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Tesi etd-01312020-112746


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
RUSSO, LUCA
URN
etd-01312020-112746
Title
Analisi dei parametri funzionali e strutturali nell'implementazione di un PMS stradale
Struttura
INGEGNERIA DELL'ENERGIA, DEI SISTEMI, DEL TERRITORIO E DELLE COSTRUZIONI
Corso di studi
INGEGNERIA IDRAULICA, DEI TRASPORTI E DEL TERRITORIO
Supervisors
relatore Prof. Marradi, Alessandro
relatore Ing. Rossi, Matteo
Parole chiave
  • funzionale
  • strutturale
  • degrado
  • management
  • manutenzione
  • stradale
  • PMS
Data inizio appello
24/02/2020;
Consultabilità
Secretata d'ufficio
Data di rilascio
24/02/2090
Riassunto analitico
Il presente lavoro di tesi si pone come obiettivo la valutazione dei dati strutturali nella realizzazione di un Piano di gestione delle pavimentazioni. Per fare ciò sono stati utilizzati differenti approcci in fase di elaborazione, partendo da un PMS basato solo su dati funzionali (Pavement Condition Index, International Roughness Index e Rut Depth) e confrontandolo con Piani che prendono in considerazione anche i parametri strutturali della pavimentazione.
Per fare ciò si è utilizzato il software Pavement and Economic Rating System (PERS), sviluppato da Dynatest®, combinazione di uno strumento analitico per l’analisi dei costi del ciclo di vita della pavimentazione e sistema di pianificazione della manutenzione basato sull’ottimizzazione del budget. Come input il software richiede informazioni relative alla sezione stradale (Section Data), impostazioni dei parametri (materiali, alternative di intervento, modelli prestazionali, ecc.) e una serie di impostazioni generali, come le categorie di traffico. I Section Data includono una cronologia dei dati delle condizioni misurate quali moduli, parametri funzionali, informazioni sul traffico e dati geometrici.
L’assenza di dati strutturali, programmate nel periodo successivo in cui è stata realizzato questo lavoro di tesi, ha comportato il dover introdurre ipotesi semplificative per poter ovviare al problema, sfruttando normative nazionali e internazionali.
Inoltre, in riferimento al Piano con dati funzionali, si è voluto approfondire lo studio in merito alle logiche di intervento in relazione alle diverse soglie di criticità fissate per ciascun parametro funzionale.

I primi capitoli della tesi introducono la manutenzione stradale in un’ottica di programmazione per una migliore allocazione delle risorse disponibili, permettendo un uso più corretto e razionale in relazione ad una sempre minore capacità di spese degli Enti gestori. Inoltre, vengono presentati alcuni casi di Piani di gestione della manutenzione nel mondo e un cenno sull’attuale situazione italiana.
Successivamente vengono illustrate le caratteristiche funzionali e strutturali che caratterizzano le pavimentazioni stradali, le metodologie di rilievo e i software utilizzati per la raccolta, l’elaborazione e l’analisi dei dati raccolti.
Il capitolo 7 riguarda il caso di studio affrontato: l’implementazione di un PMS stradale per 109 km circa di strade del Comune di Roma. Attraverso una modellazione della pavimentazione e delle sue caratteristiche, l’introduzione dei dati di traffico forniti dall’amministrazione e la definizione degli interventi di manutenzione, si è potuto procedere all’elaborazione di molteplici scenari.
Il lavoro può essere distinto in due parti, nella prima studiando la logica dei PMS che si basa esclusivamente su parametri funzionali, nella seconda valutando l’influenza che hanno i dati strutturali nella realizzazione di un Piano di gestione delle pavimentazioni.

