CAPITOLO III

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CAPITOLO 3 Verifica di rispondenza alle norme

CAPITOLO III

3. VERIFICA DI RISPONDENZA ALLE NORME

3.1. PREMESSA

Al fine di procedere con l’adeguamento funzionale a strada extraurbana

principale (tipo B), indicata nel D.M. 05/11/2001 “Norme funzionali e

geometriche per la costruzione delle strade”, è necessario verificare quali parametri geometrici rispondano ai requisiti normativi e quali no. I requisiti da analizzare riguardano essenzialmente tre aspetti:

• Andamento planimetrico • Andamento altimetrico • Sezione trasversale

Attraverso l’analisi geometrica della strada è possibile controllare il corretto funzionamento dell’infrastruttura e l’omogeneità del tracciato. Poiché la S.G.C. Fi-Pi-Li è stata costruita in differenti periodi storici, il tracciato risulta frammentato in diversi tronchi che spesso mancano di omogeneità e continuità. Come descritto nel Cap. 1 è stato ricostruito l’andamento del tracciato per poter successivamente tracciare i diagrammi prescritti da normativa, indispensabili per una corretta analisi geometrica e funzionale della strada.

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3.2. LA VELOCITA’ DI PROGETTO

La velocità è certamente uno dei fattori che maggiormente incidono sulla sicurezza nonché sulle condizioni della circolazione e risulta pertanto determinante nella progettazione geometrica delle strade.

La velocità do progetto Vp viene definita come “la massima velocità costante che un veicolo isolato può tenere, con sicurezza, lungo un tronco stradale”. Le condizioni per definire la Vp sono: flusso molto rado (flusso libero) su un tratto di strada di andamento ininfluente sul moto del veicolo isolato, di giorno ed in condizioni climatiche buone (configurazione ideale di strada e traffico).

In Italia, con la direttiva CNR del 1980 “Norme sulle caratteristiche geometriche delle strade extraurbane” prima, e con il D.M 5.11.2001 “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade” poi, si è individuato intervalli di velocità di progetto per le diverse categorie stradali (diverse nelle due normative) definiti come “l’intervallo entro cui sono comprese, per ciascuna categoria di strade, le massime velocità che i veicoli possono mantenere con sicurezza in ogni punto quando la velocità è limitata dalla sola geometria”. Il limite superiore dell’intervallo Vpmax è la velocità che può tenersi in rettifilo, mentre il limite inferiore Vpmin è la velocità con cui si progettano gli elementi più vincolanti. Con questo criterio si è inteso ottenere tracciati sufficientemente omogenei nei riguardi della velocità e, giocando sull’ampiezza e sulla pendenza della sezione trasversale, indurre gli utenti a non superare le velocità poste a base della progettazione; a tal fine è stata tenuta piuttosto contenuta l’ampiezza degli intervalli: 30 Km/h per le più importanti e veloci strade 20 Km/h per tutte le altre.

Attualmente il tratto oggetto di studio della S.G.C. Fi-Pi-Li corrisponde ad una strada di tipo III° della norma CNR 1980. Il nostro obiettivo è verificare cosa può accadere sotto l’aspetto funzionale e della sicurezza stradale se tale

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tracciato viene adeguato ad una strada tipo B del D.M. 05/11/2001. E’ necessario innanzitutto individuare gli intervalli di velocità di progetto:

NORMA CNR 1980

CARATTERISTICHE GEOMETRICHE STRADE EXTRAURBANE

Tipo Vpmin [Km/h] Vpmax [Km/h] carreggiate

separate

Strade tipo I 110 140

Strade tipo II 90 120

Strade tipo III 80 100

carreggiata unica Strade tipo IV 80 100 Strade tipo V 60 80 Strade tipo VI 40 60 destinazione particolare Strade tipo A 60 80 Strade tipo B * 40 Strade tipo C * 40

(*)non previsto un intervallo ma solo un valore max velocità di progetto

Tab 3.1 - Classifica ed intervalli di velocità di progetto indicati nelle norme CNR del 1980.

