2. Inquadramento dello stato di progetto

(1)

7

2. Inquadramento dello stato di progetto

2.1 Descrizione

Lo stato di progetto, come accennato nell’introduzione di questo lavoro di tesi, prevede la realizzazione nella rete viaria attuale di una nuova infrastruttura:

la bretella di collegamento tra la S.R.439 “Sarzanese Valdera” e la S.P.26 “Sottomonte”.

La progettazione ha avuto inizio dall' analisi della zona di intervento, al fine di verificare la fattibilità dell'opera e controllare la compatibilità con i vincoli presenti per determinare l'andamento del nuovo tracciato stradale; sono i vincoli, infatti, a condizionare lo sviluppo della strada, permettendone o meno il passaggio.

Inizialmente sono state individuate varie alternative possibili, di cui alcune sono state scartate a priori perché investirebbero elementi critici del territorio, altre perché non compatibili con le vigenti normative di progettazione stradale; pertanto in definitiva sono state studiate tre soluzioni di progetto.

Si è proceduto, inoltre, al progetto di adeguamento viario del nuovo tracciato in corrispondenza degli innesti con le suddette strade mediante intersezioni a rotatoria.

I prossimi paragrafi saranno dedicati proprio alla descrizione delle caratteristiche peculiari delle tre soluzioni di tracciato e delle intersezioni.

2.2 Bretella di collegamento tra la S.R.439 e la S.P.26

2.2.1 Caratteristiche geometriche e funzionali

Le caratteristiche geometriche e funzionali sono state definite, seguendo puntualmente il Decreto Ministeriale del 5/11/2001 “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle

strade”, secondo criteri improntati alla funzionalità dell’infrastruttura, alla sicurezza della

circolazione di tutti gli utenti della strada, alla minimizzazione dei costi e delle espropriazioni, alla riduzione degli impatti ambientali più significativi e alla durabilità dell’opera. Nel quadro di tale impostazione, sulla base dell’entità dei flussi veicolari orari che interesseranno il nuovo asse stradale e le relative interconnessioni con la viabilità esistente, sono state fissate le condizioni della circolazione da realizzare.

(2)

Inquadramento dello stato di progetto

8 Con riguardo ai caratteri industriali, agricoli e commerciali delle attività in atto e future nell’area interessata, si è altresì previsto che l’infrastruttura stradale sarà soggetta anche al transito di autoveicoli di dimensioni massime previste dal Nuovo Codice della Strada e pertanto di ciò è stato tenuto conto particolarmente nella progettazione degli schemi funzionali delle rotatorie di interconnessione e nel dimensionamento delle relative aree di intersezione.

L’infrastruttura in oggetto è da considerarsi “strada extraurbana secondaria” di tipo C2, ai sensi della classificazione del “Codice della Strada” e del Decreto 5/11/2001 “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade”. In quanto tale essa assicura i movimenti di penetrazione verso la rete locale con distanze mediamente ridotte. La sua funzione territoriale si esplica a livello provinciale e interlocale senza limitazioni per le componenti di traffico.

La rete secondaria, di cui la suddetta strada fa parte, viene interconnessa con intersezioni a raso (incroci e/o rotatorie); può anche svolgere una funzione di distribuzione e/o accesso nel territorio. Inoltre vi è un condizionamento reciproco fra gli utenti con velocità di comfort sensibilmente variabili in ragione delle caratteristiche plano-altimetriche e della portata (qualità e composizione del traffico).

La piattaforma stradale è formata da una carreggiata a doppio senso di marcia, le cui caratteristiche tecniche sono elencate nella Tabella 1 sottostante:

Corsie per senso di marcia 1

Larghezza corsie 3,50 m

Larghezza banchine laterali 1,25 m

Larghezza carreggiata 9,50 m

Pendenza trasversale qmin=2,5% _qmax=7%

Pendenza livelletta imax=7%

Raggio minimo (Rmin con qmax e Vpmin) 118 m

Raggio minimo (R* con qmax e Vpmax) 437 m

Raggio (R2,5 con qmine Vpmax) 2187 m

Raggio massimo(R’ con qmin=±2,5% e Vpmax) 5250 m

Velocità di progetto Vpmin=60 km/h

Vpmax= 100 km/h

(3)

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2

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(4)

10 Su Civil Design si può lavorare in sistemi di riferimento 2D o 3D: nelle planimetrie si utilizza un sistema di riferimento geografico 3D mentre nei profili e nelle sezioni si può lavorare con sistemi di riferimento 2D.