Nella prima parte si è innanzitutto definito un Piano che è stato definito Base, in riferimento ai valori di Trigger e Critical definito come soglie per ciascun parametro funzionale. Fissata la soluzione di riferimento, si è voluto modificare i valori di Trigger e Critical, inizialmente variando il valore di un singolo parametro, successivamente differenziando il valore tutti i parametri funzionali.
Aumentare il valore di Critical di IRI e Rut Depth e abbassando quello di PCI (ricordiamo che questo parametro varia da 100, qualità eccellente, a 0, pavimentazione distrutta) assume il significato di diminuzione di severità nei confronti del parametro, permettendo quindi un ulteriore decadimento della pavimentazione e rimandando l’intervento.
Al contrario, diminuendo il valore di Critical di IRI e Rut Depth e alzando quello di PCI, si ha un aumento di severità nei riguardi del parametro, programmando di intervenire prima del progressivo decadimento della caratteristica funzionale.

Nella seconda parte si va a realizzare PMS con dati funzionali e dati strutturali. Non disponendo dei dati strutturali, si è andati a definire strati, spessori e moduli. A parità di caratteristiche per strati in conglomerato bituminoso e fondazione, sono stati ipotizzati tre scenari:
Scenario 1, in cui il sottofondo è di scarsa qualità e presenta un modulo elastico pari a 30 MPa,
Scenario 2, in cui il sottofondo è di media qualità e ha un modulo elastico pari a 90 MPa,
Scenario 3, in cui il sottofondo è di buona qualità di modulo elastico pari a 150 MPa.
Quindi si è valutato le differenze tra i tre differenti scenari di sottofondo e si sono confrontati con un PMS realizzato con dati solo funzionali.

Tra le criticità riscontrate nella realizzazione di un PMS basandosi solo su dati funzionali abbiamo:
La definizione di curve di decadimento che possano descrivere in modo corretto il comportamento nel tempo della pavimentazione,
La definizione di curve di decadimento per ciascuna sezione, differenziandole in relazione alle caratteristiche quali la tipologia di strada e il traffico,
Il non tener conto del problema strutturale, ignorando segnali di allarme quali la presenza di ammaloramenti dovuti a carenze strutturali (ad esempio le fessurazioni a pelle di coccodrillo).

Per ovviare all’assenza di curve di decadimento si è fatto uso di quelle fornite dalla letteratura tecnica e da precedenti esperienze lavorative, non differenziandole tra le sezioni. È stato inoltre introdotto un elemento soggettivo quali la vita utile dell’intervento di rifacimento dello strato di usura. Questa scelta trova giustificazione nell’assenza di dati storici che permettano una calibrazione del comportamento della pavimentazione, anche se ciò può portare alla programmazione di interventi in sezione dove la manutenzione non sarebbe necessaria.

Confrontando il Piano con dati funzionali con Piani che dispongono di dati funzionali e strutturali, è evidente come ignorare il comportamento strutturale della pavimentazione possa condurre ad una non corretta pianificazione della manutenzione, influendo in modo non prevedibile sul decadimento delle caratteristiche. Infatti, la presenza di carenze strutturali può portare alla errata definizione di curve di decadimento, riducendo l’attendibilità della programmazione.

Per una corretta realizzazione di un Pavement Management System si deve quindi prevedere una prima fase con la creazione di un database attraverso la periodica ispezione delle pavimentazioni, definendo una procedura di acquisizione oggettiva e ripetibile, al fine di valutarne le caratteristiche funzionali. L’impiego di apparecchiature ad alto rendimento è un sicuro vantaggio in questo senso. Attraverso uno storico di dati è possibile la definizione di curve di decadimento certe per ciascuna sezione. In questa fase non si può prescindere dalla valutazione delle caratteristiche strutturali, al fine di rilevare la presenza di eventuali carenze. Questa fase di programmazione può quindi prevedere una serie di interventi su gli strati profondi della pavimentazione.
Risolte le deficienze strutturali, si può pensare ad una seconda fase, con la realizzazione di un Piano di gestione della manutenzione basato su dati funzionali ciclicamente acquisiti, prevedendo comunque un ritorno periodico per valutare la portanza con minore apprensione.
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