Lezione 2

BOZZA

1

Costruzioni di strade, ferrovie e aeroportiProf. Pasquale Colonna A.A. 2008-2009Politecnico di Bari

1

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE

INGEGNERIA CIVILE ED AMBIENTALE

“COSTRUZIONI DI STRADE, FERROVIE ED AEROPORTI”

prof. Pasquale Colonna

[email protected]


2

Perché esistono le strade?

• 13500 milioni anni fa BIG BANG• 5000 m TERRA• 3000 m VITA (protoplasmi)• 400 m ANFIBI• 200 m MAMMIFERI• 70 m METEORITE – PRIMATI• 4-6 m BIPEDISMO• 7500 anni fa RUOTA

BOZZA

2


3

Perché esistono le strade?

• 4-6 m BIPEDISMO• 80.000 – 10.000 anni fa dall’AFRICA alla

Terra del Fuoco (PATAGONIA)• 10.000 anni fa AGRICOLTURA –

ALLEVAMENTO – NUOVO RAPPORTO CON L’AMBIENTE – TECNOLOGIA

• 7500 anni fa RUOTA• OGGI L’UOMO TORNA A SUBIRE

L’AMBIENTE A CAUSA DELLE MODIFICHE DA LUI STESSO APPORTATE


4

Nel futuro esisteranno le strade?

• Possibilità di usare la 3a dimensione• Accessibilità elettronica

• Necessità di un nuovo equilibrio

BOZZA

3


5

Necessità di un nuovo equilibrio

• Incrementare la mobilità urbana pedonale (siamo tutti Patagoni)

• Contrastiamo la mobilità urbana motorizzata

• Razioniamo la mobilità extraurbana (in particolare quella derivata)


6

CRITERI GENERALI CRITERI GENERALI PER LA PER LA

PROGETTAZIONE PROGETTAZIONE STRADALESTRADALE

BOZZA

4


7

PRENDIAMO UNA PRENDIAMO UNA PLANIMETRIA ….PLANIMETRIA ….

… O MEGLIO UNA RAPPRESENTAZIONE BIDIMENSIONALE DEL TERRITORIO

ATTRAVERSO LE CURVE DI LIVELLOCURVE DI LIVELLO


8

Luogo dei punti che si trovano ad uguale distanza da un piano orizzontale di riferimento

CURVE DI LIVELLO

Quota 0

BOZZA

5


9

Luogo dei punti che si trovano ad uguale distanza da un piano orizzontale di riferimento

CURVE DI LIVELLO

Per capire se si tratta di un tratto di montagna più o meno pendente è sufficiente analizzare quanto vicine siano le curve di livello sulla carta. Se esse sono state disegnate molto vicine l'una all'altra vuol dire che la differenza di quota (25 metri nella scala indicata) andrà superata in un tratto di strada più pendente

L'equidistanza è la differenza di quota tra una curva di livello e quella successiva. Il suo valore varia a seconda del terreno e della scala della rappresentazione.


10

IL NASTRO STRADALE

100

95

90

85

IL TERRENO SCENDE

IL TERRENO SALE

LA QUOTA DELLA PAVIMENTAZIONE NON SEMPRE COINCIDE CON LA QUOTA DEL

TERRENO

105

BOZZA

6


11

IL NASTRO STRADALEMAGGIORE E’ LA SCALA DI RAPPRESENTAZIONE MIGLIORE È LA RAPPRESENTAZIONE DELLA STRADA SULLA PLANIMETRIA

QUESTO È UN RETTIFILO

100

95

90

85

105


12

IL NASTRO STRADALEASSE STRADALE

CIGLIO STRADALE

SCARPATA

100

95

90

85

105

110

BOZZA

7


13

IL NASTRO STRADALE

INGOMBRO DEL CORPO STRADALE SUL

TERRITORIO

100

95

90

105


14

IL NASTRO STRADALE

Se la quota del ciglio stradale è superiore alla quota della linea di intersezione tra scarpata e terreno, la scarpata è in rilevato.

“Le lineette rappresentano le tracce di una goccia di pioggia che cade”

Se la quota del ciglio stradale è inferiore alla quota della linea di intersezione tra scarpata e terreno, la scarpata è in trincea.

