strade2

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NORME FUNZIONALI E GEOMETRICHE PER LA
COSTRUZIONE DELLE STRADE
IN PRECEDENZA
CONSISTEVANO IN
ISTRUZIONI E
RACCOMANDAZIONI
ATTUALMENTE
HANNO FORMA
COGENTE (NORMA)
(CNR 1960 – 1978 – 1980)
LE NORME IMPONGONO PRESCRIZIONI PER LA
PROGETTAZIONE DEGLI ELEMENTI GEOMETRICI DELLE
STRADE IN RELAZIONE ALLA LORO CLASSIFICAZIONE
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LA CLASSIFICAZIONE DELLE STRADE
A ciascun tipo di strada la normativa assegna funzioni, dimensioni e criteri
di pro-gettazione che riguardano gli elementi geometrici dell’asse e della
piattaforma, affinché la circolazione degli utenti ammessi si svolga con
sicurezza, regolarità ed efficienza.
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Le normative contengono TABELLE che riportano le prescrizioni
progettuali per ogni tipo di strada.
Alcune prescrizioni sono direttamente presenti in queste
tabelle.
Altre vengono ricavate indirettamente tramite i valori dei limiti
dell’intervallo della velocità di progetto.
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VPmin – VPmax
SI INTENDE IL CAMPO DEI VALORI IN BASE AI QUALI
DEVONO ESSERE DEFINITE LE CARATTERISTICHE
GEOMETRICHE DEI VARI ELEMENTI DEL TRACCIATO
(rettifili, curve, pendenze ecc.)
Limite inferiore VPmin
è la velocità di riferimento per la
progettazione degli elementi più
vincolanti e restrittivi del tracciato
(es. curve, pendenze ecc.);
corrisponde alla velocità che può
essere mantenuta sugli elementi,
rispettando i margini di sicurezza.
Limite superiore VPmax
è la velocità di riferimento per la
progettazione degli elementi
meno vincolanti del tracciato
(es. rettifili orizzontali, distanze di
visuale libera ecc.);
è almeno pari alla velocità
massima consentita dal Codice per
quel tipo di strada.
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L’analisi del traffico DEVE PRECEDERE ogni progettazione stradale per dare
risposta ai seguenti quesiti:
valutazione del traffico che la nuova strada catalizza dalla circolazione
esistente;
valutazione del traffico che la nuova strada con i suoi benefici creerà;
previsione dell’incremento di traffico per il più lungo periodo di tempo
possibile.
Il traffico viene “fotografato” da alcuni parametri o indici
caratterizzano, in corrispondenza di una data certa sezione stradale:
che
lo
1) Traffico annuale: è il numero di veicoli che attraversano una data sezione
stradale in un anno intero (365 giorni).
2) Traffico giornaliero medio (TGM): questo importante parametro è dato
dal rapporto tra il traffico annuale, sopra definito, e il numero dei giorni presenti
nell’anno (365).
3) Traffico orario (flusso orario): è il numero di veicoli che transitano in
un’ora in una data sezione stradale.
4) Traffico alla trentesima ora (Txxxh o più brevemente Q30): rappresenta il
valore del traffico orario, prima definito, che viene superato per un numero di
ore inferiore a 30 nell’arco dell’anno.
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Il numero di corsie della strada in progetto viene fissato sulla base
del flusso orario alla XXX ora.
Se la strada fosse dimensionata con portate orarie superiori, cioè
con frequenza minore di 30 ore annue, si sovradimensionerebbe la
strada (con danno economico).
Se la strada venisse dimensionata con valori di flusso orario minori a
quello corrispondente alla 30a ora, e cioè con frequenze maggiori alle
30 ore annue, la stessa sarebbe sottodimensionata (con inefficienza
della strada).
curva statistica della
frequenza del traffico
orario (in una sezione)
Il flusso alla XXX ora può essere
dedotto a seguito di rilevamenti
statistici sulla viabilità esistente, oppure in modo empirico.