D.M. 05/11/2001

NORME FUNZIONALI E GEOMETRICHE PER LA PROGETTAZIONE DELLE STRADE

Tipo Vpmin [Km/h] Vpmax [Km/h]

A Autostrade extraurbane 90 140

Autostrade urbane 80 140

B Strade extraurbane principali 70 120

C Strade extraurbane secondarie 60 100

D Strade urbane di scorrimento 50 80

E Strade urbane di quartiere 40 60

F Strade locali extraurbane 40 100

Strade locali urbane 25 60

Tab 3.2 - Classifica ed intervalli di velocità di progetto indicati nel D.M. 05/11/2001.

3.3. ANDAMENTO PLANIMETRICO

Si definisce andamento planimetrico (o tracciato orizzontale) la proiezione dell’asse della strada su di un piano orizzontale. Esso è costituito da elementi a

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curvatura costante, quali rettifili ed archi di cerchio, tra i quali vengono inseriti elementi a curvatura variabile (curve di transito).

Va detto che, con i dati in nostro possesso, non è stato possibile stabilire le caratteristiche geometriche delle curve di transito (inizio clotoide, fine clotoide, fattore di scala A). Per questo motivo il tracciato oggetto di studio è stato approssimato in una sequenza di rettifili e curve a raggio costante.

Per garantire l’equilibrio del veicolo in curva è necessario agire sulla pendenza trasversale. Il D.M. 05/11/2001 impone un modello di questo tipo:

• In curva la carreggiata è inclinata verso l’interno. La pendenza trasversale è la stessa su tutta la lunghezza dell’arco di cerchio.

• La pendenza massima vale 7% (q=0,07) per le strade tipo A (urbane ed extraurbane), tipo B, C, F extraurbane e strade di servizio extraurbane; vale 5% per le strade di tipo D e 3,5 % per le strade di tipo E ed F urbane, nonché per le strade di servizio delle autostrade urbane e delle strade di scorrimento.

Per la determinazione della pendenza in funzione del raggio è indispensabile stabilire il legame tra la velocità di progetto Vp, la pendenza trasversale in curva ic e la quota parte del coefficiente di aderenza impegnato trasversalmente ft. Dallo studio dell’equilibrio di un veicolo transitante su una curva circolare si ottiene:

× 127

= +

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in cui: - Vp è la velocità di progetto della curva [Km/h];

- R è il raggio della curva [m];

- = , con ic pendenza delle falde di carreggiata;

- ft è la quota parte del coefficiente di aderenza impegnato

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Per quanto riguarda la quota limite del coefficiente di aderenza impegnabile trasversalmente ft max, valgono i valori di seguito riportati. Tali valori tengono conto, per ragioni di sicurezza, che una quota parte dell’aderenza possa essere impegnata anche longitudinalmente in curva.

Tab 3.3 – Quota limite del coefficiente di aderenza impegnabile trasversalmente.

Per una strada di assegnato intervallo di velocità di progetto, il raggio minimo Rmin è quello calcolato con l’espressione precedente citata e con la velocità al limite inferiore dell’intervallo di progetto, per una pendenza trasversale pari alla qmax , nonché per un impegno di aderenza trasversale pari a ft max.

Per raggi maggiori di Rmin si utilizzano l’abaco della Fig. 3.5 (strade tipo A urbane ed extraurbane, tipo B, C, F extraurbane e strade di servizio extraurbane), procedendo nel modo di seguito riportato.

Finché il raggio è minore di quello R* calcolato con l'espressione citata all'inizio del paragrafo per la velocità Vmax di progetto, per la pendenza imax e per ft max , la pendenza trasversale dovrà essere mantenuta costante e pari al valore massimo. In tale campo, cioè per Rmin ≤ R ≤ R*, la velocità di progetto Vp è data dall'espressione (1), sempre con ft max(Vp). La pendenza trasversale pari al 2,5 % deve essere impiegata in curva quando il raggio di curvatura è uguale o maggiore ai valori del raggio R2,5.

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Tab 3.4 – Raggio minimo per una strada di assegnato intervallo di velocità di progetto.