BOZZA

8


15

IL NASTRO STRADALE

La porzione di strada compresa tra le sezioni 1 e 2 è in rilevato perché entrambi i cigli stradali sono a quota superiore rispetto al piano di campagna

La porzione di strada compresa tra le sezioni 1 e 2 è in trincea perché entrambi i cigli stradali sono a quota inferiore rispetto al piano di campagna

La porzione di strada compresa tra le sezioni 1 e 2 è a mezza costa perché un ciglio stradale è a quota superiore rispetto al piano di campagna e l’altro è a quota inferiore

Rile

vato

Mez

zaco

sta

Ingombro del corpo stradale

Trin

cea


16

…. UNA PLANIMETRIA COMPLETA

esempi di interferenze

Trincea

Rilevato

Intersezione conaltra strada

Intersezione conaltra strada

Regimazione delleacque (tombino)

Vallata

BOZZA

9


17

…. PROGETTIAMO UNA STRADA ……

LA STRADA NASCE CON L’OBIETTIVO DI COLLEGARE

DUE PUNTI A E B

Quanto maggiore è la distanza tra i due punti da collegare, tanto maggiori sono le possibili alternative di tracciato.

Se c’è l’obbligo di passare per determinati punti le possibili alternative di tracciato si riducono


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QUALI SONO LE PRIME SCELTE PER LA PROGETTAZIONE?

1°PROBLEMA: IL PROGETTISTA DEVE SAPER LEGGERE MOLTO BENE LA CARTA TOPOGRAFICA

L’ingegnere non deve sottovalutare la realtà in favore della teoria …..

….. Se la strada da progettare è di lunghezza limitata l’ideale sarebbe che il progettista andasse sul posto……

…. Ma se la strada da progettare è molto lunga il progettista deve studiare la cartastudiare la carta nella scala corrispondente al progetto…. (Es: se dobbiamo progettare una strada lunga 100 km, bisogna utilizzare una carta che consenta di vedere la strada nella sua interezza).

BOZZA

10


19

IL PROGETTISTA DEVE SAPER LEGGERE LA CARTA TOPOGRAFICA

Studiare la carta significa individuare tutti i VINCOLI che possono interferire con l’opera stradale:

-FIUMI, laghi e corsi d’acqua;

-CATENE MONTUOSE;

-CENTRI ABITATI;

-PRESENZA DI ALTRE INFRASTRUTTURE: elettrodotti, acquedotti, oleodotti, ferrovie, strade, autostrade, aeroporti;

-VINCOLI NATURALI DA SALVAGUARDARE: boschi, aree naturali protette, zone archeologiche….


20

IL PROGETTISTA DEVE SAPER LEGGERE LA CARTA TOPOGRAFICA

Occorre cercare gli strumenti che forniscono al progettista tutte le informazioni utili sul territorio che sarà interessato dal progetto della nuova infrastruttura, non soltanto alla data di progetto, ma anche nella futura vita utile della strada:

-STRUMENTI URBANISTICI che forniscono la “tipizzazione” delle diverse aree;

-STRUMENTI PIANIFICATORI, dati da enti che gestiscono il territorio;

BOZZA

11


21

QUALI SONO LE PRIME SCELTE PER LA PROGETTAZIONE?

2°PROBLEMA: ESAME DETTAGLIATO DELLA CARTA TOPOGRAFICA

Si fa attraverso un sopralluogosopralluogo….

….. o si cerca di immaginare il territorio in tre dimensioni dall’esame della carta …… oggi questa operazione è facilitata dai software che permettono di ottenere rappresentazioni tridimensionali del territorio partendo da supporti grafici bidimensionali

si individuano le linee di compluviocompluvio e di

displuviodispluvio sulla carta


22

ESAME DETTAGLIATO DELLA CARTA TOPOGRAFICA

LINEE DI COMPLUVIO: sono le linee dove si possono potenzialmente raccogliere le acque …. Luogo dei punti nel quale vanno a confluire le gocce di pioggia se il terreno è impermeabile

LINEE DI DISPLUVIO: sono le linee rappresentative di spartiacque naturali …..

BOZZA

12


23

COMPLUVI E DEI DISPLUVI

Sono linee tratteggiate ortogonali alle curve di livello;

Sono linee luogo dei punti a curvatura massima;

Le linee di compluvio e di displuvio si alternano tra loro


24

RAPPRESENTAZIONE DEI COMPLUVI E DEI DISPLUVI

DISPLUVIOCOMPLUVIO

DISPLUVIO

BOZZA

13


25

85

90

95

100

95

Compluvio

Compluvio

Displuvio

Displuvio

95 95

> 90< 95 95

> 95< 100

Pendenzemaggiori

Pendenzeminori

RAPPRESENTAZIONE DEI COMPLUVI E DEI DISPLUVI


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… PER CAPIRE QUALI SONO I COMPLUVI E QUALI I DISPLUVI …

Nel caso in figura:

se X > 110 m si ha un displuvio;

se X < 110 m si ha un compluvio

BOZZA

14


27

RIEPILOGHIAMO ….. FASI PRELIMINARI ALLA PROGETTAZIONE

INDIVIDUAZIONE DELLE LINEE DI COMPLUVIO E DI DISPLUVIO

SCELTA ED ESAME DELLA CARTOGRAFIA;

IMMAGINAZIONE DELL’ANDAMENTO TRIDIMENSIONALE DEL TERRITORIO;

VERIFICARE SUL POSTO IL TERRITORIO IMMAGINATO ED INDIVIDUAZIONE DI ULTERIORI FATTORI (pozzi, pali della luce, ecc.)