I sistemi di riferimento diversi vengono gestiti con i “Cartigli” o “Oggetti”, definiti come un riquadro grafico che delimita una porzione del piano di lavoro AutoCad. Ad esempio, il cartiglio di una sezione è un oggetto sezione. Le entità grafiche (linee di terreno, progetto etc..) interne al riquadro dell’oggetto sono riconosciute come dati progettuali della sezione. Inoltre con un comando dedicato (attiva oggetto), è possibile selezionare l’oggetto su cui vuoi lavorare, attivando il suo sistema di riferimento e rendendo disponibili nel menù Civil Design i comandi relazionati con l’oggetto stesso.

Tutti i dati di progetti realizzati con Civil Design sono memorizzati nel file .dwg.

Il software crea e gestisce entità grafiche classiche di AutoCad: i progetti saranno quindi costituiti da linee, polilinee, blocchi, etc. Queste entità possono essere tendenzialmente tutte modificate, copiate, ruotate, spostate, stirate con i classici comandi di AutoCad tranne le eccezioni indicate nella immagine seguente.

(5)

11 In molti comandi di Civil Design le entità vengono disegnate su particolari layer, creati dal programma stesso, con nomi, suffissi e prefissi vincolati.

Di seguito si riportano alcune immagini con l’indicazione del comando che li genera ed una breve descrizione delle entità che vengono disegnate.

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(7)

13 Inizializzando Civil Design vengono inseriti una serie di blocchi che sono necessari al funzionamento del software. I blocchi, come si può osservare delle seguenti immagini, sono:

(8)

14

2.2.3 Elementi del tracciato planimetrico

Il tracciato planimetrico è costituito da una successione di rettifili, curve circolari e clotoidi. Tra rettifilo e curva, così come tra curva e curva è obbligatorio l’inserimento di clotoidi, qualsiasi sia il raggio delle curve o qualsiasi sia il tipo di strada (extraurbana o urbana).

2.2.3.1 Rettifili

Per evitare il superamento delle velocità consentite, la monotonia, la difficile valutazione delle distanze e per ridurre l’abbagliamento nella guida notturna è opportuno che i rettifili abbiano una lunghezza LR contenuta nel seguente limite

Lr = 22 x Vpmax

Un rettifilo, per poter esser percepito come tale dall’utente, deve avere una lunghezza minima commisurata alla velocità di progetto secondo la Tabella 11. La velocità di progetto deve essere desunta dal diagramma di velocità; si deve considerare la velocità massima raggiunta in rettifilo.

Tabella 3- Valori della lunghezza minima del rettifilo in funzione della velocità di progetto.

2.2.3.2 Curve circolari

Una curva circolare, per essere correttamente percepita, deve avere uno sviluppo corrispondente ad un tempo di percorrenza di almeno 2.5 secondi valutato con riferimento alla velocità di progetto della curva.

I rapporti tra i raggi R1 e R2 di due curve circolari che, con l’inserimento di un elemento a curvatura variabile, si succedono lungo il tracciato di strade di tipo D, sono regolati dall’abaco riportato in Figura 5 (la prescrizione non vale nel caso delle strade di tipo E e F urbane).

(9)

15

Figura 5– Campo dei valori accettabili del raggio di due curve successive collegate da clotoidi di flesso o di continuità.

Tra un rettifilo di lunghezza Lr e i raggi delle curve precedente e seguente deve essere rispettata la relazione:

- R > Lr per Lr < 300 m; - R >400 m per Lr >300 m.

