Prove su rilevati

La portanza

Il parametro che caratterizza il sottofondo delle sovrastrutture stradali ed aeroportuali è la portanza, cioè il massimo carico sopportabile, ovvero quello che in determinate condizioni realizza un prestabilito cedimento. È possibile, al fine di valutare la portanza, sottoporre il sottofondo a svariate prove, di carattere sia statico che dinamico. Tra le prime annoveriamo, le prove di carico su piastra, il deflettometro di Benkelmann e la prova C.B.R.; per quanto, invece, riguarda le prove dinamiche ricordiamo il deflettometro a massa battente, comunemente chiamato F.W.D.

Prove di carico con piastra (C.N.R. 46/92)

Tramite tale prova è possibile determinare il modulo elastico statico, il modulo di deformazione risultante (sott.+fondazione), nonché il grado di costipamento dell'ammasso.

La risposta del terreno può valutarsi con diverse metodologie, utilizzando o il Modello di semispazio omogeneo ed isotropo di Boussinesq o quello di letto di molle di Winkler.

I cedimenti vengono letti attraverso trasduttori di spostamento disposti solitamente in numero di 3 a 120°, in stazione su opportuna trave porta micrometri di adeguata rigidezza flessionale.

Dalle letture effettuate in situ viene ricavato il diagramma carico-cedimento del terreno oggetto di prova e si ricavano le seguenti grandezze caratteristiche:

Il modulo di compressibilità M_e [MPa] si determina secondo la norma svizzera VSS-SNS 670317 - CNR, B.U. 146 del 14/12/1992, la quale fornisce la seguente relazione:

• f₀ = fattore di forma della piastra (pari ad 1 per piastra circolare);
• D = diametro della piastra;
• Δp = incremento di carico trasmesso dalla piastra al terreno;
• Δs = cedimento della superficie caricata.

In base alla norma CNR 146/92, il modulo di deformazione viene determinato nell'intervallo di carico compreso tra 0.15 e 0.25 MPa.

Il modulo di reazione sottogrado, K_s [kN/m³], è determinato mediante l’espressione seguente:

• Δp = incremento di carico trasmesso dalla piastra al terreno, pari a 0.7 MPa;
• Δs = cedimento della superficie caricata, corrispondente al carico di 0.7 MPa.

Deflettometro di Benkelmann

Permette di determinare le deflessioni di un punto direttamente soggetto al carico, di una sovrastruttura flessibile o di un sottofondo. La deflessione non è altro che la deformazione verticale temporanea della superficie per effetto dell’applicazione del carico.

L’apparecchiatura è costituta da due travi, una fissa ed una mobile collegate da una cerniera. Ad una estremità della trave mobile è collegato un pattino in gomma appoggiato sulla pavimentazione, all’altra un comparatore, sul quale si leggono gli spostamenti amplificati.

La restituzione della prova comprende la determinazione del bacino di deflessione cui è soggetta la superficie oggetto di prova.

Modulo elastico dinamico

Può ricavarsi o mediante una prova triassiale dinamica su un provino, con cicli continui di carico e scarico oppure mediante il deflettometro a massa battente FWD (ovvero HWD in base al carico impulsivo a applicare). Tale apparecchiatura è costituita da un carrello su cui è disposta una massa nota e da una barra strumentata con geofoni, la quale viene poggiata sul terreno al momento della prova per misurare le deformazioni. Si ipotizza che gli strati siano omogenei ed indefiniti e che lo stato tensionale e deformativo sia di tipo polare.

Tali misure di deflessione permettono di determinare il bacino di deflessione e le deformazioni lungo una generatrice, al fine di ricavare il modulo elastico dinamico degli strati indagati.

È quindi possibile mettere in relazione il modulo elastico dinamico con il modulo di deformazione, ricavato con le prove di carico su piastra (PLT), utilizzando la relazione:

Me = 1.9 ÷ 2.1 Edin