste nella discussione degli elaborati della esercitazione e una prova orale su argomenti del corso.

Propedeuticità

Geotecnica.

Testi consigliati

P. FERRARI, F. GIANNINI: "Geometria e progetto di strade", Vol. I, ISEDI.
P. FERRARI, F. GIANNINI: "Corpo stradale e pavimentazione ", Vol. II, ISEDI.
G. TESORIERE: "Strade ferrovie e aeroporti: il progetto e le opere d'arte", Vol. I, UTET.
G. TESORIERE: "Strade ferrovie e aeroporti : opere in terra e soprastrutture", Vol. II, UTET.
F. GIANNINI, F. LA CAMERA, A. MARCHIONNA: "Appunti di costruzione di strade ferrovie ed aeroporti", ESA


Ultimo aggiornamento: 10-04-2007


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