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Analisi dei dissesti di una pavimentazione stradale

Ai fini della definizione degli interventi di manutenzione, si presenta l’applicazione a un caso studio sulla S.P. 35 della Provincia di Bergamo

sfondo provincia bg

La manutenzione sia ordinaria che straordinaria delle pavimentazioni stradali rappresenta una tematica che riveste un ruolo di primaria importanza nell’ambito della gestione di tali infrastrutture da parte degli Enti proprietari o gestori.

Nel presente articolo vengono proposti alcuni strumenti necessari per una pianificazione degli interventi manutentivi da effettuare su una pavimentazione di un’infrastruttura stradale sulla base dell’analisi dei dissesti presenti.

La prima fase della procedura consiste nel rilievo del degrado della pavimentazione mediante ispezione visiva a cui segue il calcolo degli indici di stato relativi a tali dissesti.

Con questi indici è possibile effettuare una mappatura dello stato attuale della pavimentazione e individuare i tratti più ammalorati che richiedono interventi di ripristino urgenti delle condizioni iniziali. Nella fase successiva, l’Ente gestore dell’infrastruttura definisce un budget economico da impiegare per far fronte ai vari interventi manutentivi.

L’obiettivo finale è quello di effettuare le lavorazioni necessarie in modo da compiere un’allocazione adeguata delle risorse economiche a disposizione soddisfacendo il criterio della priorizzazione degli interventi [1].

Provincia di Bergamo
1. La fase di realizzazione di uno strato in conglomerato bituminoso (photo credit: Settore Viabilità della Provincia di Bergamo, anno 2019)

I principali dissesti superficiali di una pavimentazione stradale

Ai fini dell’identificazione dei dissesti superficiali delle pavimentazioni, ciascun Ente proprietario o gestore è tenuto a predisporre il cosiddetto Catalogo dei Dissesti valido per la propria rete di competenza, che consente la valutazione dello stato delle pavimentazioni della rete, supportando le successive decisioni relative sia alle priorità di intervento che alla scelta delle tipologie di manutenzione [2 e 3].

In questo catalogo, vengono riportati i principali e più comuni dissesti che si possono manifestare sulle pavimentazioni in conglomerato bituminoso (flessibili e semirigide).

In particolare, per ciascun dissesto, mediante un supporto visivo fotografico sono definiti i diversi livelli di severità con cui il dissesto può manifestarsi e un confronto tra dissesti simili, indicando la loro possibile evoluzione.

I tratti stradali oggetto di rilievo visivo dei dissesti dovrebbero avere una lunghezza variabile dai 50 ai 100 m.

Il rilievo dei dissesti e il calcolo indici di stato

In questo contesto, le Amministrazioni competenti svolgono un compito di notevole rilevanza, ovvero quello di pianificare la manutenzione delle pavimentazioni in modo da garantire sicurezza e comfort di viaggio e allo stesso tempo ottimizzare le risorse disponibili.

Una modalità efficace per rispondere a tale esigenza di pianificazione è fornita dai sistemi di gestione della manutenzione [4]. Tali sistemi si basano, da un lato, sulla disponibilità a livello di rete delle informazioni essenziali per prendere le adeguate decisioni a fini manutentivi e, dall’altro, su procedure analitiche di calcolo.

  • dissesto
    2A provincia bg
    2A. Esempi di dissesti superficiali: buca (fonte: “Catalogo dei dissesti delle pavimentazioni stradali – allegato B”, Regione Lombardia, rilievo di Aprile 2019)
  • pavimentazioni
    2B provincia bg
    2B. Esempi di dissesti superficiali: fessurazioni (fonte: “Catalogo dei dissesti delle pavimentazioni stradali – allegato B”, Regione Lombardia, rilievo di Aprile 2019)

La gestione della manutenzione richiede la determinazione degli indici di stato e la conoscenza della loro evoluzione nel tempo. Per i diversi dissesti che possono manifestarsi sulla superficie di una pavimentazione stradale va individuata una soluzione con un indice sintetico o globale dello stato della pavimentazione.

Ciò comporta numerosi vantaggi, tra cui una migliore visione d’insieme, una riduzione della quantità di dati, una migliore riconoscibilità di tendenze di evoluzione dello stato della pavimentazione e una lista provvisoria di priorità.