COME SI COLLEGANO I DUE PUNTI AA E BB?


28

DOVE VADO?

COME SI COLLEGANO I DUE PUNTI A E B?

SE IO DOVESSI ANDARE A PIEDI DA A A B CON UN GREGGE DI PECORE, COME FAREI?

BOZZA

15


29

INIZIAMO A PROGETTARE LA STRADASI DISEGNANO LE VARIE IPOTESI PROGETTUALI

SI IMMAGINA LA SUCCESSIONE DEI RETTIFILIRETTIFILIE DELLE CURVECURVE CHE SIA ADEGUATA(*):

• AL TERRITORIO

• AL TIPO DI STRADA DA PROGETTARE

SI PROGETTA LA SEZIONE STRADALE NOTI:• TRAFFICO

• CATEGORIA DELLA STRADA(*) Dopo aver immaginato la successione dei rettifili e delle curve adeguata al territorio e al tipo di strada da progettare, si procede alla verifica degli elementi del tracciato secondo quanto stabilito dal D.M. 5/11/2001 e ad una ulteriore ottimizzazione del tracciato


30

ATTENZIONE!!!!ATTENZIONE!!!!

LO STUDIO IDROGRAFICO È FONDAMENTALE!

LA PRESENZA DI UNA NUOVA STRADA NON DEVE ALTERARE IL RETICOLO IDROGRAFICO NATURALE

IMBRIGLIARE O MODIFICARE IL CORSO NATURALE DELLE ACQUE È UN ERRORE!

NO !!

BOZZA

16


31

…. PRIMA DELLA STRADA ….…. PRIMA DELLA STRADA ….


32

PIANO DI CAMPAGNA

…. PRIMA DELLA STRADA ….…. PRIMA DELLA STRADA ….

BOZZA

17


33

…. DOPO…. DOPO


34

…. DOPO…. DOPO

PIANO DI CAMPAGNA

BOZZA

18


35

SEZIONE A MEZZA COSTASEZIONE A MEZZA COSTA

RILEVATO (O RINTERRO)

TRINCEA(O SCAVO O STERRO)

PIANO DI CAMPAGNA


36

Fosso di guardia

Banchina

Muro di sottoscarpa

Tubo di drenaggio

Terra vegetale

Arginello

Asse stradale

Corsia

~3%

Terreno

~3%

Corsia

Banchina Cunetta

Membrana geotessile

Muro di sottoscarpa

SEZIONE A MEZZA COSTASEZIONE A MEZZA COSTA(un esempio più complesso)(un esempio più complesso)

RILEVATO (O RINTERRO)

TRINCEA(O SCAVO O STERRO)

3 eMuro di controripa

BOZZA

19


37


1

2

34

56

1. TERRENO NATURALE A MONTE

2. SCARPATA IN STERRO

3. PAVIMENTAZIONE DELLA SEMICARREGGIATA DI MONTE

4. PAVIMENTAZIONE DELLA SEMICARREGGIATA DI VALLE

5. SCARPATA IN RILEVATO

6. TERRENO NATURALE A VALLE

PIANO DI CAMPAGNA


38

COSA SUCCEDE ALLE GOCCE DI COSA SUCCEDE ALLE GOCCE DI PIOGGIA CHE CADONO SU PIOGGIA CHE CADONO SU

CIASCUNA PORZIONE CIASCUNA PORZIONE (DA 1 A 6)? (DA 1 A 6)?

BOZZA

20


39

VALUTIAMO IL PERCORSO DELLA GOCCIA D’ACQUA CHE CADE

ZONA 6:L’acqua che cade in questa zona non crea problemi in quanto segue lo stesso percorso che seguirebbe in assenza della strada. Anzi, in zona 6 non arrivano le acque di monte in quanto bloccate dalla presenza della strada.


40


ZONA 5:L’acqua caduta scende fino ad incontrare il terreno, ossia la zona 6. L’acqua caduta potrebbe però infilarsi sotto il rilevato ed inficiarne la compattezza.

