Lezioni di Ingegneria Civile - PDF

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE STRADE, FERROVIE E AEROPORTI – 02VLJMC 3° ANNO 1° P.D. A.A. 2024-2025 prof. Davide Dalmaz...

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE STRADE, FERROVIE E AEROPORTI – 02VLJMC 3° ANNO 1° P.D. A.A. 2024-2025 prof. Davide Dalmazzo Lezione #1 - Strade Introduzione storica Caratteristiche tecniche e funzionali  Contenuti Introduzione storica La rete stradale italiana La sezione stradale: elementi e caratteristiche I sistemi di classificazione delle strade e delle reti stradali Le componenti di traffico e loro caratteristiche Rapporto tra sede stradale e componenti di traffico. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 2  Strada “Area ad uso pubblico destinata alla circolazione dei pedoni, dei veicoli e degli animali”. Riferimenti: Nuovo Codice della Strada (D.L. 285/1992) Norme tecniche (D.M. 6792/2001, D.M. 19/04/2006) Testi di Ingegneria Stradale, tra cui: Strade – Teoria e Tecnica delle Costruzioni Stradali AA.VV. Vol. 1 & 2, Pearson. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 3  Strade - Introduzione storica (I) IV secolo a.C. – IV secolo d.C. I Romani creano il primo sistema stradale, 86000 km di strade pavimentate. Funzioni di controllo del territorio (prettamente militari). Larghezza minima di 4,25 m per permettere a due carri (carreggiata) di passare con facilità e alle legioni di marciare in sei. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 4  Strade - Introduzione storica (II) Successione di strati di materiale selezionato (strata, stratum → strada, street, strasse) Realizzate in rilevato (altura) per mantenere la carreggiata asciutta (seca) e garantire visuale alle truppe Tracciato rettilineo con pendenze fino al 20% e raccordi ad angolo (senza curve) Vitruvio - De Architectura - “… La profondità delle fondamenta dipende sempre dalla natura del suolo. Scavata la fossa, lo spessore dello strato dei frammenti di pietra che vi viene gettato e compresso, deve variare a seconda della natura del terreno. Si aggiunge quindi una decina di centimetri di pietre più dure e pozzolana, un altro di sei centimetri circa di pietrisco, frammenti di coccio e di calcinaccio, e infine l’ultimo strato, concernente le lastre di pietra lavica lavorate per l’incastro...”. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 5  Strade - Introduzione storica (III) Molte strade romane sono ancora in uso oggi. Con la caduta dell’Impero romano durante il Medioevo le strade decadono sotto l'azione del tempo, del traffico e della mancanza di manutenzione. Con l’introduzione delle diligenze (XVII secolo) torna l’interesse per le strade e si sente la necessità di nuove tecniche costruttive. Nel XIX secolo, la ferrovia frena drasticamente le attività di costruzione di strade. Si riprende nel XX secolo con l'avvento dell’automobile: serve superficie regolare, resistente e coesa. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 6  Strade - Introduzione storica (IV) XVIII secolo: il rinnovo delle tecniche costruttive Tresaguet (Francia, 1764-1775) Fondazione di grosse pietre, ricoperta da massicciata di pietrisco e ghiaia. Telford (Scozia, 1801) Fondazione di grosse pietre lavorate e ben disposte, ricoperta da massicciata di pietrisco e ghiaia. McAdam (Inghilterra, 1820) Non servono grosse pietre, basta proteggere il sottofondo. XIX secolo: MACADAMizzazione delle strade Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 7  Strade – Introduzione storica (V) 1900: si iniziano a percepire i primi problemi geometrici derivanti dall’aumento delle velocità operative (trasferimento delle regole ferroviarie alle strade). Introduzione di nuovi materiali e tecniche di posa per la costruzione. 1000 Trasporto stradale 750 Velocità operative [km/h] 500 250 Automobile 100 50 Carrozze 1800 1850 1900 1950 2000 Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 8  Strade - Introduzione storica (VI) 1924: via per sole automobili a pedaggio da Milano a Varese (oggi A8). 