L’indice riportato in questo articolo è quello definito dalla Normativa Svizzera (SN640925), detto I1 ed è l’indice di stato sintetico adottato per classificare lo stato superficiale della pavimentazione [5].

L’indicatore I1 può assumere valori compresi tra 0 (assenza di ammaloramenti) e 5 (stato pessimo), e viene computato a partire dal rilievo dei dissesti effettuati e raggruppati nelle seguenti categorie:

  • scivolosità della superficie (levigazione degli inerti e rifluimento del legante);
  • degradi del rivestimento (sgranamento, distacchi superficiali, buche, fessure trasversali, fessure a blocchi, fessure di giunto);
  • deformazioni del rivestimento (avvallamenti, corrugamenti, ormaie);
  • degradi strutturali (fessurazioni longitudinali, a pelle di coccodrillo, sollevamenti dovuti al gelo);
  • degradi delle riparazioni.

Le seguenti formulazioni riportano il calcolo, per ciascuna sezione elementare, dell’indicatore I1:

formula 1

dove:

  • Mi = peso ponderale che viene attribuito a ciascuna categoria

di ammaloramento;

  • Gi = valutato in base alla gravità e all’estensione dell’ammaloramento.

La scala di valutazione per l’indice I1 è predisposta nel seguente

modo:

  • I1 da 0 e minore di 1 = buono;
  • I1 da 1 e minore di 2 = medio;
  • I1 da 2 e minore di 3 = sufficiente;
  • I1 da 3 e minore di 4 = critico;
  • I1 oltre 4 = pessimo.

  • degrado
    3 provincia bg
    3. I valori di Mi da assegnare a ciascuna categoria di degrado superficiale (SN 640925)
  • conglomerato bituminoso
    4 provincia bg
    4. I valori di Gi in funzione della classe di severità e di estensione (SN 640925)
  • infrastrutture
    5A provincia bg
    5A. La definizione delle classi di severità e di estensione (SN 640925)
  • enti gestori
    5B provincia bg
    5B. La definizione delle classi di severità e di estensione (SN 640925)

Le tecniche di intervento e di programmazione della manutenzione

L’obiettivo è quello di individuare il momento in cui attivare un determinato intervento manutentivo all’interno della vita utile della pavimentazione, in modo da ottimizzare i costi e limitando i disagi alla circolazione.

La determinazione della soluzione di intervento più idonea richiede esperienza e strategie procedurali adatte. Tali strategie si riducono essenzialmente alla scelta tra interventi preventivi, che vengono effettuati prima che si evidenzino danni importanti e interventi curativi, che mirano a risanare situazioni già danneggiate.

Tra le tecniche di intervento che vengono solitamente adottate si possono distinguere due macro-categorie:

  • interventi di manutenzione: raggruppano tutti quei trattamenti che si applicano in presenza di un modesto o trascurabile degrado strutturale degli strati componenti la pavimentazione (riparazioni di buche, rappezzi, sigillatura delle fessure, trattamenti superficiali, microtappeti a freddo e rifacimento dello strato di usura);
  • interventi di riabilitazione: riguardano situazioni in cui il degrado dipende prevalentemente da cause di tipo strutturale (rafforzamento, rifacimento degli strati in conglomerato bituminoso (c.b.) con un sistema antirisalita lungo le fessure, ricostruzione parziale del manto stradale e risanamento).

L’ultima fase nello sviluppo di un metodo di definizione degli interventi di manutenzione riguarda la pianificazione della manutenzione vera e propria.

analisi dei dissesti
6. Lo stato della pavimentazione della S.P. 35 sul ponte sul fiume Serio nei pressi di Alzano Lombardo (Aprile 2019)

Un’Amministrazione può effettuare la scelta del “come”, “dove” e “quando” intervenire sulla pavimentazione stradale in modi diversi in relazione al tipo, alla qualità e quantità dei dati disponibili. Definiti i benefici e i costi di ciascuna strategia manutentiva, la scelta degli interventi può avvenire sulla base di criteri di ottimizzazione attraverso i quali si seleziona la strategia di massima redditività.