Se la strada da progettare è importante è opportuno inserire un fosso di guardia nel punto di intersezione tra la zona 5 e la zona 6.

L’acqua raccolta nel fosso di guardia procederà longitudinalmente ma non parallelamente all’asse stradale, in quanto l’andamento del fosso di guardia dipende dall’andamento del terreno, fino a quando non incontrerà un compluvio.

BOZZA

21


41


ZONA 4:La goccia caduta seguirà un percorso dovuto al fatto che la semicarreggiata è caratterizzata da una pendenza longitudinale e da una pendenza trasversale. La risultante delle due pendenze (pendenza geodetica) individua la direzione della goccia di pioggia caduta.

La goccia di pioggia segue la pendenza trasversale della semicarreggiata, che, se la strada è in rettifilo, è diretta verso l’esterno, fino ad incontrare l’arginello, che blocca l’acqua non consentendole di cadere lungo la scarpata.

L’acqua che urta contro l’arginello cadrà con direzione longitudinale lungo di esso fino ad incontrare dei varchi, in corrispondenza dei quali lungo le scarpate saranno posizionati degli embrici (elementi prefabbricati di forma trapezia).

L’acqua che cade lungo le scarpate si raccoglierà nel fosso di guardia di valle.


42

EMBRICIEMBRICI

BOZZA

22


43


ZONA 3:Come per la zona 4, le gocce di pioggia seguono la pendenza trasversale della semicarreggiata, che, se la strada è in rettifilo, è diretta verso l’esterno, procedendo nella direzione che va dall’asse stradale fino a raccogliersi nella cunetta, che può essere di varie forme e dimensioni dipendenti dalla quantità di acqua che interessa il territorio.

Il calcolo delle dimensioni della cunetta viene fatto in base alla grandezza del bacino di competenza (semicarreggiata + scarpata),

la portata d’acqua da smaltire e la pendenza longitudinale della cunetta stessa che coincide con la pendenza longitudinale della strada.(Approssimativamente, nelle nostre zone si può considerare una portata di acqua da smaltire pari a 220 l/s/ha).


44


ZONA 3:L’acqua raccolta dalla cunetta segue il profilo longitudinale fino alla fine della trincea e successivamente è intercettata da un tombino che viene collocato, generalmente, in corrispondenza dei punti di minimo del profilo longitudinale della strada.

Ma !!!!!! I punti di minimo del profilo longitudinale non devono

cadere in trincea, in quanto l’acqua riempirebbe la cunetta senza poter essere smaltita, con il rischio di allagamento della strada.

BOZZA

23


45

IL PROFILO LONGITUDINALELa scala delle ordinate è 10 volte maggiore di quella delle ascisse

NO


46


ZONA 2:L’acqua cade lungo la scarpata.

Se la scarpata è impermeabile (se per esempio è inerbita), l’acqua tende a raggiungere la zona 3.

Qualora la scarpata fosse permeabile, l’acqua penetrerebbe nel terreno creando problemi di stabilità.

BOZZA

24


47


ZONA 2 (un caso particolare):Se a valle della scarpata (vedi fig.) c’è un muro di sostegno, è opportuno realizzare piccoli canali di scolo per proteggere la “testa” del muro.

Membrana geotessile

Muro di sottoscarpaMuro di controripa


48


ZONA 1:L’acqua che cade sul terreno a monte della strada scivola seguendo la pendenza del terreno stesso, fino ad incontrare il fosso di guardia che preserva la strada.

Il fosso di guardia segue l’andamento del terreno e generalmente presenta diversi punti di minimo rispetto a quelli della strada (e quindi della cunetta).

I punti di minimo del fosso di guardia coincidono con i punti di minimo del terreno.

In corrispondenza dei punti di minimo del terreno è sempre opportuno realizzare opere di attraversamento (opere minori) per passare dal lato monte al lato valle.

FOSSO DI GUARDIA

BOZZA

25


49


1

2

34

5

6

PIANO DI CAMPAGNA

Muro di sottoscarpa

Membrana geotessile

CunettaBanchina

Corsia

~3%

Terreno

~3%

Corsia

Asse stradale

Arginello

Terra vegetale

Tubo di drenaggio

Muro di sottoscarpa

Banchina

Fosso di guardia

3 e


50

SEZIONE IN RILEVATO

6

5

4 3

2 1

BOZZA

26


51

SEZIONE IN TRINCEA

PIANO DI CAMPAGNA

FOSSO DI GUARDIA1

2

34

56


52

TOMBINO

Sezione longitudinale di un tombino circolare con pozzetto a monte

BOZZA

27


53

…. UNA PLANIMETRIA COMPLETA ……

TOMBINO

SOTTOVIAASSE

64

SEZIONE TRASVERSALE


54

Attraverso gli elementi di invito,lungo gli embrici

La strada è in curva, quindila pendenza è verso l’interno

Al compluvio

Lungo il fosse di guardia(di monte)