Determinazione empirica del
flusso della XXX ora:
Qxxx = 0,15  TGM
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La velocità reale mantenuta dai veicoli su una strada dipende dal tipo
di veicolo, dalla personalità e dall’atteggiamento del conducente,
dalle condizioni atmosferiche, dalle condizioni di visibilità, ma anche
dal maggiore o minore affollamento di veicoli (volume di traffico).
In particolare, il volume di traffico condiziona direttamente le
velocità nelle strade a unica carreggiata, dove la velocità è
strettamente connessa alla più o meno facile possibilità di effettuare la
manovra di sorpasso.
Osservando
statisticamente
i
veicoli che transitano in una data
sezione
stradale,
rilevandone
numero e velocità, è possibile
costruire un diagramma nel quale
in ascisse vengono riportate le
velocità
e
in
ordinate
le
percentuali
di
veicoli
che
marciano al di sotto di tali
velocità (es. la velocità di 90
km/h non viene raggiunta dal 75%
dei veicoli).
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Quando un veicolo può compiere i sorpassi senza che questi siano
ostacolati dalla presenza di altri veicoli, ma condizionati unicamente
dalle caratteristiche della strada, si ha il traffico in regime di
libera circolazione, caratterizzato da alte velocità e differenti da
veicolo a veicolo.
 Se però il numero
dei veicoli aumenta,
essi si ostacolano
a vicenda e si ha
una naturale diminuzione della possibilità di effettuare
sorpassi.
 Dunque i veicoli
sono
costretti
a
viaggiare a velocità
inferiori e assai
prossime tra loro.
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È una velocità ideale definita allo scopo di dimensionare gli
elementi geometrici della strada (raggi, pendenze, distanze di
visibilità ecc.), dai quali dipende la sicurezza, la regolarità e
l’efficienza del moto dei veicoli.
La velocità di progetto è la velocità più alta che può essere
mantenuta con sicurezza, su un determinato tratto stradale,
quando le condizioni meteorologiche, di traffico e di ambiente
sono così favorevoli che la stessa velocità dei veicoli è
limitata solo dalle caratteristiche geometriche della
strada.
La velocità di progetto dipende dal tipo di strada che si deve
progettare.
Più importante è la strada, più alta sarà la velocità di
progetto.
Gli elementi geometrici del tracciato stradale (curve,
pendenze ecc.) possono fare aumentare o diminuire il suo
valore e pertanto andranno opportunamente dimensionati.
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La normativa associa un intervallo di velocità di progetto,
compreso tra un limite inferiore e un limite superiore, a
ciascun tipo di strada appartenente alla classificazione (es. tipo
A : VPmax=140 km/h; VPmin=90 km/h.
Il LIMITE SUPERIORE è la massima velocità
compatibile in rettifilo orizzontale. Con essa vanno
verificati gli elementi meno vincolanti del tracciato, come le
distanze di visuale libera. Naturalmente, questa velocità è
sempre maggiore alla velocità massima (limite di velocità)
ammessa dal Codice per il tipo di strada considerato.
Il LIMITE INFERIORE corrisponde alla velocità che può
essere mantenuta, rispettando i margini di sicurezza, da un
veicolo mentre percorre tratti con variazioni altimetriche o
curve. Esso condiziona il dimensionamento degli elementi
plano-altimetrici più vincolanti e restrittivi della strada,
come larghezze, raggi minimi delle curve, pendenze
massime ecc.
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La capacità è il numero massimo di veicoli che può essere
raggiunto in un’ora, in corrispondenza di una data sezione, con
condizioni prevalenti di circolazione e di tracciato, così che detto
valore abbia buone probabilità di non venire mai superato (viene
determinata in base a rilevazioni periodiche di carattere statistico sulla
viabilità esistente).
La capacità C di una strada è direttamente proporzionale al numero di corsie
presenti in una data sezione stradale. Ciascuna corsia è in grado di ottenere la
massima capacità possibile, che teoricamente e indicativamente può arrivare
a C=1.800/2.000 veicoli/h, quando però sono soddisfatte simultaneamente le
seguenti circostanze:
1.