L’applicazione al caso studio: la S.P. n° 35 “Bergamo-Nembro”

Presentazione del caso e obiettivi

Le varie fasi che costituiscono la pianificazione degli interventi di manutenzione di una pavimentazione stradale sulla base dell’analisi visiva dei dissesti superficiali, appena discusse, trovano applicazione nel caso studio che sarà ora presentato.

Ci si è occupati del rilievo visivo dei dissesti superficiali della pavimentazione della S.P. n° 35 (Bergamo-Nembro) della Provincia di Bergamo.

Con l’ausilio del Catalogo dei Dissesti di Regione Lombardia, si è proceduto al rilievo visivo dei difetti della pavimentazione per una lunghezza totale di circa 4 km per senso di marcia.

L’operazione preliminare è stata quella di suddividere il tratto stradale in esame in tanti segmenti di lunghezza pari a 100 m, dopodiché – per ognuno di questi segmenti – sono stati individuati i vari dissesti e catalogati sulla base del grado di severità e dell’estensione sulla superficie della pavimentazione compilando le apposite schede di rilievo.

  • Catalogo dei Dissesti
    7A provincia bg
    7A. Esempio di dissesto rilevato sulla pavimentazione (fessurazioni a pelle di coccodrillo)
  • ripristino
    7B provincia bg
    7B. Esempio di dissesto rilevato sulla pavimentazione (fessurazioni trasversali)

In seguito si è proceduto al calcolo degli indici di stato sintetici, precedentemente analizzati, dei dissesti per ogni segmento, con lo scopo di individuare i tratti più ammalorati e pianificare di conseguenza gli interventi manutentivi per il risanamento della sovrastruttura danneggiata.

Si è calcolato, a tal proposito, l’indice I1 secondo la Normativa Svizzera. Oltre a tale indice si è ritenuto opportuno definire un nuovo indice di stato che, ricavato dalle analisi svolte per la determinazione dell’indice I1, fosse in grado di focalizzare l’attenzione sulla sola Categoria di Degrado riferita ai Degradi Strutturali, ovvero ai seguenti dissesti: fessurazioni longitudinali, fessurazioni a pelle di coccodrillo, sollevamenti dovuti al gelo, chiamato “indice strutturale” Istrutt.

Per tale indice, è stato quindi possibile definire una scala di giudizio analoga a quella già definita per l’indice I1. 

Definizione del budget di spesa per gli interventi manutentivi da realizzare

Prima di definire le possibili scelte progettuali, sulla base dei rilievi effettuati, relative agli interventi di manutenzione e proporre una stratigrafia dei pacchetti in c.b., è opportuno stabilire il budget di spesa che l’Amministrazione è disposta a stanziare per far fronte a tali interventi.

L’obiettivo strategico è quello di risolvere i fattori di instabilità attraverso l’impiego di materiali tecnologici eliminando il più possibile le fonti di degrado.

analisi dei dissesti
8. L’abaco con la scala di valutazione per l’indice di stato Istrutt
Le soluzioni di intervento manutentivo proposte

La prima tipologia di intervento proposta riguarda la presenza di dissesti della pavimentazione a livello superficiale, per la quale si prevede la fresatura e il rifacimento del solo strato di usura per uno spessore di 4 cm.

Entrando nel dettaglio, la prima operazione consiste nella scarificazione per la demolizione dello strato ammalorato in c.b. mediante fresatura a freddo, la quale comprende movimentazione, carico e trasporto dei materiali di risulta a discarica e/o stoccaggio e la pulizia con macchina spazzatrice.

Successivamente, si provvede alla realizzazione del suddetto nuovo strato di usura in conglomerato bituminoso. Infine, è prevista la realizzazione della segnaletica orizzontale, eseguita con vernici del tipo premiscelata, rifrangente, antisdrucciolevole.

Nel caso in cui, invece, il degrado della pavimentazione sia più evidente (fessurazione profonda e decadimento dell’intero pacchetto in c.b.), si propone un intervento che prevede la fresatura e il rifacimento degli strati di usura e binder per uno spessore pari a 4 cm per ciascuno strato.

La prima operazione consiste sempre nella scarificazione per la demolizione dello strato ammalorato in c.b. mediante fresatura a freddo.