Se non c’è il fosso di guardia la direzione di scolo dell’acqua è lungo la retta di massima pendenza

IL PERCORSO DELL’ACQUA ……in pianta

BOZZA

28


55

IL PERCORSO DELL’ACQUA ……in sezione

Al fosso di guardiadi monte

Alla cunetta

Alla cunettaLungo l’arginello

agli embriciAl fosso di guardiadi valle Fosso di guardia

di monte

Fosso di guardiadi valle

CunettaArginello

Embrici

A valleverso il compluvio


56

…. IL PERCORSO DELL’ACQUA ……

BOZZA

29


57

ANDAMENTO ALTIMETRICO LINEA NERA: traccia del terreno su un cilindro, avente per linea direttrice l’asse stradale, così come risulta dalla planimetria, e per generatrice una retta verticale.

LINEA ROSSA: linea rappresentativa dell’andamento altimetrico dell’asse stradale.

“Immaginiamo di prendere un cartoncino arrotolato e di disporlo in verticale lungo l’asse della strada. Se spingo il cilindro nel terreno, posso disegnare sul cilindro la traccia del terreno. Apro il cilindro e ottengo la linea nera. Progettando le livellette e i relativi raccordi si ottiene la linea rossa.”

La scala delle ordinate è 10 volte maggiore della scala delle ascisse


58

La scala delle ordinate è 10 volte maggiore di quella delle ascisse !

Linea rossa: andamento altimetrico dell’asse stradale

Linea nera: andamento altimetrico del terreno

Tombino

Tombino

Tombino

(eventuali) Linee azzurre: andamento altimetrico dei fossi di guardia

IL PROFILO LONGITUDINALE

BOZZA

30


59

…. ALCUNI APPROFONDIMENTI ……È opportuno che la strada intersechi i corsi d’acqua in modo ortogonale.

Conoscendo i punti di quota minima dei fossi di guardia (lato monte e lato valle) che confluiscono in un tombino, è possibile conoscere la direzione dell’asse del tombino.

Tanto più sono distanti le sezioni della strada in cui sono contenuti il pozzetto di monte e il pozzetto di valle, tanto più il tombino è obliquo.

È possibile rappresentare nel profilo longitudinale il fosso di guardia di monte e di valle attraverso due LINEE AZZURRE che si allontanano e si avvicinano dall’asse della strada.

Tanto maggiore è l’altezza della scarpata tanto più le linee azzurre si allontanano dall’asse della strada.


60

LINEA AZZURRA: linea rappresentativa dell’andamento altimetrico del fosso di guardia

BOZZA

31


61

SEZIONE TRASVERSALE N° 1

PIANO DI CAMPAGNA

161,40

161,40

163,00


62


PIANO DI CAMPAGNA

FOSSO DI GUARDIA

162,00

162,69

162,30

BOZZA

32


63


PIANO DI CAMPAGNA

FOSSO DI GUARDIA

164,07

165,50

166,00


64

ESEMPIO 1

DAL RILEVATO ALLA MEZZA COSTA….

R

N

AM

AV

R'

A'M

N'

A'V

R = quota rossa;N = quota nera;AM = quota azzurra di monte;AN = quota azzurra di valle

BOZZA

33


65

A'V

N'

A'MR' =

AV

AM

N

R

ESEMPIO 1




66

A'V

N'

A'MR'

AV

AM

N

R

ESEMPIO 1



BOZZA

34


67

ESEMPIO 2

DALLA TRINCEA ALLA MEZZA COSTA….

R

N

AM

AV

R'

A'M

N'

A'V



68

ESEMPIO 2


A'V

N'

A'M

R' =AV

AM

NR


BOZZA

35


69

ESEMPIO 2


R

N

AM

AV

R'

A'M

N'

A'V



70

SEMPRE: AM > N > AV

AD ECCEZIONE DI….. STRADE DI CRESTA

A'V

N'

A'M

R'

AV

AM

N

R


BOZZA

36


71

SEMPRE: AM > N > AV

AD ECCEZIONE DI….. STRADE DI FONDO VALLE

R

N

AV

AM

R'

A'M

N'

A'V



72

SUPPONIAMO DI AVER DISEGNATO (in un profilo longitudinale)

LA LINEA NERA E LA LINEA AZZURRA

R

NAM

AV

AV

AM

N

R

PROFILO LONGITUDINALE

Dalla distanza tra linea nera e linea azzurra siamo in grado di comprendere la pendenza trasversale del terreno

BOZZA

37


73

DISEGNATA LA LINEA NERA E LE LINEE AZZURRE, POSSO INDIVIDUARE

L’ANDAMENTO PLANIMETRICO DEL TOMBINO

ASSE STRADA

TOMBINO

PROFILO LONGITUDINALE

ANDAMENTO PLANIMETRICO


74

… ALCUNE CONSIDERAZIONI ….

