Dimensionamento razionale di pavimentazioni stradali di tipo innovativo – Il caso studio del Tunnel del Fréjus = Mechanistic design of innovative road pavement - The Frejus Tunnel case study

Il dimensionamento strutturale di una pavimentazione flessibile può essere condotto avvalendosi di metodi per la valutazione dei principali dissesti a cui la pavimentazione stradale potrà essere soggetta nel corso della sua vita.Essi si fondano su regressioni statistiche di dati empirici oppure avvalendosi di approcci di tipo razionale. I principali metodi empirici utilizzati sono il metodo CBR e il metodo AASHTO. In entrambi i casi, tali metodi si basano su parametri di caratterizzazione dei materiali di tipo empirico e sull'esperienza derivata dallo studio delle pavimentazioni soggette a traffico. I vantaggi di tali metodi derivano dalla disponibilità di dati sperimentali e di procedure di progettazione semplici e rapide.Lo svantaggio principale è che essi non indagano con adeguata precisione gli effetti dovuti alle variazioni climatiche e ambientali e non consentono di desumere dati affidabili su materiali a carattere innovativo.I metodi razionali, invece, sono costituiti sia da una parte di calcolo analitico, che consente di determinare la risposta della pavimentazione sotto carico, sia da una parte empirica, che mira ad ottenere una correlazione tra tale risposta e le prestazioni della pavimentazione.Essi si basano sulla modellazione analitica della pavimentazione e del comportamento meccanico dei materiali attraverso l’applicazione delle teorie relative al cosiddetto “multistrato” (sia esso elastico lineare, non lineare, viscoelastico...).A differenza dei metodi empirici, nei metodi razionali è necessario prendere in considerazione dati relativi alla stratigrafia, ai differenti materiali che verranno impiegati nella realizzazione dell’opera, al traffico e alle condizioni climatiche.La relazione tra fenomeni fisici e dissesti è descritta da equazioni derivate empiricamente che calcolano il numero di cicli di sollecitazione che possono condurre all' insorgere di un prefissato ammaloramento. I vantaggi dei metodi razionali risiedono nella capacità di prevedere i tipi di dissesti e nel consentire la loro applicazione anche nel caso di utilizzo di materiali di tipo non tradizionale. Il presente lavoro di tesi ha avuto, infatti, come oggetto lo studio del dimensionamento razionale di pavimentazioni stradali di tipo innovativo. In particolare, si è approfondito il caso della pavimentazione che verrà impiegata nella realizzazione della nuova galleria di transito del Tunnel del Frejus. Secondo il progetto preliminare essa dovrà essere costituita da 4 strati aventi caratteristiche e spessori differenti: Strato di usura in conglomerato bituminoso; strato di base in conglomerato bituminoso; strato di fondazione realizzato con l’utilizzo di una malta cementizia fluida a bassa resistenza (contenuto di legante 60 kg/m3); riempimento dell’arco rovescio della galleria realizzato con l’utilizzo di una malta cementizia fluida a bassa resistenza (contenuto di legante 100 kg/m3).Durante le fasi di calcolo sono stati utilizzati parametri differenti ricavati da opportune indagini sperimentali. In particolare, per la malta cementizia si sono effettuate prove atte a valutarne il modulo resiliente mentre per il pacchetto legato a bitume è stato calcolato il modulo elastico dai dati desunti da prove con deflettometro a massa battente (Falling Weight Deflectometer).I dati ottenuti sono stati impiegati per la progettazione della pavimentazione attraverso l’utilizzo di due metodi razionali, il Mechanistic Empirical Pavement Design e il South African Pavement.