Analisi sperimentale dei materiali della sovrastruttura stradale attraverso il metodo agli Elementi Distinti Particellari

Abstract

L’approccio tradizionale alla modellazione numerica dei materiali, basato su uno studio macroscopico della risposta meccanica attraverso modelli costitutivi basati sul continuo, non tiene conto della natura eterogenea della materia. In ambito stradale, e più in generale, nell’ambito dell’ingegneria civile, si osserva tuttavia come il comportamento meccanico dei materiali utilizzati sia spesso fortemente influenzato dalla mutua interazione tra le fasi eterogenee che lo costituiscono. Risulta pertanto auspicabile il ricorso ad uno strumento che sia in grado di considerare il carattere discreto della materia, rappresentando i materiali in esame attraverso una struttura associabile a quella reale. La presente dissertazione fornisce un contributo per lo studio dei materiali della sovrastruttura stradale attraverso il codice di calcolo DEM (Distint Element Method) in grado di considerare la peculiare configurazione della materia, data dalla presenza di una matrice litica, caratterizzata da un determinato assortimento granulometrico, e di un legante. La ricerca è stata condotta affiancando una robusta fase sperimentale a indagini di natura prettamente numerica condotte attraverso il software commerciale PFC2D della Itasca Software e finalizzate a raggiungere un soddisfacente grado di rispondenza ai risultati sperimentali attraverso un’opportuna procedura di back analisys. In particolare, la ricerca svolta ha analizzato tre diverse tipologie di materiali utilizzato in ambito stradale, ovvero materiali granulari non legati, con applicazione alle terre e a misti granulari stabilizzati, materiali legati con legante bituminoso, con applicazione al conglomerato bituminoso confezionato con leganti naturali e modificati ed infine materiali legati con legante cementizio, sottoforma di masselli autobloccanti per pavimentazioni pedonali. In ultimo l’attenzione è stata focalizzata sull’intera sovrastruttura stradale, analizzando nel dettaglio l’interazione tra gli apparati radicali arborei e gli elementi della sede stradale, argomento non ancora approfondito, ma di particolare attualità per quanto riguarda l’organizzazione degli spazi urbani e la sempre crescente attenzione alla disposizione del verde. Sulla base di un accurato rilievo visivo dei dissesti legati allo sviluppo radicale arboreo, sono state studiate diverse configurazioni, rappresentative di altrettante situazioni reali, costituendo un solido riferimento per una prima modellazione del fenomeno ed evidenziando l’utilità del metodo DEM, non solo come analisi di complemento, ma in alcuni ambiti, come uno strumento privilegiato per la descrizione dei fenomeni reali non ancora del tutto compresi.