Fig 3.5 – Relazione tra raggi di curvatura, pendenze trasversali e velocità per strade di tipo A (urbane ed extraurbane), B, C, F extraurbane e strade di servizio extraurbane.

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Per strade extraurbane principali si giunge ad un valore di Rmin di 178 m e ad un valore di R* di 667 m. Poiché, come si può vedere nella Tab. 1.3 del Cap.1, il raggio più piccolo del tracciato stradale oggetto dello studio è pari a 447 m, si desume che i raggi di curvatura possono corrispondere ai requisiti di adeguamento funzionale a strada tipo B.

3.4. ANDAMENTO ALTIMETRICO

L’andamento altimetrico (o profilo longitudinale) è la linea piana in cui si trasforma l’asse stradale disegnato su di una superficie cilindrica a generatrici verticali avente come direttrice il tracciato orizzontale quando questa superficie viene tracciata su un piano. Esso è costituito da una successione di segmenti di retta (livellette) con differenti inclinazioni, raccordati tra loro con tratti curvilinei circolari o parabolici, convessi e concavi.

Anche in questo caso, data la natura dei dati in nostro possesso, non è stato possibile stabilire le caratteristiche geometriche dei raccordi verticali. Per questo motivo il tracciato oggetto di studio è stato approssimato in una sequenza di livellette. La normativa fornisce i valori di pendenza massima adottabili per i diversi tipi di strada:

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Dalla Tab. 1.4 del Cap.1 si nota che il valore di pendenza massima sull’intero tracciato è pari al 5%, sempre inferiore al valore limite indicato dal D.M. 05/11/2001. Quindi, anche per quanto riguarda l’andamento altimetrico, non vi sono limitazioni per l’adeguamento funzionale a strada di tipo B.

3.5. SEZIONE TRASVERSALE

Le dimensioni della sezione trasversale stradale derivano principalmente dalla velocità, dai volumi di traffico e dalla qualità della circolazione che si vuole assicurare nei periodi di punta.

I principali elementi che la caratterizzano sono: sede stradale, piattaforma, margini esterni, scarpate, muri, fossi di guardia, cunette, dispositivi di ritenuta. La sede stradale è la striscia di terreno compresa all’interno dei confini stradali, entro il quale è contenuto l’intero corpo stradale (organismo complesso che vede in successione tronchi stradali in rilevato, in trincea, in viadotto ed in galleria).

L’elemento che interessa questo studio è la piattaforma stradale. Essa comprende:

• Una o più carreggiate complanari di cui la corsia costituisce il modulo fondamentale;

• Le banchine in destra ed in sinistra;

• I margini (ove presenti) interno e laterale comprensivi delle banchine;

• Le corsie riservate, le corsie specializzate, le fasce per la sosta laterale, le piazzole di sosta o di fermata dei mezzi pubblici (ove presenti).

Il D.M. 05/11/2001 indica le configurazioni minime delle piattaforme stradali. In particolare si riportano quelle relative alle strade extraurbane principali per verificare lo scostamento con la geometria delle sezioni trasversali esistenti lungo il tracciato stradale oggetto dell’adeguamento funzionale.

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Dalle Tab. 3.8 e 3.9 si ricavano i valori limite da normativa, che ricapitolando valgono:

• Larghezza corsia: 3.75 m

• Larghezza banchina in destra: 1.75 m • Larghezza banchina in sinistra: 0.50 m • Larghezza spartitraffico centrale: 2.50 m Per un totale sommato pari a 22 m di piattaforma stradale.

Confrontando tali valori limite con i dati esistenti, riportati nel Cap.1 (Tab. 1.5 – Tab. 1.6 – Tab. 1.7) si vede immediatamente che allo stato attuale la sezione trasversale, in tutti i suoi componenti, risulta inferiore.

Pertanto gli scenari di progetto ipotizzati per effettuare l’adeguamento funzionale dell’infrastruttura stradale riguarderanno essenzialmente la modifica della sezione trasversale.

