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Pavimentazione e Materiali Stradali e Aeroportuali
Pavements and Materials for highways and airports
Francesco Canestrari

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 6
Ore 48
Periodo I
Lingua ITA

Prerequisiti
Nessuno

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base e avanzate per la caratterizzazione del comportamento meccanico (ad esempio visco-elastico) dei materiali da costruzione usati nelle pavimentazioni stradali ed aeroportuali. Si pone inoltre l’obbiettivo di approfondire gli aspetti teorici e metodologici finalizzati al dimensionamento delle suddette pavimentazioni.
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
L’insegnamento permetterà allo studente di acquisire una specifica e qualificata competenza sull’analisi e lo studio dei materiali e dei sistemi strutturali nell’ambito delle costruzioni stradali ed aeroportuali. L’apprendimento delle conoscenze e delle capacità tecniche vengono acquisite attraverso lezioni frontali comprensive di esercitazioni in aula.
COMPETENZE TRASVERSALI:
Le capacità tecniche ed analitiche acquisite dallo studente permetteranno di approfondire la conoscenza delle scienze applicate e delle tecnologie dei processi produttivi tipici delle opere civili favorendo nel contempo il miglioramento delle capacità decisionali e comunicative nell’ambito di un processo di analisi affrontato durante le attività di esercitazione.

Programma
Reologia dei materiali bituminosi: elasticità e plasticità dei materiali solidi, viscosità dei materiali solidi e liquidi. Viscoelasticità lineare: comportamento meccanico del materiale viscoelastico, principio di sovrapposizione di Boltzmann, prova di creep e di rilassamento, modulo di deformazione e di rilassamento. Modelli reologici lineari: modello di Maxwell, modello di Kelvin-Voight, spettro del tempo di rilassamento e del tempo di ritardo, modulo complesso e deformabilità complessa. Misure meccaniche dinamiche: modulo complesso e dissipazione, parametri viscoelastici in funzione della frequenza (standard linear solid). Meccanismi molecolari: principio di sovrapposizione tempo-temperatura, equazione di Arrhenius e modello WLF, curve maestre. Cenni sulla plasticità dei materiali. Comportamento plastico e viscoplastico. Elementi di meccanica del Danno. Strategic Highway Research Program (SHRP): apparecchiature e metodologie di prova, criteri di analisi, modelli interpretativi e normative. Classificazione reologica dei bitumi stradali basata sul Performance Grade (PG). Chimica del bitume. Bitumi modificati tramite polimeri. Proprietà meccaniche dei conglomerati bituminosi. Determinazione sperimentale delle caratteristiche tenso-deformative dei conglomerati bituminosi. Resistenza alla fatica e all'accumulo delle deformazioni permanenti delle sovrastrutture stradali. Metodi razionali per il dimensionamento delle pavimentazioni stradali e aeroportuali. Trasferimento del modello del multi-strato elastico all'analisi strutturale di pavimentazioni flessibili. Corretta identificazione delle condizioni di carico (analisi del traffico e delle condizioni climatiche). Modelli di degrado: assegnazione delle adeguate proprietà meccaniche ai materiali cositutenti ciascuno strato del pacchetto strutturale in funzione delle caratteristiche intrinseche e delle condizioni di carico. Calcolo dello stato tenso-deformativo di materiali bituminosi tempo e termo dipendenti in base alle sollecitazioni imposte. Analisi di pavimentazioni con comportamento bi-fase dovuto alla presenza di strati con materiale legato a cemento. Accumulo lineare del danno: legge di Miner. Criteri di verifica a fatica e ormaiamento del pacchetto strutturale di pavimentazioni flessibili.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
La valutazione avviene tramite esame orale durante il quale è prevista la discussione dei temi trattati a lezione riguardanti il comportamento meccanico (teorico e sperimentale) dei materiali bituminosi e l'applicazione di tali nozioni al calcolo razionale delle pavimentazioni stradali e aeroportuali.

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento, lo studente deve dimostrare di aver ben compreso i concetti esposti a lezione e di aver acquisito i fondamenti teorici ed applicativi della meccanica dei materiali bituminosi, le procedure di misurazione delle grandezze più rappresentative, oltre alle leggi che ne governano i criteri di rottura da applicare ai fini del calcolo razionale delle pavimentazioni modellate come multistrato elastico.

CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Durante le prove d'esame si valuta la comprensione da parte dello studente dei fondamenti teorico-sperimentali alla base degli argomenti trattati e la capacità di utilizzare correttamente apparecchiature, modelli e tecnologie adottati in campo ingegneristico per la caratterizzazione dei materiali bituminosi, oltre agli strumenti necessari per il calcolo razionale delle pavimentazioni.

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
Il voto finale è attribuito in trentesimi. Al fine del superamento dell'esame con votazione minima (18/30), lo studente deve possedere il bagaglio completo delle conoscenze. Ulteriore punteggio sarà attribuito in base alla padronanza delle abilità generali e specifiche. La valutazione massima (30/30) è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita degli argomenti trattati a lezione. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima, saranno in grado di esibire una spiccata padronanza della materia e brillantezza nella esposizione orale.

Testi consigliati
Santagata, Bocci, Canestrari, Cardone, Ferrotti, Graziani, Virgili, et al. “Strade - Teoria e Tecnica delle Costruzioni Stradali“, Ed. Pearson. Slides disponibili sul sito docente alla voce “Allegati - download“ (scaricabili tramite password fornita dal docente).

Corsi di laurea

• Ingegneria Civile (Corso di Laurea Magistrale (DM 270/04))