Progetti di ricerca

I lavori di manutenzione stradale realizzati nell'anno 2016 sulla viabilità del Comune di Fano sono il frutto di una collaborazione avviata già da alcuni anni con il Corso di Laurea in Ingegneria Civile dell'Università degli Studi della Repubblica di San Marino. Le aree di intervento, per un'estensione di circa 40 km, erano tra loro ben diverse in termini di condizione della pavimentazione, contesto ed esigenze. Proprio per questo tra le tecniche di manutenzione adottate si annoverano un'ampia varietà di metodologie e materiali, cercando di offrire soluzioni tecnicamente adeguate, economicamente sostenibili e a ridotto impatto ambientale.

The maintenance works on the Fano road network in 2016 were carried out under a collaboration agreement between the city of Fano and the University of the Republic of San Marino. About 40 km of the road network were subjected to maintenance work including several Eco-sustainable technologies and materials such as cold recycling, surface treatment and slurry seal.

Poster

Dal 2017 l’Università degli studi della Repubblica di San Marino e Azienda Autonoma di Stato per i Lavori Pubblici (AASLP) lavorano insieme per la pianificazione e una strategia pluriennale della manutenzione stradale basata sul monitoraggio del livello di servizio delle pavimentazioni stradali e sulla razionalizzazione delle risorse economiche. Il nuovo Capitolato Speciale d’Appalto introduce come alternativa ai metodi di manutenzione tradizionale, tecniche di riciclaggio a caldo e a freddo. Queste alternative includono trattamenti superficiali, bitume modificato con elastomeri, riciclaggio a freddo in impianto e misto cementato con macerie selezionate (riferimento poster AASLP).

Since 2017, the University of the Republic of San Marino, the national road administration (Azienda Autonoma di Stato per i Lavori Pubblici, AASLP) have been working together for planning a long-term strategy for road maintenance based on the monitoring of the road network serviceability and the rational use of financial resources. In the new specifications, cold and recycling techniques has been introduced as an alternative to the traditional maintenance methods and materials. These alternative techniques include cold surface treatments, cold in-plant recycling of reclaimed asphalt using cement and SBS modified emulsion for binder and base courses, cement treatment of construction&demolition materials for base and foundation courses (riferimento poster AASLP).

Poster

Questo articolo tecnico mostra un approccio innovativo usato per la riabilitazione della pista dell’aeroporto di Treviso. Treviso, ad appena 40 km da Venezia, può essere considerato il secondo aeroporto di Venezia che riceve le compagnie low-cost. Al fine di minimizzare l’impatto ambientale del progetto di riabilitazione, i materiali provenienti dalle demolizioni della vecchia pista sono stati completamente riciclati per la costruzione della nuova pista. Numerose tecniche di riciclaggio sono state usate tra cui la stabilizzazione delle terre a cemento, il trattamento a cemento del calcestruzzo demolito e il trattamento a bitume e cemento del fresato di conglomerato bituminoso. L’articolo mostra l’applicazione di conoscenze scientifiche sul riciclaggio in ambito stradale sviluppate in Italia nell’ultimo decennio.

This technical paper shows the innovative approach used in the rehabilitation of the runway of the airport of Treviso. Treviso is located in North Italy and lies about 40 km far from Venice. For this reason, the airport of Treviso may be considered the second airport of Venice and receives the low-cost companies. In order to minimize the environmental impact of the rehabilitation project, the materials coming from the demolition of the old runway pavement were completely recycled in the new runway pavement. Several recycling techniques were used such as the cement stabilization of soil, cement treatment of milled cement concrete and cement-bitumen treatment of reclaimed asphalt. This paper shows the technical application of scientific knowledge on pavement recycling developed in Italy in the last decade.

Poster

Oggigiorno, il riciclaggio a freddo è considerato una comune tecnica di costruzione e manutenzione e non più una alternativa alle tecniche tradizionali. Le difficoltà nella simulazione in laboratorio della produzione e costruzione hanno indirizzato i ricercatori a pratica test in vera grandezza. Questo articolo presenta una complessiva valutazione delle prestazioni meccaniche di miscele trattate a cemento e bitume (CBTM) contenenti 80% di fresato di conglomerato bituminoso. Dopo il mix design preliminare, la miscela ottima è stata prodotta in impianto e stesa in due sezioni in campo prova con due diversi spessori (15 e 20 cm) su di un sottofondo stabilizzato. La miscela è stata campionata in sito, compattata e caratterizzata attraverso prove di resistenza a rottura a trazione indiretta e modulo di rigidezza. Le stesse prove sono state eseguite su carote estratte dal campo prova. Prove con piastra dinamica e FWD sono state effettuate sulla pavimentazione per valutare le prestazioni in sito della miscela CBTM.