3.6. DIAGRAMMI DI VELOCITA’

Il D.M 5.11.2001 “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade” definisce univocamente il diagramma di velocità di progetto come “la rappresentazione grafica dell’andamento della velocità di progetto in funzione della progressiva dell’asse stradale” ed indica secondo quali criteri esso vada costruito. Ma da una parte il comportamento reale degli utenti, dall’altra le recenti modifiche al Nuovo Codice della Strada fanno riflettere sui limiti superiori degli intervalli di velocità riportati nelle stesse norme. Per questi motivi sarà più corretto definire due differenti diagrammi di velocità: un primo diagramma, di progetto, costruito secondo la vigente normativa ed un secondo costruito in funzione di dati statistici rilevati direttamente sui tratti dell’infrastruttura stradale oggetto dello studio (dove essi esistono). Questo secondo diagramma va definito, più propriamente, diagramma delle velocità operative e verrà affrontato nel Cap. 8.

Il diagramma delle velocità di progetto serve per una corretta valutazione della velocità lungo il tracciato sia nella fase di progetto che di esercizio

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dell’infrastruttura (moderni criteri di progettazione e verifica). Definite le Vp, come illustrato in precedenza, si procede alla costruzione del diagramma delle velocità in due fasi successive. Nella prima fase vengono riportate le velocità di progetto relative agli elementi a curvatura fissa. Successivamente si tracciano i raccordi in cui la velocità passa dal valore Vp1 al valore Vp2, competenti a due elementi che si succedono. Tale raccordo prende il nome di “distanza di transizione”.

Il modello teorico ammesso assume le seguenti ipotesi:

1. Sui rettifili, sulle curve circolari con raggio non inferiore a R* e lungo le clotoidi la velocità tende al limite superiore dell’intervallo di velocità di progetto;

2. Su tutte le curve circolari con raggio inferiore a R* la velocità è costante e si valuta come spiegato;

3. Gli spazi di accelerazione e di decelerazione, rispettivamente in uscita o in ingresso ad una curva circolare ricadono sugli elementi indicati al punto 1;

4. Le variazioni di velocità avvengono con moto uniformemente vario con a = 0.8 m/sec2_.

Allora si ricava:

=

−

3.6 × 2 ×

= 0.048 ∙

−

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in cui: - è la distanza di transizione [m];

- V1, V2 sono le velocità di progetto degli elementi a curvatura fissa

[Km/h];

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Data la presenza delle postazioni fisse di controllo della velocità, posizionati diversamente a seconda del senso di marcia percorso, è stato necessario costruire due diagrammi della velocità.

Per i diversi scenari di progetto si è proceduto come segue:

• Tratti adeguati a strada extraurbana principale: intervalli di velocità di progetto come indicati sopra (Vpmin = 70 Km/h; Vpmax = 120 Km/h).

• Tratti non adeguati: intervallo di velocità di progetto come da norma CNR 1980 di seguito illustrata.

3.6.1. BOLLETTINO UFFICIALE DEL CNR N°78/1980

La direttiva CNR del 1980 “Norme sulle caratteristiche geometriche delle strade extraurbane” individua un intervallo di velocità di progetto diversa dal D.M. 05/11/2001. Come detto la S.G.C. Fi-Pi-Li, per le caratteristiche geometriche della sezione trasversale, è stata equiparata ad una strada di tipo III° (Fig. 3.11).

Per questo nel diagramma delle velocità dello stato attuale la velocità di progetto dei tratti in rettifilo e in curva con R maggiore o uguale a R* sarà pari a 100 Km/h mentre varierà tra 100 e 80 Km/h per curve con raggi compresi tra 437 m e 252 m. Tali valori sono stati ricavati dall’abaco di Fig. 3.5.

Tuttavia, come già prima specificato, il raggio più piccolo del tracciato stradale oggetto dello studio è pari a 447 m, per cui la velocità di progetto nel diagramma delle velocità allo stato attuale sarà costantemente pari a 100 Km/h su tutto l’itinerario.

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Fig 3.11 – Geometria della piattaforma stradale e intervallo di velocità di progetto per strade a carreggiate separate.