La pendenza trasversale minima in rettifilo, necessaria per l’allontanamento delle acque, è del 2.5%, qualsiasi sia il tipo di strada. In curva la pendenza trasversale dipende dal raggio e dal tipo di strada; infatti ai differenti tipi di strada sono associati una velocità di progetto massima (Vp,max) e una pendenza trasversale massima (pt,max). La pendenza trasversale massima

(10)

vale strad Dallo costa grand trasv La re aven     I valo E’ p proge prece qMAX 7% per le s de di tipo E o studio del ante, si rica dezze: il c versale della elazione è q ndo indicato  Vp la v  R il ragg  q la pen  ft il co all’aume ambiti e ori di ft son possibile ric etto (60K edente con X ed ft = f(V strade di tip ed F urbane ll’equilibrio ava una rel coefficiente a piattaform qui di seguit con: velocità di p gio della cu ndenza trasv oefficiente entare della extraurbano no riportati i cavare per Km/h≤VP≤10 V pari al l V) e R*. po A, B, C, e. o allo sband lazione che di aderen ma sulla curv to riportata: progetto(km urva circolar versale della di aderenz a velocità, e urbano). in Tabella 4 Tab ogni tipo d 00Km/h) il imite inferi F extraurba damento di e lega la ve nza trasvers va. m/h), re(m), a piattaform za trasversa e dal tipo d 4: bella 4 – V di strada e raggio min iore dell’int Inqu ane, 5% per un veicolo elocità di p sale, il rag ma(ic/100), ale, che d di strada (i Valori di ft per un as nimo (R mi tervallo del uadramento le strade di che percor progetto sul ggio della dipende dal coefficient segnato int in.); esso si la velocità o dello stato di tipo D e 3

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(11)

17

2.2.3.3 Curve a raggio variabile o Clotoidi

Il passaggio dal rettifilo ad una curva e il collegamento di più curve avviene con l’ausilio delle curve a raggio variabile, definite anche clotoidi.

Dal punto di vista strettamente analitico le clotoidi appartengono alla vasta famiglia delle spirali generalizzate che hanno equazione:

(1) r * sn = A (n+1)

Ponendo n = 1 si ottiene l’equazione della clotoide che diviene quindi:

(2) r * s = A2

dove:

 r è il raggio di curvatura nel generico punto P;  s è l’ascissa curvilinea del generico punto P;

 A è un parametro geometrico la cui espressione analitica si trova quale radice di una equazione del tipo:

f ( R1/R2, D/R1, A/R1) = 0

dove:

 R1 ed R2 sono i raggi delle curve circolari che la clotoide dovrà unire;

 D è la distanza tra le due circonferenze misurata lungo la congiungente dei centri. Il calcolo del valore del parametro “A” e l’inserimento delle clotoidi tra gli elementi del tracciato sono operazioni svolte in automatico dal software Civil Design.

2.2.3.3.1 Verifica Clotoidi

I motivi per cui gli elementi di un tracciato stradale a curvatura differente vengono raccordati con curve a raggio variabile, in particolare con clotoidi, sono essenzialmente tre:

 limitare il contraccolpo “c”,

 limitare la pendenza relativa del ciglio esterno della carreggiata rispetto all’asse stradale,

(12)

La no debb 1 Affin trasv veloc relaz che r   Se, in allora 2 La v conto varia all’as ormativa, su ba rispettare 1. Verifica nché lungo versale non cità, V (m/s zione: rappresenta c = 14/V V= veloc nvece, si as a la verifica 2. Verifica verifica dell o che lungo azione comp sse stradale ulla base de alcune limi del Contra o un arco compensat s), desunta d il valore m V ( m/s3); cità massim sume: a diventa: della Sovra a sovrapend o la clotoid porta una va . Ricavato ∆

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(13)

19 dove:

 Bi= distanza fra l’asse di rotazione ed il ciglio della carreggiata (m);  Ri= raggio nel punto iniziale della curva variabile;

 V= velocità di progetto in km/h

 Rf= raggio nel punto finale della curva variabile;  qi = pendenza trasversale iniziale;

 qf = pendenza trasversale finale;

 Δimax= (18*B)/V (%) = sovrapendenza longitudinale massima della linea costituita dai punti che distano B dall’asse di rotazione.