2.
3.
4.
5.
larghezza non minore di 3,75 m;
assenza di traffico pesante (autocarri);
assenza di intersezioni a raso (incroci) o altri punti di conflitto;
distanza minima di 1,80 m degli ostacoli dalla carreggiata;
dimensioni che consentano l’ottenimento della velocità di progetto.
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Poiché le condizioni precedenti quasi mai sono soddisfatte tutte contemporaneamente, e solo per strade di grande importanza, si ha di
conseguenza una riduzione, spesso anche significativa, della
massima capacità possibile di ciascuna corsia, quindi della strada.
A ciascuna delle precedenti condizioni corrispondono dei coefficienti
correttivi u1, u2, u3, u4, u5, minori o uguali a 1, che verranno
applicati alla massima capacità possibile della corsia:
C = 2.000  u1  u2  u3  u4  u5
veicoli/ora
Esempio di capacità di una strada con velocità di progetto di 80
km/h e traffico pesante (autocarri, autotreni ecc.) non superiore al
20% del traffico complessivo.
Numero
corsie
Andamento
del terreno
Larghezza
corsia 3,75 m
Larghezza
corsia 3,50 m
Larghezza
corsia 3,00 m
pianeggiante
700
650
500
ondulato
500
450
400
pianeggiante
1.200
1.000
900
ondulato
850
750
600
pianeggiante
2.800
2.600
2.200
ondulato
2.000
1.600
1.400
2 corsie
3 corsie
4 corsie
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La sagomatura della piattaforma stradale ha lo scopo permettere un rapido
drenaggio delle acque piovane, creando una monta, perlopiù centrale, che
determina una pendenza trasversale all’asse stradale.
Pendenza minima 2,5%
Modalità di sagomatura ammesse dalle norme
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La sagomatura trasversale in curva non risponde solamente alla
funzione di drenare le acque piovane (come in rettifilo) ma ha anche la
funzione di migliorare il moto dei veicoli, interagendo direttamente
con il raggio della curva e la velocità di progetto.
In curva l’intera carreggiata è sempre
inclinata verso l’interno della stessa
curva e la pendenza trasversale q (ic in %)
rimane costante per tutto il suo sviluppo,
realizzando
quella
che
si
chiama
sopraelevazione della curva.
Questa non deve superare un limite
superiore fissato dalle norme per i vari tipi
di strade.
Pendenze massime per i tipi di strade
TIPO DI STRADA
ic max
A, B, C, F extra
D
E, F urb
7%
5%
3,5%
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Pensando che il moto di un veicolo all’interno di una curva circolare di
raggio R avvenga a velocità v (m/sec) costante, esso è caratterizzato
dalla comparsa della forza centrifuga FC, assente in rettifilo. La sua
intensità viene ricavata dalla seguente espressione:
P v2
FC  
g R
(kg)
CURVE CIRCOLARI CON PIATTAFORMA ORIZZONTALE
Durante il moto in curva, l’attrito
trasversale tra pneumatico e asfalto dà
luogo a una forza d’attrito tangenziale
FT complessiva di intensità proporzionale
al peso P del veicolo: FT = fT  P.
Affinché questa forza contrasti la forza
centrifuga FC e mantenga il veicolo in
traiettoria, dovrà verificarsi:
FT  FC
>>>>
fT  P  F C
(fT è fornito dalle norme in funzione della velocità di
progetto)
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FT  FC
>>>>
fT  P  FC
Questa relazione è detta equilibrio allo
slittamento, e considerando la situazione
limite (segno =) possiamo ricavare il raggio
minimo che deve avere la curva.
Equilibrio allo slittamento
P
v2
fT  P  -----  ----g
R1
Equilibrio al ribaltamento
P
v2
s
----  -----  h  P  --g
R2
2
v2
R1 = ------------g  fT
2  v2  h
R2 = ----------------gs
In condizioni prevalenti R1 è il più grande, dunque viene assunto come Rmin
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CURVE CIRCOLARI E PIATTAFORMA SOPRAELEVATA (inclinata)
La
sopraelevazione
della
piattaforma in curva consente
una maggior regolarità ed
efficienza del moto.