Nowadays, cold recycling is considered as a common road construction/maintenance technique and no longer as an alternative technique to the traditional ones. The difficulties in simulating the production and construction processes in laboratory have led researchers to practise full-scale testing of mixtures. This paper presents a comprehensive evaluation of the mechanical performance of a cement-bitumen treated materials (CBTM) containing 80 % of reclaimed asphalt. After a preliminary mix design, the mixture was produced in a mix plant and laid down on two trial sections with different layer thicknesses (15 and 20 cm) over an homogeneous subgrade. The mixture was sampled before laying, compacted and characterized through indirect tensile test and indirect tensile stiffness modulus test. The same tests were carried out on cores taken from the trial sections. Light weight deflectometer and falling weight deflectometer surveys were performed on the trial sections to evaluate the performances of the CBTM.

Poster

Volumetric characteristics significantly influence the mechanical performance and the durability of bituminous mixtures. Indeed, they are important parameters to be considered in both mix design and quality control phases. Nowadays, among compaction methods, the gyratory compactor (GC) is worldwide used for bituminous mixtures. Even if for cold recycling there is not a universally accepted compaction procedure, numerous universities and road administration agencies have employed the GC especially for bituminous emulsion treated materials. However, the contemporaneous presence of recycled aggregates, cement, bituminous emulsion and water requires adapting the traditional volumetric parameters to this kind of materials. Since the dry bulk density is closely related to the particle density of each constituent materials, it could not be used to compare the compactability of mixtures containing different constituent materials or different proportion of them. Therefore, the volumetric approach used for hot mix asphalt (HMA) seems to be more suitable to analyse the workability of recycled mixtures. However, the traditional compaction parameters for HMA have to be reformulated taking into account the different constituent materials of cold mixtures.

As características volumétricas das misturas asfálticas, são importantes parâmetros que devem ser considerados tanto na fase de dosagem, quanto na etapa de controle de qualidade da mistura. Atualmente, dentre os métodos de compactação em laboratório, o compactador giratório tem sido usado mundialmente e permite o monitoramento do processo de densificação de misturas asfálticas. Neste caso, é possível observar as características volumétricas durante a compactação e, ao mesmo tempo, os parâmetros do equipamento que controlam o estado de tensões induzidas na amostra, obtendo-se uma avaliação detalhada e confiável da trabalhabilidade do material. Por outro lado, ainda que não haja um procedimento de compactação universalmente aceito no caso dasmisturas asfálticas a frio, o compactador giratório tem sido empregado por algumas universidades e entidades rodoviárias para materiais tratados com cimento e emulsão asfáltica. Entretanto, como as misturas asfálticas a frio podem ter a presença de agregados reciclados, cimento, emulsão betuminosa e água, è necessária uma adaptação dos parâmetros volumétricos tradicionais de misturas a quente.

Poster

La crescente sensibilità tecnica e politca sulla sicurezza stradale e sulla riduzione dell’impatto ambientale hanno spinto l’uso di pavimentazioni stradali colorate. Un conglomerato chiaro (CAM) per strati di usura, progettato e steso durante le opere di ripristino di una galleria a Ortisei, nella provincia di Bolzano, è stato oggetto di studio con particolare enfasi sulle caratteristiche meccaniche e fotometriche. Prove tradizionali e prastazionali sono state eseguite per determinare la resistenza a rottura, la compattabilità, la rigidezza, la resistenza all’abrasione e la sensibilità all’acqua del conglomerato chiaro. Le proprietà di luminanza e retroriflessione sono state misurate e paragonate con quelle di un conglomerato bituminoso tradizionale (HMA) al fine di valutarne i benefici visivi.

A new technical and political awareness on safety driving and reduction of environmental impact have increased the use of coloured asphalt pavements in road construction. A clear asphalt mixture (CAM) for wearing courses, designed and laid down during the rehabilitation of an Italian tunnel, was subjected to the acceptance inspection, mechanical characterization and determination of photometric properties. Traditional and performance-based tests were carried out to determine the failure resistance, compactability, stiffness, abrasion resistance and water sensitivity of the CAM. Luminance and reflection properties of CAM were measured and compared with those of HMA in order to assess possible lighting benefits.

