Buche pericolose, strade chiuse al traffico e crolli. Le problematiche delle nostre strade emerse negli ultimi mesi hanno nuovamente evidenziato la mancanza di adeguati controlli e verifiche sia per quanto riguarda la manutenzione ordinaria che straordinaria. Ad oggi in Italia non si procede in modo strutturato verso una gestione complessiva dei problemi, in particolare per quanto riguarda le pavimentazioni stradali.
Uno strumento per testare le pavimentazioni stradali in tempi rapidi e ottenere informazioni preziose riguardo alla scelta dei materiali, alla progettazione di nuove strutture e alle strategie di manutenzione ci arriva dall’America: si tratta del programma di Accelerated Pavement Testing (APT) lanciato al Virginia Tech Transportation Institute (VTTI) e consiste in una struttura di test in scala reale per pavimentazioni.
A condurre la ricerca all’interno dell’università è il Center for Sustainable Transportation Infrastructure (CSTI), che in particolare considera gli impatti di carattere ambientale, sulla sicurezza ed economici, con l’obiettivo di migliorare la gestione degli asset stradali.
Il programma è stato lanciato a novembre del 2015 in cooperazione con il Dipartimento dei Trasporti dello Stato della Virginia che ha particolare interesse nel velocizzare la fase di test delle pavimentazioni e valutare in brevi archi temporali il comportamento delle diverse miscele all’impatto del traffico stradale.
La partnership con l’università mira quindi a trovare soluzioni più strategiche e convenienti per testare nuovi materiali, dal momento che conoscere approfonditamente il ciclo di vita di una pavimentazione è indispensabile per poterne prevedere le corrette strategie manutentive e tecniche di riabilitazione.
Accelerated Pavement Testing
Il cuore del programma, avviato presso l’università americana con sede a Blacksburg (Virginia, USA), è l’Heavy Vehicle Simulator (HVS), un dispositivo che applica in modo controllato una ruota di carico sulla pavimentazione e permette di simulare in pochi mesi il comportamento e il deterioramento a cui una pavimentazione andrebbe incontro in anni dall’apertura al traffico. Utilizzato congiuntamente ad un’apposita strumentazione e ad un sistema di acquisizione dati, l’Heavy Vehicle Simulator consente di misurare le risposte meccaniche della pavimentazione in condizioni climatiche controllate.
Il centro di ricerca dispone di sei differenti corsie di test che permettono di condurre la ricerca in molteplici aspetti dello studio delle pavimentazioni, in termini di funzioni e caratteristiche. All’interno della pavimentazione sono inseriti in diverse posizioni e profondità strumenti di misura come estensimetri, celle di pressione e termocoppie.
Grazie all’Accelerated Pavement Testing è possibile comprendere il comportamento dei diversi tipi di materiali impiegati e di evidenziare le debolezze delle pratiche di costruzione correnti. Permette inoltre di valutare nuovi materiali e nuove miscele, come quelle modificate con polimeri o le miscele ottenute tramite riciclaggio di pavimentazioni vecchie. Modellando il deterioramento dovuto al traffico produce infatti informazioni relative alle performance dei materiali prima che questi vengano effettivamente impiegati sulle strade.
All’interno del panorama dei test sulle pavimentazioni, l’APT può essere collocato a metà strada tra i test di laboratorio e il monitoraggio a lungo termine. In genere, per ottenere informazioni e risultati i test di laboratorio necessitano di un tempo quantificabile in settimane, mentre il monitoraggio a lungo termine richiede anni. Questa soluzione di test fornisce risultati nell’arco di alcuni mesi, garantendo analisi più affidabili rispetto ai test di laboratorio e necessitando di tempi e costi inferiori del monitoraggio.
L’Heavy Vehicle Simulator si pone come alternativa rispetto alle piste di test con traffico effettivo. Le piste di prova sono circuiti di forma circolare o ovale in cui i mezzi di test (manovrati o senza pilota) applicano carichi sulla pavimentazione, che può essere suddivisa in molteplici sezioni per esaminare diversi aspetti delle prestazioni del pavimento.
Il programma in corso al VTTI, che utilizza l’HVS, si pone il raggiungimento di diversi obiettivi sperimentali, differenziati per ciascuna delle corsie di test:
- Le prime due corsie sono state costruite con uno strato di base ottenuto tramite riciclaggio a freddo e con uno strato superficiale di conglomerato bituminoso di diverso spessore, per determinare quanto questo influisca sulle prestazioni complessive;
- Le corsie 3 e 4 sono caratterizzate dall’impiego di particolari miscele progettate con un basso numero di giri per la compattazione. Questa ricerca mira a verificare quanto le resistenze a fessurazione e ormaiamento siano influenzate dalla maggiore quantità di bitume della miscela;
- Le corsie 5 e 6 sono progettate per analizzare il fenomeno della fessurazione di richiamo, che si verifica quando uno strato di conglomerato bituminoso viene sovrapposto a lastre di calcestruzzo fessurate o giuntate.
Heavy Vehicle Simulator
L’HVS alloggiato al VTTI è uno dei sei presenti negli Stati Uniti. Si tratta di una macchina automatizzata attiva 24 ore al giorno su 7 giorni settimanali, con brevi interruzioni dovute alla manutenzione ordinaria. E’ stato sviluppato da Dynatest ed è costituito da una struttura mobile di 54 tonnellate. Questo macchinario è stato pensato per essere spostato con facilità tra i vari siti di test e dispone di due rimorchi commerciali standard e di una trave principale che permettono all’unità di essere trasportata in due sezioni. Lo spostamento e il sollevamento dei carichi, che possono essere costituiti da ruote singole o gemellate di un mezzo pesante o di un aereo, sono resi possibili da un sistema idraulico.
Le ruote di carico vengono mosse avanti e indietro su un tratto di pavimentazione di lunghezza pari a 6 metri. La sezione può essere sottoposta a carico unidirezionale o bidirezionale; il secondo può massimizzare la produttività ma, allo stesso tempo, non simulare correttamente il traffico stradale effettivo. Di seguito vengono elencate le caratteristiche principali del macchinario:
- Livelli di carico compresi tra 30 e 100 kN;
- Velocità massima pari a 12.8 km/h;
- Protezione dalle condizioni atmosferiche tramite pareti poste su tutti i lati;
- Temperatura interna mantenuta pari a 40° C.
Conclusioni
Questa tipologia di test, non presente in alcun centro universitario italiano, costituisce uno strumento estremamente utile per le amministrazioni. Le informazioni ottenibili tramite APT permetterebbero una corretta e tempestiva programmazione degli interventi di manutenzione delle nostre strade grazie alla conoscenza dei tempi di deterioramento. Inoltre consentirebbero di scegliere materiali che minimizzino i costi lungo l’intero ciclo di vita dell’infrastruttura tenendo in considerazione non solo la messa in opera ma anche gli interventi manutentivi successivi spesso trascurati.
Fabrizio Meroni, Dottorando in Ingegneria Civile, Virginia Tech