A questo punto si procede con la realizzazione dello strato di collegamento (binder) e successivamente si provvede alla realizzazione dello strato di usura.

  • manutenzione
    9A provincia bg
    9A. Un esempio di intervento manutentivo: microtappeto (fonte: “Catalogo degli interventi di manutenzione sulle pavimentazioni stradali - allegato C”, Regione Lombardia)
  • mappatura
    9B provincia bg
    9B. Esempi di intervento manutentivo: riempimenti di buche
  • buche
    9C provincia bg
    9C. Esempi di intervento manutentivo: riempimenti di buche

Un’ultima tipologia di intervento, invece, si ritiene opportuna nel caso di uno stato di ammaloramento grave della pavimentazione (fessurazione profonda ed estesa, serie di avvallamenti pronunciati e decadimento dell’intero pacchetto in c.b.). A tal proposito, si prevede la demolizione e il rifacimento completo dell’intero pacchetto in conglomerato bituminoso.

In questo caso, è stata proposta una stratigrafia costituita da uno strato inferiore di base (tout-venant bitumato), poggiante sul sottofondo, per uno spessore di 8 cm e uno strato superficiale d’usura con spessore di 4 cm.

Dopo la demolizione degli strati esistenti per uno spessore di 12 cm tramite fresatura a freddo, si esegue dapprima il rifacimento dello strato di base (tout-venant bitumato) in conglomerato bituminoso e successivamente si realizza lo strato di usura in c.b., compreso l’impiego di attivanti l’adesione bitume-aggregato, stesa e costipamento in spessori finiti compressi. 

Conclusioni e valutazioni finali

Tutto ciò considerato, è opportuno sottolineare come, mediante il criterio della priorizzazione degli interventi, si sia data precedenza ai tratti stradali maggiormente ammalorati, che sono stati individuati mediante l’ispezione visiva e il conseguente calcolo degli indici di stato della pavimentazione.

In tal modo, le risorse economiche avanzate potranno essere impiegate, all’occorrenza, per effettuare interventi di manutenzione meno urgenti o futuri.

In primo luogo, è stato osservato come un intervento per tempo sui difetti rilevati attraverso una manutenzione preventiva porti ad un risparmio economico notevole mantenendo sempre livelli elevati degli standard prestazionali.

analisi dei dissesti

  • analisi dei dissesti
    10 provincia bg
    10. La stratigrafia della proposta di intervento 1
  • analisi dei dissesti
    11 provincia bg
    11. La stratigrafia della proposta di intervento 2
  • analisi dei dissesti
    12 provincia bg
    12. La stratigrafia della proposta di intervento 3

In secondo luogo, è stato osservato come la progettazione di interventi di risanamento adeguato alle esigenze di ogni singolo tratto stradale permetta di innalzare maggiormente i livelli di sicurezza. Bisogna quindi procedere con una programmazione degli interventi in base alle priorità rilevate dopo aver definito e quantificato le criticità esistenti.

Concludendo, va ricordato che il lavorare sempre “a regola d’arte”, in tutti i settori e a tutti i livelli della progettazione, è l’ingrediente principale per ottenere un risultato eccellente relativamente alle caratteristiche di sicurezza e comfort della strada, consentendo, come è stato più volte sottolineato, un’economicità a lungo termine e un’efficace gestione della manutenzione.

Bibliografia

[1]. R. Galizia – Tesi di Laurea Magistrale: “Analisi dei dissesti stradali mediante ispezione visiva al fine della programmazione di interventi manutentivi: il caso studio di una strada provinciale”, Politecnico di Milano, A.A. 2019-2020.

[2]. Regione Lombardia – “Catalogo dei dissesti delle pavimentazioni stradali”, allegato B, 2005.

[3]. Regione Lombardia – “Catalogo degli interventi di manutenzione sulle pavimentazioni stradali”, allegato C, 2005.

[4]. Regione Lombardia – “Criteri per lo sviluppo dei sistemi di gestione della manutenzione delle pavimentazioni stradali”, allegato D, Linee Guida, 2005.

[5]. Normativa Svizzera SNV 640925, Aprile 1997.

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