Le pavimentazioni stradali: Quaderno tecnico 17 ANAS (V. 5)
ANAS 2019
Prontuario per la progettazione, esecuzione e collaudo dei lavori sul piano viabile
(facente parte di: QUADERNI TECNICI per la salvaguardia delle infrastrutture Volume V)
Con il termine pavimentazione stradale si indica sinteticamente la sovrastruttura interessata dal moto dei veicoli, atta a garantire nel tempo la transitabilità del traffico veicolare in condizioni di comfort e sicurezza. Essa deve ripartire sul terreno (i.e. sottofondo) le azioni statiche e dinamiche dei mezzi di trasporto, fornire una superficie di rotolamento regolare e poco deformabile, proteggere il terreno sottostante dagli agenti atmosferici. Deve pertanto assolvere sia requisiti strutturali che funzionali.
I requisiti strutturali comprendono la portanza (capacità di sopportare i carichi veicolari) e la durabilità (resistenza ai fenomeni di degrado) e sono principalmente funzione dalla tipologia di sovrastruttura (i.e. spessore e materiali). Quelli funzionali, direttamente dipendenti dall’interazione pneumatico-pavimentazione e strettamente connessi a comfort e sicurezza di guida, includono regolarità del piano viabile e aderenza pneumatico-piano di rotolamento.
In tal senso, le caratteristiche più importanti per una struttura stradale possono essere riassunte nei seguenti punti:
- elevata capacità portante;
- buona stabilità;
- bassa permeabilità all'acqua;
- rispetto della plano-altimetria di progetto;
- buone caratteristiche di micro e macrotessitura;
- vita utile estesa.
Tradizionalmente la pavimentazione stradale è costituita da più strati sovrapposti realizzati con materiali differenti. Ciascuno strato assolve funzioni specifiche e presenta pertanto caratteristiche peculiari, che possono differire sia in ragione della tipologia costruttiva della sovrastruttura stradale, che in funzione delle sollecitazioni (di traffico e ambientali) cui la stessa si prevede sarà soggetta nell’arco della propria vita utile.
Sulla base di qualità/caratteristiche dei materiali costituenti e dello spessore degli strati, si distinguono generalmente tre macro-tipologie costruttive di pavimentazioni: flessibili, semi-rigide e rigide (Figura 2.1).
La diversa combinazione degli strati e la scelta dei materiali costituenti comporta una differente distribuzione dei carichi al terreno di sottofondo e, conseguentemente, un diverso comportamento in esercizio.
In generale, risalendo da quote più profonde verso la superficie, si possono individuare i seguenti strati di qualità via, via crescente:
- sottofondo;
- fondazione;
- base;
- binder;
- usura.
Figura 2.1. Composizione stratigrafica delle possibili tipologie di pavimentazione
Nello specifico, le pavimentazioni rigide sono costituite da una lastra superficiale in calcestruzzo che poggia al di sopra di uno strato di base in misto cementato e uno strato di fondazione in misto granulare. La maggior parte delle sollecitazioni è sopportata dalla piastra in calcestruzzo.
Questo tipo di pavimentazione viene impiegata laddove si dispone di sottofondo con scarse caratteristiche meccaniche, dove si devono fronteggiare condizioni climatiche molto severe e/o dove si hanno carichi di traffico molto elevati e prolungati (e.g. piazzali di stazionamento aeroportuali, piazzali di stoccaggio container negli interporti).
Negli ultimi anni è stata posta particolare attenzione alle pavimentazioni rigide per l’impiego in galleria al fine di garantire maggiore visibilità in virtù di una superficie del piano viabile più chiara e quindi maggiormente riflettente, in grado al contempo di ridurre il rischio di infiammabilità in caso di incendi.
Le pavimentazioni flessibili, che costituiscono la stragrande maggioranza della rete viaria urbana ed extraurbana, sono invece costituite da uno strato di usura superficiale in conglomerato bituminoso che si appoggia su uno strato di collegamento (i.e. binder) e uno strato di base, anch’essi in conglomerato bituminoso. Il pacchetto strutturale è completato da uno strato di fondazione in misto granulare (stabilizzato o non) che trasferisce i carichi al sottofondo.
Questo tipo di pavimentazione, a differenza di quelle rigide, permette una più graduale distribuzione del carico al piano di sottofondo attraverso il sistema stratificato. Come suggerisce la definizione stessa di questa tipologia di sovrastruttura, il meccanismo di resistenza è basato sul concetto di flessibilità.
Affinché la pavimentazione possa resistere efficacemente ai carichi senza deformarsi né fessurarsi, la sovrastruttura deve essere in grado di flettersi efficacemente a seguito dell’applicazione dei carichi di traffico senza superare la resistenza a trazione nella zona di massima tensione (base degli strati legati). Per esemplificare il concetto, si può assumere un principio di funzionamento similare a quello degli aerei in fase di decollo o atterraggio.
Come mostrato in Figura 2.2 le ali dei velivoli sono progettate in maniera tale da potersi flettere significativamente durante l’accelerazione così da poter resistere senza rompersi alla pressione subita.
Ciò implica anche che gli strati della pavimentazione siano progettati in modo tale da non avere differenze di rigidezza, e quindi flessibilità, tra loro eccessive. Deve esistere una progressiva variazione di rigidezza tra gli strati della pavimentazione affinché la stessa possa rispondere come un corpo unico alle sollecitazioni ed evitare una risposta indipendente di ciascuno strato che comporterebbe una resistenza complessiva nettamente inferiore...
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