Condividi, , Google Plus, LinkedIn,

Stampa

Pubblicato in:

Georadar: le proprietà meccaniche della sovrastruttura stradale

Un modello semi-empirico di previsione delle proprietà meccaniche della sovrastruttura di una pavimentazione flessibile per mezzo di indagini non distruttive condotte tramite strumentazione georadar

Righe e colonne di tale griglia disegnano quindi un intreccio regolare di tracce longitudinali e trasversali lungo le quali sono state effettuate delle scansioni georadar con il sistema multifrequenza RIS 99-MF, prodotto da IDS Ingegneria dei Sistemi SpA, dotato di due antenne a contatto con frequenze centrali di investigazione pari a 600 MHz e 1.600 MHz, in configurazione monostatica e bistatica.

Il segnale è stato acquisito nel dominio del tempo, e attraverso una successiva fase di post-processing, è stato possibile associare un segnale radar di riferimento ad ogni punto della griglia, risultato della media dei segnali ricevuti in un intorno di ±0,20 m da ciascun nodo. Assegnando dunque alla velocità di propagazione dell’onda elettromagnetica un valore costante di propagazione nel mezzo pari a 10 cm/ns, è stato possibile passare dal dominio del tempo a quello delle profondità z, e quindi realizzare una matrice tridimensionale di ampiezze Ax,y,z.

L’utilizzo del LFWD ha permesso inoltre di associare un valore di modulo elastico misurato ad ognuno degli 836 nodi mediante deflettometro Prima 100, prodotto e commercializzato dalla Compagnia danese Carl Bro Pavement Consultants Kolding.

La configurazione di prova ha previsto l’utilizzo di un maglio battente di 10 kg e una piastra metallica di raggio 100 mm. La procedura di misura LFWD si è svolta seguendo sei battute per ogni punto indagato, in modo da ottenere un valore di modulo di elasticità statisticamente consistente.

La validazione del modello e la sintesi dei principali risultati

Il modello è stato infine validato selezionando nuovamente in maniera casuale altri 24 punti della griglia, verificandone la capacità di riprodurre i valori osservati sul campo. Tale processo ha prodotto risultati molto promettenti. È stato infatti calcolato un valore del coefficiente di determinazione R2 di 0,87. Interpolando i risultati ottenuti dal modello e quelli misurati sul campo è stato possibile generare delle mappe spaziali di EPRED ed EOSS al fine di consentire un confronto visivo tra la distribuzione dei dati misurati e di quelli predetti. Dal confronto tra queste due mappe, è ben visibile una buona stima da parte del modello, in particolar modo nell’area compresa tra le seguenti coordinate: 27,6 m < x < 29,6 m e 1,2 m < y < 2,0 m, per valori di E 2.600 MPa. Quest’area corrisponde ad una zona interessata da precedenti interventi di ripavimentazione, chiaramente visibili a seguito un’ispezione visiva del sito.

Analogamente, un’altra buona corrispondenza è osservabile lungo la linea centrale dell’area investigata, in senso longitudinale, delimitata dalla zona compresa tra 2,4 m < x < 22,4 m. In questa fascia, i valori medio-alti di modulo elastico (1.300÷1.900 MPa) possono essere ragionevolmente collegati alle operazioni di costipamento, più efficaci lungo la direttrice longitudinale e nella zona centrale della sezione trasversale della strada.

Conclusioni

In questo articolo viene presentato un modello semi-empirico di previsione delle proprietà meccaniche della sovrastruttura di una pavimentazione flessibile per mezzo di indagini non distruttive condotte tramite strumentazione georadar. A questo scopo, un campo prova di dimensioni 4×30 m è stato investigato conducendo prove radar e deflettometriche su una griglia a maglia quadrata di 836 nodi, distanziati 0,40 m ciascuno l’uno dall’altro. La calibrazione del modello è stata effettuata mettendo in relazione le misure deflettometriche ottenute tramite impiego di LFWD e le misure delle ampiezze dei segnali radar su 24 punti selezionati in maniera casuale all’interno della griglia, e minimizzando gli errori tra il valore di modulo elastico osservato con LFWD e quello predetto da modello.

La validazione del modello è avvenuta selezionando casualmente ulteriori 24 nodi, restituendo un valore del coefficiente di determinazione R2 pari a 0,87, ed una generale buona attendibilità del modello proposto nel predire la resistenza meccanica della pavimentazione, anche in presenza di oscillazioni locali dei valori di modulo elastico.

Nonostante alcune discrepanze di interpretazione dei valori di modulo elastico da modello, che necessita tuttavia di ulteriori approfondimenti, l’approccio utilizzato mostra ottime prospettive nel raggiungimento di un’efficace e affidabile valutazione delle proprietà meccaniche delle pavimentazioni flessibili attraverso ispezioni georadar.

Studi futuri possono essere indirizzati alla calibrazione di un modello che consideri le diverse velocità di propagazione del segnale nei vari strati del pacchetto di pavimentazione, capace di interpretare in maniera più complessa la configurazione tipicamente multistrato di una pavimentazione.

Ringraziamenti

Gli Autori desiderano ringraziare la COST Action TU1208 “Civil Engineering Applications of Ground Penetrating Radar”, nell’ambito della quale sono state sviluppate parte delle attività di ricerca discusse nel presente studio; IDS SpA per la collaborazione e assistenza tecnica; il Sig. Spartaco Cera, Tecnico del Laboratorio dell’Università di Roma Tre, per l’attività svolta sul sito sperimentale.

Condividi, , Google Plus, LinkedIn,