3. Verifica della Percezione dell’andamento del tracciato o criterio ottico

Tale verifica è necessaria per garantire una buona percezione dell’andamento del tracciato da parte dell’utente stradale. Le norme per assicurare la percezione della clotoide suggeriscono:

A>A min= R

3

dove R è il raggio della circonferenza, mentre per percepire l’arco di cerchio alla fine della clotoide si richiede che:

A<A max=R

(14)

20 Nella precedente immagine si riporta un grafico in cui si evidenziano i limiti e di conseguenza il campo entro cui deve variare il parametro “A” delle clotoidi.

(15)

21

2.2.3.3.2 Risultati delle verifiche

Tutte le verifiche sopra esposte per gli elementi planimetrici sono effettuate in modo automatico dal software Civil Design.

Di seguito si riporta un’immagine della finestra di output di Civil Design in cui il software riporta gli elementi che compongono il tracciato, le loro caratteristiche geometriche (raggio per le curve circolari, parametro “A” per le clotoidi) ed i risultati delle verifiche svolte. Il software indica il risultato di tali verifiche inserendo un semaforo accanto a ciascun elemento di colore verde in caso positivo, rosso in caso contrario. Andando a cliccare proprio sull’icona del semaforo, Civil Design mostra una per una tutte le verifiche effettuate per l’elemento in oggetto. Questo comando risulta molto utile nel caso in cui il semaforo risulti rosso in quanto il software permette di capire quali verifiche nello specifico non sono risultate soddisfatte.

Come si osserva dall’immagine, il semaforo vicino alla curva iniziale e finale risulta rosso. In entrambi i casi non risulta soddisfatta la verifica che riguarda il tempo di percorrenza della curva. Tale risultato è stato trascurato in quanto relativo a curve di inizio e fine tracciato.

Infine si inserisce un’altra finestra di output del software Civil Design che riporta alcuni grafici fondamentali per la progettazione di infrastrutture: il diagramma di velocità, l’andamento planimetrico e l’andamento dei cigli esterni.

(16)

2

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2

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(17)

23  Rv=raggio del cerchio osculatore nel vertice della parabola

 ∆i=|i1-i2|=valore assoluto della differenza di pendenza delle due livellette

Assumendo come origine il sistema di assi cartesiani cui è riferita la parabola il punto in cui inizia il raccordo, la sua equazione analitica è del tipo:

y=a*x

2

+b*x+c

con a, b e c coefficienti da determinare per mezzo delle condizioni al contorno. In particolare l’equazione ha validità generale e permette di descrivere sia i raccordi concavi,che i raccordi convessi, considerato che, se il coefficiente “a” è positivo, la parabola rivolge la concavità verso l’alto, viceversa, se il coefficiente “a” è negativo, la parabola rivolge la concavità verso il basso.

Raccordo convesso(dosso) Raccordo concavo(sacca)

2.2.4.2.1 Verifica Raccordi Verticali

La determinazione del valore di RV o in alternativa di L è fondata essenzialmente su due criteri: assicurare il comfort dell’utente ed allo stesso tempo garantire la visuale libera necessaria per la sicurezza di marcia. Il raggio verticale minimo (Rvmin) si determina con 3 criteri:

1. Criterio geometrico

(18)

  2 L’acc

2

Tutte autom Di se ripor geom verif Il sof inser caso per u utile verif Rvmin = Rvmin = 2. Criterio celerazione

2.2.4.2.2 V

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(19)

25

2.2.4.2.3 Sezioni trasversali

Le sezioni sono state inserite automaticamente dal Civil Design ad un passo di 25 m e nei punti cosiddetti notevoli, ovvero i punti iniziali e finali di ciascun elemento costituente la planimetria (curve, rettifili, clotoidi).