Questo perché la sopraelevazione permette di contrastare parzialmente la forza
centrifuga
Fc,
riducendo
il
disturbo al moto che essa
produce.
La pendenza trasversale della piattaforma inclinata di un angolo 
rispetto al piano orizzontale viene indicata con q (q = ic/100) dunque
per definizione sarà: q = tg 
qmax è la pendenza trasversale massima in formato naturale (es. 0,05).
Ricordando la definizione di pendenza si ha:
 = arctg q
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L’equilibrio
deve
essere
valutato sul piano inclinato di
scorrimento
del
veicolo
considerando le componenti di
P
e
FC,
parallele
o
perpendicolari a tale piano.
Equilibrio allo slittamento
(sul piano inclinato)
P v2
P v2
fT (---  ---  sen  + P  cos )  ---  ---  cos  – P  sen 
g R
g R
Dividendo per P  cos ,
semplificando, e ricordando
che: q = tg , si ottiene:
v2
R = ----------------------g  ( fT + q)
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v2
R = -------------g  ( fT + q)
Le norme prescrivono che la velocità da
utilizzare nella precedente relazione sia il
limite
inferiore
dell’intervallo
della
velocità di progetto VPmin, e la pendenza
trasversale sia il valore massimo qmax per il
tipo di strada considerata.
VPmin2
Rmin = --------------------------------127  ( fT + qmax)
Valori del coefficiente fT forniti dalle norme
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Se nel dimensionare la curva viene deciso di utilizzare un raggio
maggiore di quello minimo, le norme impongono di ridurre la
pendenza trasversale qmax della piattaforma stradale.
La pendenza q trasversale (q<qmax) per raggi R maggiori di Rmin viene
ricavata da due abachi allegati alle norme, per i diversi tipi di strade,
con determinate modalità di interpretazione.
Per la loro corretta lettura è necessario il calcolo di due raggi ideali (R*,
R2,5), sempre calcolati con la formula precedente, ma con la
sostituzione del limite inferiore della velocità di progetto con il limite
superiore, oltre alla sostituzione di qmax con 2,5% (solo in R2,5).
VPmax2
R* = ---------------------127  ( fT + qmax)
VPmax2
R2,5 = ---------------------127  ( fT + 0,025)
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ABACO PER RAGGIO SUPERIORE AL MINIMO
VPmax2
R* = ---------------------127  ( fT + qmax)
VPmax= 100 km/h
VPmax2
R2,5 = ---------------------127  ( fT + 0,025)
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1. Quando il raggio R della curva è minore del raggio R* (Rmin<R<R*),
la pendenza trasversale dovrà essere mantenuta costante e pari al
valore massimo qmax.
2. Quando il raggio di curvatura R è uguale o maggiore ai valori del
raggio R2,5, deve essere impiegata la pendenza trasversale minima
del 2,5%.
3. Per raggi di curvatura R intermedi tra i raggi R* e R2,5 (R*RR2,5),
la pendenza trasversale viene ricavata dall’abaco in corrispondenza delle linee oblique riferite al limite superiore della velocità di
progetto della corrispondente tipo di strada.
Esempio:
immaginiamo di voler adottare un raggio R=1.000 m per una curva in una strada tipo C
(extraurbana secondaria) caratterizzata da un limite superiore della velocità di progetto
VPmax=100 km/h.
Dall’abaco si osserva che in questo caso R*=437 m e R2,5=2.187 m; dunque il raggio
R=1.000 m è intermedio tra questi valori, così si ha (437<1.000<2.187) e la pendenza
trasversale della piattaforma dovrà essere q=0,0415 (ic=4,15%).