COSTRUITI L’ANDAMENTO PLANIMETRICO E QUELLO ALTIMETRICO VERIFICO CHE LE SCELTE PROGETTUALI FATTE SIANO CORRETTE.

SE NON LO SONO SI RICOMINCIA A LAVORARE SULLA PLANIMETRIA E COSÌ VIA……

È UN PROCESSO DI SUCCESSIVE ITERAZIONIITERAZIONI E INTERAZIONIINTERAZIONI

BOZZA

38


75

… PROGETTIAMO LA STRADA ….

SCEGLIAMO LA SEZIONE TIPO DI PROGETTO (in funzione del traffico previsto);

STABILIAMO IL VALORE DELLA PENDENZA MASSIMA imax DA ADOTTARE (in funzione del tipo di strada da progettare)

STABILIAMO IL RAGGIO MINIMO DA ADOTTARE Rmin

(in funzione del tipo di strada da progettare)

DISEGNIAMO IL TRACCIOLINOTRACCIOLINO


76

IL TRACCIOLINO

Il tracciolino è una spezzata in cui ciascun lato si appoggia su due curve di livello successive in base ad un prescelto valore di pendenza, che non deve superare quello massimo prefissato

BOZZA

39


77

IL TRACCIOLINO

Stabilito il valore della pendenza i che si vuole adottare, per passare da una curva di livello alla successiva occorre un segmento x, tale che:

i : 100 = e : x

Con e = equidistanza tra curve di livello


78

IL TRACCIOLINO• Devo cercare di seguire il più

possibile l’andamento naturale del terreno, rispettando i limiti imposti dalla normativa per le pendenze massime– Più sono distanti i punti da

collegare, maggiori sono le alternative possibili

– Se c’è l’obbligo di passare per determinati punti, le alternative diminuiscono

• Disegno il tracciolino, una spezzata 3D i cui segmenti hanno tutti pendenza un po’ inferiore al massimo previsto dalla normativa– In pratica, unisco O e D con

segmenti poggianti sulle curve di livello e aventi lunghezza

No

Sì

amax

e = equidistanza

Lmin

O

D

ie

tgeLL

itg

⋅==≥

=

100100

maxmin α

α

BOZZA

40


79

O

D

Poligonale d’asse

• Il tracciolino è un’utile prima indicazione sull’andamento della strada

• Ad esso va poi sostituito una spezzata più regolare, la poligonale d’asse, formata da un numero inferiore di elementi– Il tracciamento della poligonale deve tenere

conto del tipo di strada da progettare– Generalmente i rami della poligonale hanno una

pendenza maggiore di quelli del tracciolino, per cui è opportuno scegliere per il tracciolino pendenze inferiori ai massimi di normativa

– Il tracciamento del tracciolino non è necessario in caso di notevole esperienza del progettista, ma è comunque consigliabile

• Nello studio della poligonale– Per quanto possibile, si tenta di seguire

l’andamento del terreno – In generale, si deve cercare di evitare angoli

troppo acuti tra i lati, perché questi potrebbero imporre l’uso di tornanti (curve di piccolo raggio).

NB: nel tracciare la poligonale bisogna anche fare in modo che gli archi di cerchio di raccordo non si allontanino molto dalla poligonale (ciò implicherebbe pendenze maggiori della curva rispetto alla poligonale!)

LA POLIGONALE D’ASSE


80

IL TRACCIATO ORIZZONTALE• I lati della poligonale devono essere

raccordati da archi di circonferenza e clotoidi• Maggiore è l’importanza della strada, più

grandi devono essere i raggi delle curve. Nella scelta dei raggi di curvatura è opportuno che:

1. Lo sviluppo delle curve non si allontani molto dal tracciolino(possibile superamento pendenze ammissibili);

2. Si verificchi che:R > R min I raggi di curvatura R1 e R2 di due curve che si susseguono rispettino alcuni vincoli.La lunghezza del rettifilo deve essere adeguata ai raggi delle curve che collega.