Poster

Caratterizzazione dinamica delle strutture mediante prove di vibrazione ambientale e modellazione con modelli agli elementi finiti

L’identificazione dei parametri modali (frequenze naturali, smorzamenti e forme modali) di una struttura è di fondamentale importanza per diversi motivi, tra gli altri, la calibrazione di modelli agli elementi finiti, il monitoraggio della salute strutturale e l’identificazione del danno. In via sperimentale i parametri modali possono essere stimati mediante prove di vibrazione ambientale, che sfruttano l’eccitazione naturale che investe normalmente una struttura. Nel presente studio le registrazioni accelerometriche ottenute da prove di vibrazione ambientale sono state utilizzate per ottenere i parametri modali di due ponti, uno multi-campata in c.a. (Figura 1) e l’altro ad arco in acciaio. I parametri sperimentali sono poi stati utilizzati per affinare i modelli agli elementi finiti delle due strutture. Nel primo caso, per cogliere il comportamento sperimentale è stato necessario tenere in conto dell’interazione terreno-struttura modellando la fondazione su pali con elementi trave e il terreno con molle elastiche (Figura 2); mentre nel secondo caso l’impalcato a sezione mista acciaio-cls è stato modellato con una sezione equivalente calibrando la rigidezza assiale e flessionale in modo da ottenere parametri modali simili a quelli sperimentali.

Dynamic characterization of structures by means of ambient vibration tests and modelling with f.e.models

Identification of the modal parameters (natural frequencies, damping ratios and mode shapes) of a structure is very important for several motivations, among the others, finite model element calibration, structural health monitoring and damage identification. The modal parameters can be estimated experimentally by means of ambient vibration tests, which use the natural excitation involving usually the structure. In the present study, the accelerometric data of ambient vibration tests are used in order to obtain the modal parameters of two bridges, a concrete multi span bridge (Figure 1) and a steel arch bridge. The experimental parameters are then used in order to calibrate the f.e.models of the two structures. In the first case, to catch the experimental behaviour the soil-structure-interaction is taken into account, modelling the pile foundation and the soil with beam and elastic link (Figure 2), respectively; while in the second case the steel‑concrete composite deck (Figure 3) is modelled by using a section with bending and axial stiffness properly calibrated to obtain modal parameters similar to those obtained experimentally.

Progetti di tesi

Le tecniche di riciclaggio in ambito stradale stanno guadagnato sempre più interesse grazie ad una crescente coscienza sociale nei riguardi dell’ecosostenibilità delle opere ingegneristiche e a tecniche e materiali che permettono di ottenere prestazioni sempre più elevate. Il riciclaggio a freddo sicuramente offre i maggiori vantaggi combinando benefici ambientali dovuti al recupero di materiali altrimenti destinati in discarica al posto di risorse naturali e la produzione a freddo quindi riducendo al minimo i consumi energetici e l’emissione di fumi nell’atmosfera. La strada interquartieri di Fano aperta al traffico nel 2017, ha visto la realizzazione di uno strato di base di 17 cm prodotto a freddo e con il 100% di materiale riciclato, che dopo un processo di frantumazione e riselezione, è stato opportunamente combinato e legato con emulsione di bitume modificato e cemento. L’attività inizia dalla selezione dei materiali costituenti (varie frazioni di fresato), l’identificazione della miscela ottima (massimo contenuto di materiale di riciclo nel rispetto dei requisiti tecnico-meccanici), taratura dell’impianto e validazione in campo prova, realizzazione in cantiere e controllo qualità sia della miscela durante la stesa che della pavimentazione prima della apertura al traffico.

A new social awareness on eco-sustainability of engineered infrastructures and high-performance materials and techniques have been rising interest on recycling techniques for road maintenance and construction. Cold recycling allows remarkable advantages to be achieved by combining environmental benefits, such as the reuse of materials coming from demolition process in place of natural resources, and a production procedure that minimizes energy consumption and the fume emissions. The new connection road in Fano has been opened in 2017. The base course with 17 cm of thickness was built using 100% of reclaimed asphalt (RA) cold-mixed with modified-bitumen emulsion and cement. The RA was crushed and screened, divided into two fractions and afterwards combined to obtain a suitable gradation. The activity requires the selection of constituent materials (RA fractions), mix design (maximize the RA content satisfying the technical and mechanical requirements), calibration of the mix-plant and validation in a trial section, construction phase and quality control of mixture during construction and pavement checking before traffic opening.