Tale valore è stato ricavato considerando l’intersezione tra la verticale tracciata in
corrispondenza del valore R=1.000 m e la linea inclinata corrispondente a VPmax=100 km/h;
tracciando una retta orizzontale da tale intersezione si ricava, appunto, la pendenza
trasversale ic=4,15% da utilizzare.
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Nelle curve circolari la piattaforma stradale viene allargata al
fine di costituire un rimedio a due inconvenienti che si realizzano
in curva:
maggior ingombro dei veicoli;
minor visibilità (a causa di eventuali ostacoli come vegetazione, recinzioni ecc. che si trovano nella parte interna della
stessa curva oltre il confine della strada).
Corda di
visibilità
ostacolo
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L’allargamento deve interessare solo le carreggiate e non le
banchine.
Per le curve circolari, ciascuna corsia dovrà essere allargata di una
quantità costante “E” fornita dalla seguente espressione, in cui R rappresenta il raggio esterno della corsia:
45
E
R
L’allargamento totale ETOT= E1+E2+E3 … viene ottenuto sommando gli
allargamenti di ogni singola corsia, inoltre deve essere applicato tutto
alla corsia più interna di ciascuna carreggiata.
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Si tratta della lunghezza del tratto stradale che il
conducente è in grado di vedere davanti a sé, senza considerare
l’influenza di traffico e le condizioni atmosferiche.
Le norme prevedono le seguenti distanze di visibilità che
verranno poi richiamate nel dimensionamento di diversi elementi
geometrici della strada.
DISTANZA DI VISIBILITÀ PER L’ARRESTO
DISTANZA DI VISIBILITÀ PER IL SORPASSO
DISTANZA DI VISIBILITÀ PER LA MANOVRA
(cambio di corsia)
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Quando il conducente percepisce un ostacolo lungo la sua traiettoria
deve potersi arrestare prima di urtare l’ostacolo, prescindendo da
eventuali cambi di traiettoria.
Allora è necessario che la distanza di visuale libera tra l’ostacolo e il
veicolo, nell’istante in cui il conducente percepisce la presenza
dell’ostacolo, sia maggiore dello spazio necessario all’arresto del
veicolo (distanza minima di arresto).
Pertanto, gli elementi della strada dove la visuale si riduce
significativamente (curve, dossi e avvallamenti) dovranno essere
dimensionati garantendo tali distanze di visuale libera.
La distanza DA per l’arresto ha due componenti:
D1: spazio di percezione e reazione;
D2: spazio di frenatura:
DA = D1+D2
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D1 è lo spazio percorso dal veicolo durante il tempo di percezione,
riflessione e reazione. Le norme impongono per questa distanza il valore
ricavato dalla espressione:
D1 = t · V
in cui
t = [2,8 – (0,01· V)] (t in sec, V in km/h)
D2 è lo spazio percorso dal veicolo durante il tempo di frenatura, esso
dipende dalle caratteristiche del veicolo, dalle resistenze al moto, dalla
pendenza e dalla velocità. Essa viene fornita da una complessa espressione
fornita dalle norme.
Le stesse norme, tuttavia, consentono di ottenere il valore complessivo
DA=D1+D1 utilizzando opportuni abachi riferiti ai tipi di strade e alle
caratteristiche dei veicoli.
Abachi per:
DA
autovettura di:
P=1.200 kg
S=2 mq
Cx=0,35
r=1,15 kg/mc
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La distanza di visibilità per il sorpasso deve essere considerata
nelle strade a unica carreggiata con due corsie, una per ciascun
senso di marcia, dunque in presenza di veicoli marcianti in senso
opposto.
DS = 5,5 · VPmax
DISTANZA DI VISIBILITÀ PER LA MANOVRA
(cambio di corsia)
È lo spazio necessario al conducente per procedere al cambio di
corsia, da quella del moto a quella adiacente. Deve essere assicurata
in presenza di strade con 2 o più corsie per senso di marcia, nonché
in corrispondenza di punti singolari. Le norme, per il cambio di una
sola corsia, prevedono:
DC = 2,6 · VPmax
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