• Gli attraversamenti dei corsi d’acqua dovrebbero essere in rettifilo e normali all’ostacolo, in modo da evitare opere d’arte oblique ed in curva

• È preferibile che le intersezioni a raso sulle strade extraurbane vengano realizzate in rettifilo e con angoli di incidenza pressoché retti, così da migliorare la visibilità

O

D

Curve circolari e clotoidi

R1

R2

BOZZA

41


81

CRITERI PER LA PROGETTAZIONE ALTIMETRICAI fattori di cui tener conto sono:

1. INTERFERENZE ESISTENTI (ferrovie, altre strade, acquedotti, elettrodotti, edifici…)

2. ACQUE (fiumi, laghi). La strada deve passare ad una quota maggiore rispetto al regime di piena lasciando un certo franco di sicurezza

3. COSTI (MONETARI). Più opere d’arte si progettano, maggiori saranno i costi di realizzazione. Per contenere i costi occorrerebbe progettare una strada il cui andamento sia il più possibile coincidente con il terreno

4. COSTI (AMBIENTALI). Occorre tener conto dell’impatto, e dunque delle conseguenze, che la nuova infrastruttura avrà sull’ambiente

5. EQUILIBRIO STERRI E RIPORTI. Occorre limitare la ferita inferta al territorio, riducendo al minimo i movimenti di terra. Il materiale che si scava, se adatto, deve essere riutilizzato come materiale di riempimento per i riporti

6. EVITARE LIVELLETTE MOLTO BASSE (non inferiori al 3%o - 3 per mille)


82

… SUI MOVIMENTI DI TERRA• Il solido stradale è il solido delimitato dal piano campagna, dalla

piattaforma, dalle scarpate del rilevato o della trincea e dalle sezioni trasversali terminali del tronco in esame

• L’entità e la distribuzione dei volumi lungo il tracciato determinano– I costi di scavo e riporto– I movimenti di terra lungo l’asse

• E’ opportuno effettuare una compensazione sterro-riporto e minimizzare i movimenti di terra, per minimizzare i costi

• Se conosciamo il volume di sterro e quello di riporto possiamo fare una stima dei costi del materiale (che include riempimento, stesa, compattazione, etc. per rilevato e costi di scavo per sterro)

• Inoltre c’è anche il costo di trasporto del materiale, se ad esempio ho più scavo che riporto devo trasportare in una cava di rifiuto il materiale in eccesso e avrò costi ulteriori

BOZZA

42


83

• Si definisce DIAGRAMMA DELLE AREE o delle masse una curva riportante sulle ascisse l’ascissa curvilinea [m] (distanze progressive) e in ordinate l’area delle sezioni trasversali [m2].– In genere, si considerano positive le aree in sterro, per cui ad esse si

assegna un’ordinata positiva• L’area della curva sottesa tra due sezioni è il volume del solido stradale

compreso tra le due sezioni

Ster

riRi

porti

Trincea Mezzacosta Rilevato

S1 S2

Volume del solido compreso tra S1 e S2

(da scavare)

Progressive

IL DIAGRAMMA DELLE AREE


84

Ster

riRi

porti

Trincea Mezzacosta Rilevato

S1 S2

Volume del solido compreso tra S1 e S2

(da scavare)

Progressive

• Ribaltando la parte negativa del grafico (riporto) su quella positiva abbiamo un’area di sovrapposizione (in tratteggio)che ci individua un intervallo in cui le sezioni sono a mezza costa e ci fornisce il volume di terreno di “compenso trasversale”.

• In particolare nella sezione S3 di intersezione delle due curve abbiamo che l’area di sterro è uguale a quella di riporto.

• Da tale grafico posso ottenere il diagramma delle aree depurato dei compensi trasversali (curva in verde); si riportano cioè sulle ascisse le differenze tra le aree positive e quelle negative.

S3

+ -

IL DIAGRAMMA DELLE AREE DEPURATO DEI COMPENSI TRASVERSALI

BOZZA

43


85

• Dalla integrazione del diagramma delle aree (al netto dei compensi trasversali) si ottiene dunque il DIAGRAMMA DEI VOLUMI o profilo di Brükner, che ha per ascisse le distanze progressive e per ordinata la somma algebrica dei volumi di terra dall’origine fino alla sezione considerata– Avendo assegnato valore positivo agli sterri, i rami ascendenti

della curva dei volumi rappresentano i tratti in sterro• Il diagramma dei volumi dà indicazioni sulla sistemazione dei

cantieri e sul modo con cui eseguire i “compensi longitudinali”(trasporto delle terre dagli scavi a riporti), qualora il materiale di risulta sia utilizzabile per la costruzione dei rilevati ed in assenza di interruzioni fisiche dei cantieri stessi (fiumi, montagne da attraversare in galleria, …)

