Obiettivi Formativi

L’obiettivo del Corso consiste nel fornire allo studente le conoscenze relative alla progettazione strutturale delle pavimentazioni stradali, ferroviarie ed aeroportuali. Lo studente, inoltre, apprenderà i metodi per la caratterizzazione delle prestazioni strutturali dei materiali per gli usi stradali e per il mix design delle miscele non legate, dei conglomerati bituminosi e di quelli cementizi.

Learning Goals

The course provides the knowledge and methods for structural design of road, railway and airport pavements. The course also includes methods for characterizing the structural performance of materials for road uses. It also includes criteria for mix design of unbound mixtures, asphalt and concrete mixes.

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula. Esercitazioni. Assegnazione di un tema progettuale consistente nel progetto strutturale di una pavimentazione stradale. Visita in un cantiere stradale.

Teaching Methods

Lectures. Exercises. Structural design of a road pavement. Visit of a road construction site.

Prerequisiti

Laurea triennale in Ingegneria Civile

Prerequisites

Undergraduate degree in Civil Engineering

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento consiste in un esame finale. Lo studente per sostenere tale esame deve produrre l’elaborato progettuale assegnato durante il corso. Il criterio di valutazione consiste nell’assegnare una votazione compresa tra un minimo di 18/30 ed un massimo di 30/30 .

Assessment

A final exam will determine learning. The evaluation criterion is to assign a score between a minimum of 18/30 and a maximum of 30/30.

Programma del Corso

• Le tipologie delle pavimentazioni stradali. Portanza dei sottofondi stradali. Correlazioni parametri di portanza. • La compattazione. • Caratterizzazione dei misti granulari non legati. • Il progetto dei drenaggi. Severity Factor. Sistemi di drenaggio. Approccio al progetto. Permeabilità dei dreni. Fattori che influenzano il contenuto d’acqua. Dimensionamento dei drenaggi. Stima dell’infiltrazione. Acqua di falda. Metodo di Cedergren. Spessore dello strato drenante. Dreni longitudinali. Trincee drenanti. Collettori. Porosità efficace. Tempo di drenaggio. • Bitumi per uso stradale. Proprietà dei bitumi. Reologia dei bitumi. Abachi di Heukelom. Creep compliance. Comportamento reologico delle miscele. Mix design. Modulo complesso. Curva maestra. Prova di creep statica. Resistenza a fatica delle miscele bituminose. Prove di fatica. Autoriparazione delle miscele bituminose. Leggi di fatica. Metodo di Vesys. Calcolo delle deformazioni plastiche per gli strati non legati. • Il progetto delle sovrastrutture stradali. Parametri di input. Concetto di carico equivalente su ruota singola. Area di contatto. Il traffico: analisi, fattore di crescita, fattore di direzione e di corsia. Condizioni ambientali: analisi termica. Gradienti termici nelle lastre in cls. Il calcolo razionale delle pavimentazioni flessibili: il modello multistrato. Strati a comportamento non lineare. Il software Kenlayer. • Le sovrastrutture rigide. Concetto di portanza del piano di posa delle piastre. Leggi di fatica del cls. Carico su ruota singola equivalente. Calcolo delle sollecitazioni nelle piastre in cls. Modelli semplificati (soluzioni di Westergaard). Calcolo delle sollecitazioni termiche: relazioni di Bradbury e soluzione di Eisenmann. Calcolo spaziatura dei giunti ed armature longitudinali. Progetto delle barre di compartecipazione. Il codice di calcolo Kenslab. Rigidezza del giunto. Contatto lastra-supporto. • AASHTO Guide. • La sovrastruttura ferroviaria. Introduzione. Calcolo delle sollecitazioni nella rotaia. Ipotesi di rotaia su appoggi discreti e continui. Le pressioni di contatto ruota-rotaia. Le sollecitazioni termiche. Le verifiche di resistenza. Forza orizzontale in curva. Instabilità sul piano orizzontale e verticale. • Le sovrastrutture aeroportuali. Definizione di zona critica. Il concetto di carico equivalente su ruota singola. Aereo critico. Metodo FAA. Metodo LCN.

Course Syllabus

• The types of road pavements. • The bearing of the road subgrades: parameters and correlations. • The compaction of soils. • Characterization and acceptance of granular mixtures. • The design of drainage. Severity Factor. Drainage systems and solutions. Permeability of drains. Estimating water infiltration and groundwater. Cedergren method. Spessore dello strato drenante. Longitudinal drains. Drainage trenches. Pipes. Effective porosity. Drainage time. • Bitumen for road use: properties and rheology. Heukelom laws. Creep compliance function. Rheology of bituminous mixtures and mix design. Complex modulus. Master curve. Static and dynamic creep test. Fatigue resistance of bituminous mixtures. Fatigue test. Fatigue laws. Vesys method. Evaluation of plastic strains in unbounded layers. • Structural design of the road pavements. Input parameters. Equivalent Single Axle Load. Load area. Traffic: the analysis, the growth factor, the direction and lane factors. Environmental conditions: thermal analysis. Thermal gradients in the concrete slabs. Mechanicistic analysis of the flexible pavements: the multilayer model. Nonlinear analysis of unbound granular layers. Kenlayer software. • Rigid pavements. Winkler support model. Fatigue laws of concrete. ESWL. Westergaard solutions for the calculation of the stresses in the plates. Thermal stresses: Bradbury and Eisenmann solutions. Distance between joints and longitudinal reinforcement. Design of the dowel bars. Kenslab software. Joint stiffness. Contact slab-support. • AASHTO Guide. • Railway track. Track loads: vertical forces, longitudinal forces and lateral forces. Temperature forces. Static track design: Winkler support model. Beam on elastic foundation model. Vertical stability of track. Track lateral behaviour. Ballast bed. • The airport pavements. Critical zones. Equivalent traffic. Traffic load distribution. Critical airplane. FAA method . LCN method.