Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[W001092] - PAVIMENTAZIONI E MATERIALI STRADALIPAVEMENTS AND MATERIALS FOR HIGHWAYS
Francesco CANESTRARI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM02] INGEGNERIA CIVILE (Curriculum: INFRASTRUTTURE) Master Degree (2 years) - [IM02] INGEGNERIA CIVILE (Curriculum: INFRASTRUTTURE)
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2019-2020
Anno regolamentoAnno regolamento: 2018-2019
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ICAR/04 - STRADE, FERROVIE E AEROPORTI

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

ITALIANO

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Nessuno

None


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Lezioni di teoria (42 ore)
Esercitazioni (5 ore)
Laboratorio (1 ora)

Theoretical classes (42 hours)
Practical excercises (5 hours)
Laboratory (1 hour)


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base e avanzate per la caratterizzazione del comportamento meccanico (ad esempio viscoelastico) dei materiali da costruzione usati nelle pavimentazioni stradali. Si pone inoltre l’obbiettivo di approfondire gli aspetti teorici e metodologici finalizzati al dimensionamento delle suddette pavimentazioni.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

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. 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.


Knowledge and Understanding.

The course intends to provide to the students the basic and advanced knowledge concerning the mechanical behavior (e.g. visco-elastic)
characterization of construction materials used in road pavements. Theoretical and methodological aspects helpful for pavement structures design will be studied as well.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The course will provide students with specific and qualified skills to analyze and characterize road materials and structures in the context of road
constructions. Theoretical background and technical skills will be acquired through classroom lectures inclusive of tutorial.


Transversal Skills.

Analytical and technical skills acquired will allow a detailed understanding of applied sciences and technological productive processes typical of civil
engineering to be achieved. Moreover, the analysis process discussed during the tutorial sessions will favor the development of decision-making and
communication skills of the students.



PROGRAMMA PROGRAM

Lezioni di teoria (42 ore):
viscoelasticità lineare. Principio di sovrapposizione di Boltzmann, prova di creep e di rilassamento, modulo di deformazione e di rilassamento.
Modello di Maxwell, modello di Kelvin-Voight, spettro del tempo di rilassamento e del tempo di ritardo, modulo complesso e deformabilità complessa. Standard linear solid. Meccanismi molecolari: principio di sovrapposizione tempo-temperatura, equazione di Arrhenius e WLF, curve maestre. Elementi di meccanica del Danno. Chimica del bitume. Bitumi modificati con polimeri. Strategic Highway Research Program (SHRP): protocolli di prova, criteri di analisi, modelli interpretativi e normative. Classificazione dei bitumi stradali basata sul Performance Grade (PG). Determinazione sperimentale delle caratteristiche tensodeformative dei conglomerati bituminosi. Resistenza alla fatica e all'accumulo delle deformazioni permanenti. Metodi razionali per il calcolo delle pavimentazioni stradali. Identificazione delle condizioni di carico (analisi del traffico e delle condizioni climatiche). Modelli di degrado: assegnazione delle proprietà meccaniche dei materiali costituenti ciascuno strato. Calcolo dello stato tensodeformativo di materiali bituminosi tempo e termo dipendenti in base alle sollecitazioni imposte. Analisi di pavimentazioni con comportamento bifase dovuto alla presenza di strati con materiale legato a cemento. Legge di Miner. Criteri di verifica a fatica e ormaiamento di pavimentazioni flessibili.
Esercitazioni (5 ore):
dimensionamento razionale di pavimentazioni stradali; costruzione della curva maestra del modulo complesso di bitumi e conglomerati bituminosi.
Laboratorio (1 ora):
visita al laboratorio di strade per mostrare macchinari e procedure sperimentali volti alla caratterizzazione avanzata di materiali a uso stradale.

Theoretical classes (42 hours):
linear viscoelasticity: mechanical behaviour of viscoelastic materials, Boltzmann super-position principle, creep and relaxation tests, creep
compliance and relaxation modulus. Maxwell model, Kelvin-Voight model, relaxation time and delay time spectrum, complex modulus and complex compliance. Standard linear solid. Molecular mechanisms: Time-Temperature Superposition Principle (TTSP), Arrhenius equation and WLF model, master curves. Basics of damage analysis. Basics of bitumen chemistry. Strategic Highway Research Program (SHRP): equipments and test methods, analysis criteria, interpretative models and technical standards. Rheological classification of road bitumens based on the Performance Grade (PG). Mechanical properties of bituminous mixtures. Laboratory evaluation of stress-strain response of bituminous mixtures.
Fatigue and rutting resistance of flexible pavements. Rational methods for designing road pavements. Correct determination of loadings (traffic and weather conditions). Degradation prediction models: assignments of adequate mechanical properties to the constitutive materials of each pavement layer as function of their own intrinsic characteristics and external loading conditions. Calculation of stress and strain conditions of time and thermo dependent materials such as bituminous pavement layers on the basis of loading conditions. Analysis of pavements with cement-treated materials (two-phase behaviour). Linear damage accumulation: Miner's law. Fatigue and rutting criteria for evaluating the service life of flexible pavements.
Practical excercises (5 hours):
analytical methods for flexible pavements structural design; construction of complex modulus master curve for bitumens and bituminous mixtures.
Laboratory (1 hour):
visit at the road materials laboratory for illustrating equipment and experimental practices aimed at the advanced characterization of road materials.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità 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.


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.

Il voto finale è attribuito in trentesimi, con eventuale lode. La valutazione minima per il superamento dell’esame è pari a 18/30.


Criteri di attribuzione del voto finale.

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.


Learning Evaluation Methods.

The learning evaluation consists of an oral exam focused on the discussion of topics covered in class related to the mechanical behaviour (theoretical and experimental) of bituminous materials and the application of these concepts to the rational design of road pavements.


Learning Evaluation Criteria.

In order to pass positively the exam, the student needs to prove a complete understanding of the topics covered in class and to have learned the theoretical and practical notions behind the mechanical behaviour of bituminous materials as well as the procedures to measure the main representative parameters and the laws which control the failure criteria to be applied for the rational design of pavements modeled as elastic multi-layers.


Learning Measurement Criteria.

The final score is assigned out of 30, with possible mention "cum laude". The minimum mark in order to pass the examination is 18 out of 30.


Final Mark Allocation Criteria.

In order to pass the exam with a minimum score (18/30), the student needs to know sufficiently each topic covered in class. Higher score will be assigned based on the general and specific skills demonstrated by the student. The maximum score (30/30) will be achieved by proving an extensive knowledge of the topics covered in class. The score "cum laude" will be assigned to students who, having achieved the maximum score, will prove a strong competence on the subject as well as brilliance in the oral presentation.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Santagata, Bocci, Canestrari, Cardone, Ferrotti, Graziani, Virgili, et al. "Strade - Teoria e Tecnica delle Costruzioni Stradali", Ed. Pearson.
Materiale didattico elettronico reperibile su piattaforma Moodle di Ateneo (https://learn.univpm.it).

Santagata, Bocci, Canestrari, Cardone, Ferrotti, Graziani, Virgili, et al. "Strade - Teoria e Tecnica delle Costruzioni Stradali", Ed. Pearson.
Learning material in eletronic form available on the official Moodle plattform of University (https://learn.univpm.it).


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2019-2020
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2019-2020

 


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