S3Passaggio dalloSterro al riporto

S4 S5

Volu

mi

Progressive

Eventuale cantiereDi compenso

IL DIAGRAMMA DEI VOLUMI

Sterri

Riporti

Riporti


86

• In presenza di un cantiere di compenso, l’aera A (verde) compresa tra la curva dei volumi e la fondamentale rappresenta il”momento del trasporto”, cioè il prodotto del volume (uguale, a meno della costante peso specifico, al peso) per la distanza

• Il rapporto tra l’area A e l’ordinata Ymax, che rappresenta il volume di sterro da utilizzarsi nel riporto, prende il nome di “distanza media del trasporto dm”.Posso ipotizzare cioè una cava di prestito ed una cava di riporto fittizie posizionate ad una distanza dm lungo la quale devo effettuare il trasporto.

• Il costo dei movimenti di materia può essere espresso in termini di dm e del costo unitario c per t·km

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]3maxm

3tot mYkmdm/tkmt/€c€C ⋅⋅⋅⋅= γ

YmaxVolu

mi

Progressive

dm

DISTANZA MEDIA DI TRASPORTO

BOZZA

44


87

• Il costo del trasporto è proporzionale al momento del trasporto, che dipende dalla posizione della fondamentale

• Devo cercare la posizione dell’orizzontale (fondamentale di minima spesa) che rende minimo il momento– In pratica devo cercare la posizione ottimale, da un punto di vista

economico, dei cantieri di compenso

• Quando la sommatoria dei segmenti che intercettano i monti del diagramma dei volumi è uguale alla sommatoria dei segmenti di valle ho l’ottimo del cantiere

IL COSTO MINIMO DI CANTIERE

S3Passaggio dalloSterro al riporto

S4 S5

Volu

mi

Progressive

cantiereDi compenso 1

Sterri

Riporti

Riporti

Sterri

cantiereDi compenso 2

cantiereDi compenso 3Sterri Riporti


88

• Con riferimento alla figura, un abbassamento della fondamentale dz causerà una riduzione della spesa del trasporto in corrispondenza delle valli vi ed un aumento di spesa per i monti mi.

• In totale la variazione del costo C sarà

• Il minimo si avrà per dc/dz = 0, ossia, se i costi unitari di trasporto sono uguali, quando

( ) dzvcmcdC jjii ⋅⋅−⋅= ∑∑

∑∑∑∑ =⇔=⋅−⋅=

ji

cc

jjii vm0vcmcji

v1

Volu

mi

Progressivev2

m1 m2 m3

dz

IL COSTO MINIMO DI CANTIERE

BOZZA

45


89

• Ostacoli naturali o particolari condizioni dei luoghi possono far cambiare la fondamentale di minima spesa dedotta in sede di studio teorico– Presenza di valli profonde o rilievi elevati– Posizione della viabilità di accesso al cantiere– Particolari destinazioni d’uso del territorio

nell’area interessata dal cantiere• Non è superfluo ricordare che la possibilità di

pensare a cantieri di compenso è legata alla natura del materiale di scavo, che non sempre è idoneo alla costruzione di rilevati. In tal caso, il materiale di sterro andrà senz’altro portato a discarica e quello di riporto sarà preso da una cava di prestito

NON SOLO IL COSTO MINIMO DI CANTIERE …


90

IL PROCESSO DELLA PROGETTAZIONE

Caratteristiche territoriali(topografia, idrogeologia, interferenze, …)

Distinte di progetto(sezioni trasversali, Rmin, imax, …)

Ipotesi di tracciato

Coordinamentoplano-altimetrico

Verifica visibilitàe velocità?

Regimazionedelle acque

Razionalizzazionemovimenti di terra

Sezioni trasversali, …

Pianificazione,progettazione preliminare

Tracciolino

Poligonale d’asse

Curve circolari e clotoidi

Livellette

Raccordi verticali

ok

no

ok

no

BOZZA

46


91

…. RIASSUMENDO ….1. STUDIO DEL TERRITORIO

2. STUDIO DELLE ACQUE

3. IPOTESI DI TRACCIATO (tenendo conto del tipo di sezione)

4. VERIFICHE DELLE IPOTESI CON LA COSTRUZIONE DEL TRACCIOLINO TENENDO CONTO DEL RAGGIO MINIMO

5. IPOTESI DI TRACCIAMENTO PLANIMETRICO

6. ANDAMENTO ALTIMETRICO

7. VERIFICA DELL’ANDAMENTO PLANIMETRICO E ALTIMETRICO CON IL D.M. 5/11/2001

8. OTTIMIZZAZIONE ULTERIORE

Lezione 2

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