Il software, sfruttando il modello digitale in 3D del terreno costruito in precedenza, estrae in automatico le sezioni nere ovvero le sezioni trasversali del terreno. A questo punto per andare ad inserire anche la sezione trasversale di progetto basta andare a scegliere la sezione più adatta al caso di studio tra i blocchi disponibili in Civil Design e modificarli qualora sia necessario.

Infine, scelta anche la tipologia di cartiglio desiderata, il software crea le sezioni inserendo la polilinea del terreno e quella di progetto alle quote ricavate dal profilo altimetrico del tracciato corrispondente. Le quote sia del terreno che di progetto vengono inserite in automatico.

Noto il profilo altimetrico ed osservato quindi che le quote di progetto della nuova infrastruttura sono sempre superiori a quelle del terreno si conclude che tutte le sezioni estratte da Civil Design saranno sezioni in rilevato.

Per quanto riguarda la sovrastruttura stradale è stato necessario modificare il blocco presente nella libreria di Civil Design (più precisamente gli spessori degli strati) per tenere conto dell’ingente flusso di veicoli pesanti previsto sull’infrastruttura.

La pavimentazione risulta, quindi, costituita dai seguenti strati: Usura: 4 cm; Binder: 5 cm; Base: 10 cm;

Misto cementato: 25 cm;

(20)

e enc Nella Al co utiliz dime cat a figura sott ontrario del zzati i blocc ensioni indic tostante si r lla sovrastru chi messi a cate nella se iporta un’im Figura 5- S uttura, per i disposizion eguente imm Figura 6-mmagine ch Strati sovras l disegno d ne all’intern magine: - Arginelli e Inqu he mette in e struttura str egli arginel no della lib fossi di gua uadramento evidenza i v radale

lli e dei foss reria di Civ ardia o dello stato vari strati: si di guardi vil Design e di progetto 26 a sono stati ed aventi le o 6 i e

(21)

2

2 2.2.5 Solu

2.2.5.1 A

uzione d

Andament

i progett

to planime

Figura 7

to 1

etrico

7- Andamentto planimetrrico

(22)

28

(23)

(24)

(25)

22.2.5.2 P

Profilo lonngitudinale

Figura

e

a 8- Profilo llongitudinalle

(26)

32

(27)

(28)

2

2 2.2.6 Solu

2.2.6.1 A

uzione d

Andament

i progett

to planime

to 2

etrico

Inquuadramentoo dello stato di progetto

34 o

(29)

35 Elaborati

(30)

(31)

22.2.6.2 P

Profilo lonngitudinalee

(32)

38 Elaborati

(33)

2

2 2.2.7 Solu

2.2.7.1 A

uzione d

Andament

i progett

to planime

to 3

etrico

399

(34)

40 Elaborati

(35)

(36)

22.2.7.2 P

Profilo lonngitudinalee

Inquuadramentoo dello stato di progetto

42 o

(37)

Elaborati

(38)

44

2.2.8 Confronto soluzioni di progetto

Si sono dunque confrontate le diverse soluzioni di progetto valutando qualitativamente vari criteri in base ai quali è stata creata una “MATRICE DI APPREZZAMENTO”, che costituisce la base per una più approfondita analisi multi-criteria per studiare anche da un punto di vista quantitativo le diverse soluzioni proposte.

Criterio

Soluzione 1 Soluzione 2 Soluzione 3

Utilizzo territorio * * ***

Contiguità abitazioni *** *** *

Opere d’arte * * *

Costo utenza ** *** *

Funzionalità tracciato ** *** *

Compatibilità con i vincoli ** ** **

Costi totali ** *** *

Fig.9- Matrice di apprezzamento

Dove:

* Giudizio Sufficiente ** Giudizio Buono *** Giudizio Ottimo

Dalla lettura della matrice, si è giunti alla conclusione che la soluzione migliore di tracciato è rappresentata dalla soluzione 2.