Poster tesi

Per la classificazione delle strade facenti parte di una rete viaria e la successiva scelta delle priorità e del tipo di intervento di manutenzione da eseguire, è indispensabile eseguire il rilievo dello stato di conservazione di ogni singola strada per identificarne il livello di servizio e le funzioni compromesse. Il rilievo dello stato di conservazione può essere effettuato tramite metodi ad alto rendimento, con appropriate strumentazioni, o tramite ispezione visiva le cui linee guida sono disciplinate dalla norma ASTM D 6433-11. Per la rete viaria di San Marino è stato utilizzato il metodo ad alto rendimento sulla superstrada mentre è stato applicato il metodo dell’ispezione visiva, più appropriato alle risorse a disposizione e facile da gestire per l'amministrazione locale, sulla viabilità secondaria. Il metodo ASTM D 6433-11 per ispezione visiva si divide in tre fasi: divisione della rete viabile, rilievo dei dissesti e calcolo del PCI (indice della condizione della pavimentazione). Per il rilievo dei dissesti è stato adottato uno specifico catalogo per rendere oggettiva la valutazione e per poi procedere al calcolo del PCI e alla mappatura dei risultati. Per il rilievo ad alto rendimento è stato utilizzato il Ground-Penetrating Radar (GPR) e il profilometro laser. Il GPR permette di determinare la stratigrafia della pavimentazione stradale con delle misure in continuo. La stratigrafia della pavimentazione è una informazione indispensabile per progettare i seguenti interventi di manutenzione. Il GPR è stato tarato tramite carotaggi profondi. Il profilometro laser ha la funzione di misurare la rugosità delle pavimentazioni stradali dalla quale è possibile dedurre il livello di aderenza tra pavimentazione e pneumautico. Per calibrare il profilometro laser sono state eseguite delle misure con lo skid tester e di macrorugosità superficiale con il sistema della altezza di sabbia.

I dati raccolti dalla fase di rilievo sul territorio sono stati implementati su ArcGis e messi a disposizione dei vari enti dell'amministrazione pubblica che operano sulle strade. The determination of the rideability of a road pavement allows ranking of road network and the identification of the maintenance techniques and priorities. The pavement condition level can be determined through high-speed method or visual inspection as standardized by ASTM D 6433-11. To classify the San Marino road network the high-speed method was used on the highway and visual inspection for the secondary roads. The visual inspection complying with the ASTM D 6433-11 seems the most appropriate method for a local administration due to low cost and easy management. The visual survey method is divided into three phases: identification of branches, sections and sample units of the road network, distress survey and calculation of PCI (pavement condition index). A distress catalogue was used for the distress survey to standardize the survey and assessment process. The catalogue reports for any distress a description, identifying photos, method of measurement and rehabilitation technique. For the high-speed method, the Ground-Penetrating Radar (GPR) and the laser profilometer were used. That allowed a quick and precise acquisition of information using a machine driving at about 50 km/h on the slow lane. The GPR determines the pavement layers. The thickness of each layer is important to design the maintenance technique to be applied. The GPR was calibrated through sixteen coring along the highway. The laser profilometer can measure the macro roughness of the pavement surface from which the adherence level between pavement and tyre can be deduced. To calibrate the laser profilometer sixteen stations were analysed by means of skid testing. The results of the survey, including visual inspection and high-speed results, were implemented on ArcGis. The mapping of the PCI facilitates the reading of the road network map. The database will be shared with the other public administration agencies which are involved in road management.

Poster tesi

Caratteristiche, produzione ed applicazioni di materiali di impiego nell’ingegneria civile e delle costruzioni nonché degli aspetti relativi alla loro degradazione ed impatto ambientale.

Characteristics, manufacturing and applications of materials in the building construction and civil engineering. Aspect regarding their degradation and environmental impact are also considered.

“Risanamento di murature umide da Sali e acque di risalita. Studio sperimentale del sistema magneto-induttivo “Kappa 3000” presso il convento delle clarisse di Sant’Agata Feltria”.

“Cool Roofs”.

“Studio dell’influenza di smalti cool colors sulla riflettanza solare di tegole a base ceramica”.

“L’alluminio anodizzato”.

“Materiali isolanti: caratteristiche e applicazioni nell’ingegneria”.

Le tesi proposte hanno riguardato l’identificazione dei parametri modali di edifici reali a partire da registrazioni di vibrazioni ambientali o di microsismi.

The thesis activities deal with the identification of modal parameters of real structures obtained by recorded data of ambient vibrations or microtremors.

Attività di tirocinio

In collaborazione con importanti aziende nazionali ed internazionali e centri di ricerca studi congiunti sulle applicazioni di materiali di impiego nell’ingegneria civile e delle costruzioni nonché degli aspetti relativi alla loro degradazione ed impatto ambientale.

With national and international companies and institutions joint projects on applications of materials in the building construction and civil engineering. Aspect regarding their degradation and environmental impact are also considered.

“Recupero, tecnologie e riutilizzo dei rifiuti da C&D”.

“Il recupero del vetro: un opportunità per l’ingegneria civile delle costruzioni”.

“Masselli autobloccanti in calcestruzzo: caratteristiche di produzione e applicazioni”.

Le attività di tirocinio hanno riguardato la rielaborazione di dati registrati da stazioni accelerometriche poste su strutture reali.

The traineeship activities regard the post processing of recorded data by accelerometers placed on real structures.