1950: nascita e sviluppo dell’Ingegneria Stradale come disciplina autonoma in grado di affrontare problemi di natura geometrica, funzionale e strutturale. Autostrada Francoforte –Norimberga Autostrada Francoforte –Norimberga (ricostruzione degli anni 50 (anni ’30) secondo i moderni principi di Lorenz Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 9  Le strade in Italia Rete stradale in Italia (wiki) Anno 2003 6.487 km di autostrade 419 km di raccordi autostradali 21.977 km di S. Statali (ANAS) 23.901 km di S. Regionali 119.644 km di S. Provinciali 312.150 km di S. Comunali RETE ANAS Circa 32.000 km 484.580 km  1,6 km/km 2 Chi è ANAS? a) Associazione Nazionale di Azione Sociale b) Associazione Nazionale Allevatori Suini c) Azienda Nazionale Autonoma delle Strade Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 10  Sede stradale Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 11  Elementi della sede stradale CARREGGIATA: parte della strada destinata allo scorrimento dei veicoli; essa è composta da una o più corsie di marcia; è pavimentata ed è delimitata da strisce di margine (segnaletica orizzontale continua). Strada a carreggiata unica Strada a doppia carreggiata (o a carreggiate separate) Strada a doppia carreggiata con carreggiata di servizio Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 12  Elementi della sede stradale CORSIA: parte longitudinale della strada, normalmente delimitata da segnaletica orizzontale, di larghezza idonea a permettere il transito di una sola fila di veicoli. Si distinguono: 1. corsia di marcia (corsia facente parte della carreggiata, destinata alla normale percorrenza o al sorpasso); 2. corsia riservata (corsia per la circolazione esclusiva di una o solo di alcune categorie di veicoli); 3. corsia specializzata (corsia per svolta, attraversamento, sorpasso, decelerazione, accelerazione, arrampicamento o altro); 4. corsia di emergenza (corsia per transito dei veicoli di soccorso ). 3 2 1 4 BUS Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 13  Elementi della sede stradale BANCHINA: parte della strada, libera da qualsiasi ostacolo (segnaletica verticale e dispositivi di ritenuta), compresa tra il margine della carreggiata e il più vicino tra i seguenti elementi longitudinali: marciapiede, spartitraffico, arginello, ciglio interno della cunetta, ciglio superiore della scarpata nei rilevati. MARCIAPIEDE: parte della strada, esterna alla carreggiata, rialzata o altrimenti delimitata e protetta, destinata ai pedoni. PIATTAFORMA: parte della sede stradale che comprende una o più carreggiate complanari, le banchine, i margini interni e laterali, le corsie riservate e specializzate, le fasce di sosta laterale, le piazzole di sosta o di fermata dei mezzi pubblici. Non rientra nella piattaforma il margine esterno. SPARTITRAFFICO: parte longitudinale non carrabile della strada destinata alla separazione di correnti veicolari. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 14  Elementi della sede stradale MARGINE INTERNO (MI): parte della piattaforma che separa carreggiate percorse in senso opposto. MARGINE LATERALE (ML): parte della piattaforma che separa carreggiate percorse nello stesso senso. MARGINE ESTERNO (ME): parte della sede stradale, esterna alla piattaforma, nella quale trovano sede cigli, cunette, arginelli, marciapiedi e gli elementi di sicurezza o di arredo (dispositivi di ritenuta, parapetti sostegni, ecc.). MI ML ME Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 15  Elementi della sede stradale FASCIA DI PERTINENZA: fascia compresa tra la carreggiata più esterna e il confine stradale che contiene altre parti della strada. FASCIA DI RISPETTO: fascia esterna al confine stradale, sulla quale esistono vincoli alla realizzazione, da parte del proprietario, di scavi, costruzioni, recinzioni, piantagioni, depositi e simili. Per la dimensioni e le implicazioni vedere gli articoli 26, 27 e 28 del DPR 495/92 (Regolamento del CdS). Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 16  Classificazione amministrativa delle strade Con riferimento alla proprietà a prescindere da come sono fatte o dalla funzione che svolgono all’interno della rete si distinguono: autostrade (ANAS, Società Concessionarie che le costruiscono, gestiscono e mantengono per un tempo stabilito, es. Società Autostrade, SATAP, ATIVA, ASTM, SITAF, …) strade statali (ANAS) strade regionali (nel 2000 trasferita alle Regioni parte delle competenze relative alle strade statali, divenute strade regionali, ma nel 2018 è stato avviato piano di «Rientro Strade» ad Anas) strade provinciali (Settori Viabilità delle Amm. Provinciali o Città Metropolitane) strade comunali (Uffici Tecnici delle Amm. Comunali) strade militari (Ministero della Difesa) strade di bonifica, consorziali, vicinali (Amm. private) Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 17  Classificazione funzionale delle strade RANGO 4 RANGO 3 RANGO 2 RANGO 1 Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 18  Classificazione funzionale delle strade AMBITO: urbano extraurbano Le strade urbane sono interne ai centri abitati. L’art. 3, comma 1, punto 8 del CdS definisce: 8) CENTRO ABITATO: insieme di edifici, delimitato lungo le vie di accesso dagli appositi segnali di inizio e fine. Per insieme di edifici si intende un raggruppamento continuo, ancorché' intervallato da strade, piazze, giardini o simili, costituito da non meno di venticinque fabbricati e da aree di uso pubblico con accessi veicolari o pedonali sulla strada. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 19  Classificazione funzionale delle strade art.2 comma 2 del CdS: le strade sono classificate in base alle loro caratteristiche costruttive, tecniche e funzionali, nelle seguenti categorie: A - Autostrade (extraurbane ed urbane) RANGO 1 U+E B - Strade extraurbane principali RANGO 2 E C - Strade extraurbane secondarie RANGO 3 E D - Strade urbane di scorrimento RANGO 2 U E - Strade urbane di quartiere RANGO 3 U E-bis - Strade urbane ciclabili F - Strade locali (extraurbane ed urbane) RANGO 4 U+E F-bis - Itinerari ciclopedonali Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 20  Classificazione funzionale delle strade art.2 comma 3 del CdS: Le strade di cui al comma 2 devono avere le seguenti caratteristiche minime: A - AUTOSTRADA: strada extraurbana o urbana a carreggiate indipendenti o separate da spartitraffico invalicabile, ciascuna con almeno due corsie di marcia, eventuale banchina pavimentata a sinistra e corsia di emergenza o banchina pavimentata a destra, priva di intersezioni a raso e di accessi privati, dotata di recinzione e di sistemi di assistenza all'utente lungo l'intero tracciato, riservata alla circolazione di talune categorie di veicoli a motore e contraddistinta da appositi segnali di inizio e fine; deve essere attrezzata con apposite aree di servizio ed aree di parcheggio entrambe con accessi dotati di corsie di decelerazione e di accelerazione. B - STRADA EXTRAURBANA PRINCIPALE: strada a carreggiate indipendenti o separate da spartitraffico invalicabile, ciascuna con almeno due corsie di marcia e banchina pavimentata a destra, priva di intersezioni a raso, con accessi alle proprietà laterali coordinati, contraddistinta dagli appositi segnali di inizio e fine, riservata alla circolazione di talune categorie di veicoli a motore; per eventuali altre categorie di utenti devono essere previsti opportuni spazi. Deve essere attrezzata con apposite aree di servizio, che comprendano spazi per la sosta, con accessi dotati di corsie di decelerazione e di accelerazione. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 21  Classificazione funzionale delle strade art.2 comma 3 del CdS: Le strade di cui al comma 2 devono avere le seguenti caratteristiche minime: C - STRADA EXTRAURBANA SECONDARIA: strada ad unica carreggiata con almeno una corsia per senso di marcia e banchine. D - STRADA URBANA DI SCORRIMENTO: strada a carreggiate indipendenti o separate da spartitraffico, ciascuna con almeno due corsie di marcia, ed una eventuale corsia riservata ai mezzi pubblici, banchina pavimentata a destra e marciapiedi, con le eventuali intersezioni a raso semaforizzate; per la sosta sono previste apposite aree o fasce laterali estranee alla carreggiata, entrambe con immissioni ed uscite concentrate. E - STRADA URBANA DI QUARTIERE: strada ad unica carreggiata con almeno due corsie, banchine pavimentate e marciapiedi; per la sosta sono previste aree attrezzate con apposita corsia di manovra, esterna alla carreggiata. F - STRADA LOCALE: strada urbana od extraurbana opportunamente sistemata ai fini di cui al comma 1 non facente parte degli altri tipi di strade. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 22  Classificazione funzionale delle strade art.2 comma 3 del CdS: Le strade di cui al comma 2 devono avere le seguenti caratteristiche minime: E-bis - Strada urbana ciclabile: strada urbana ad unica carreggiata, con banchine pavimentate e marciapiedi, con limite di velocità non superiore a 30 km/h, definita da apposita segnaletica verticale ed orizzontale, con priorità per i velocipedi. F-bis. Itinerario ciclopedonale: strada locale, urbana, extraurbana o vicinale, destinata prevalentemente alla percorrenza pedonale e ciclabile e caratterizzata da una sicurezza intrinseca a tutela dell'utenza vulnerabile della strada. Strada di servizio - Strada affiancata ad una strada principale (autostrada, strada extraurbana principale, strada urbana di scorrimento) avente la funzione di consentire la sosta ed il raggruppamento degli accessi dalle proprietà laterali alla strada principale e viceversa, nonché il movimento e le manovre dei veicoli non ammessi sulla strada principale stessa. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 23  Alcuni esempi, commenti A - AUTOSTRADA: strada extraurbana o urbana a carreggiate indipendenti o separate da spartitraffico invalicabile, ciascuna con almeno due corsie di marcia, eventuale banchina pavimentata a sinistra e corsia di emergenza o banchina pavimentata a destra, … Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 24  Classificazione delle reti stradali OMOGENEA ARCO NO DISOMOGENEA I II III IV SI NODO NODI + ARCHI = RETE Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 25  Classificazione funzionale delle strade Fattori che consentono di collocare ciascun tronco in una categoria: tipo di movimento servito, (di transito, di distribuzione, di penetrazione, di accesso); il movimento è da intendersi pure nel senso opposto, cioè di raccolta progressiva ai vari livelli; entità dello spostamento, distanza mediamente percorsa dai veicoli (breve – media - lunga); funzione assunta nel contesto territoriale attraversato (collegamento nazionale, interregionale, provinciale, locale); componenti di traffico e relative categorie (veicoli leggeri, veicoli pesanti, motoveicoli, pedoni, ecc.). Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 26  Classificazione delle reti stradali Movimento Entità dello Funzione Componenti di servito spostamento assunta traffico servite A- Rete Transito e Lunghe distanze EXT. nazionale e Limitate Primaria scorrimento interregionale URB. intera area B- Rete Distribuzione Medie distanze EXT. interregionale e Limitate Principale regionale URB. Interquartiere C- Rete Penetrazione Distanze ridotte EXT. Provinciale Tutte Secondaria URB. Quartiere D- Rete Accesso Brevi distanze EXT. Comunale Tutte Locale URB. Interquartiere Livello Sosta Distanza nulla Locale Tutte salvo terminale restrizioni Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 27  Classificazione «funzionale vs amministrativa» art.2 comma 6 del CdS: Le strade extraurbane di cui al comma 2, lettere B, C ed F, si distinguono in: Statali, quando: a) costituiscono le grandi direttrici del traffico nazionale; b) congiungono la rete viabile principale dello Stato con quelle degli Stati limitrofi; c) congiungono tra loro i capoluoghi di regione ovvero i capoluoghi di provincia situati in regioni diverse, ovvero costituiscono diretti ed importanti collegamenti tra strade statali; d) allacciano alla rete delle strade statali i porti marittimi, gli aeroporti, i centri di particolare importanza industriale, turistica e climatica; e) servono traffici interregionali o presentano particolare interesse per l'economia di vaste zone del territorio nazionale. Regionali, quando allacciano i capoluoghi di provincia della stessa regione tra loro o con il capoluogo di regione ovvero allacciano i capoluoghi di provincia o i comuni con la rete statale se ciò sia particolarmente rilevante per ragioni di carattere industriale, commerciale, agricolo, turistico e climatico. Provinciali, quando allacciano al capoluogo di provincia capoluoghi dei singoli comuni della rispettiva provincia o più capoluoghi di comuni tra loro ovvero quando allacciano alla rete statale o regionale i capoluoghi di comune, se ciò sia particolarmente rilevante per ragioni di carattere industriale, commerciale, agricolo, turistico e climatico. Comunali, quando congiungono il capoluogo del comune con le sue frazioni o le frazioni fra loro, ovvero congiungono il capoluogo con la stazione ferroviaria, tranviaria o automobilistica, con un aeroporto o porto marittimo, lacuale o fluviale, con interporti o nodi di scambio intermodale o con le località che sono sede di essenziali servizi interessanti la collettività comunale. Ai fini del presente codice, le strade "vicinali" sono assimilate alle strade comunali. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 28  Classificazione «funzionale vs amministrativa» art.2 comma 7 del CdS: Le strade urbane di cui al comma 2, lettere D , E e F, sono sempre comunali quando siano situate nell'interno dei centri abitati, eccettuati i tratti interni di strade statali, regionali o provinciali che attraversano centri abitati con popolazione non superiore a diecimila abitanti. art.2 comma 10-bis del CdS: Resta ferma, per le strade e veicoli militari, la disciplina specificamente prevista dal codice dell'ordinamento militare. art.13 comma 4-bis del CdS: Le strade di nuova costruzione classificate ai sensi delle lettere C, D, E ed F del comma 2 dell'articolo 2 devono avere, per l'intero sviluppo, una pista ciclabile adiacente purché realizzata in conformità ai programmi pluriennali degli enti locali, salvo comprovati problemi di sicurezza. Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 29  Componenti di traffico 1. PEDONI 8. AUTOCARRI 2. ANIMALI - autocarri 3. VEICOLI A BRACCIA E A TRAZIONE - autocaravan ANIMALE - trattori stradali - veicoli a braccia 9. AUTOTRENI E AUTOARTICOLATI - veicoli a trazione animale - autotreni - slitte - autoarticolati 4. VELOCIPEDI - caravan 5. CICLOMOTORI - mezzi d’opera - ciclomotori 10. MACCHINE OPERATRICI - motocicli (< 150 cc) - macchine agricole - motocarrozzette (< 250 cc) - macchine operatrici - motoveicoli con massa a vuoto £ 400 kg 11.VEICOLI SU ROTAIA IN SEDE - motoveicoli con massa tot. £ 1300 kg PROMISCUA 6. AUTOVETTURE - motoveicoli con massa a vuoto > 400 kg 1. PEDONI - motoveicoli con massa tot. > 1300 kg - autovetture 2. ANIMALI - autoveicoli ad uso promiscuo 7. AUTOBUS 3-11 VEICOLI (art. 47 CdS) - autobus - autosnodati - filoveicoli Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 30  Pedoni e ciclisti Caratteristiche del movimento ciclo-pedonale: velocità contenute < 10-15 km/h biciclette 1-4 km/h pedoni non si procede su file parallele necessità di protezione e separazione Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 31  Rapporto tra corsia e sagoma dei veicoli Lo spazio compreso tra veicolo e corsia serve a: contenere gli spostamenti trasversali del veicolo in marcia garantire un franco di sicurezza tra veicoli affiancati limitare le interferenze aerodinamiche limitare il condizionamento psicologico tra utenti accrescere la capacità della sezione trasversale CORSIA Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 32  Sagoma limite (art. 61 C.d.S.) Sagoma limite di autobus e filobus Sagoma del veicolo 4,3 m Sagoma limite 4,0 m 2,55 m Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 33  Sagoma statica e dinamica dei veicoli Sagoma dinamica (v = 90 km/h) 5m 4,0 m Sagoma statica (v = 0 km/h) 2,55 m 3,5 m (3,75 m) Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 34  Lunghezze limite (art. 61 C.d.S.) – Motoveicoli (a 2 o 3 ruote): Lunghezza < 4 m, Larghezza < 1,6 m, Altezza < 2 m – Veicoli a 2 o più assi: L < 12 m – Rimorchi ad 1 asse: L < 7,5 m – Autoarticolati ed autosnodati: L < 16,5 m – Autotreni con rimorchio: L < 18,75 m Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 35  Massa limite (art. 62 C.d.S.) Veicoli muniti di pneumatici, tali che il carico unitario medio trasmesso all'area di impronta sulla strada non sia superiore a 8 daN/cm2 (800 kPa) Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 36  Massa limite (art. 62 C.d.S.) Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 37  Vp min. 90 Principale Vp max. 140 Esempi di sezioni tipo ambito extraurbano Vp min. 60 Vp max. 100 orsie di marcia CATEGORIA A AUTOSTRADE AMBITO EXTRAURBANO So luzione base a 2+2 corsie di ma rcia Principale Serviz Vp min. 90 Vp m STRADALE Vp max. 140 Vp m ASSE C1 70 260 70 So luzione base a 2+2 corsie di ma rcia STRADALE STRADALE ASSE ASSE 300 375 375 400 375 375 300 70 260 70 2 500 300 375 375 400 375 375 300 150 375 375 150 2 500 1050 CATEGORIA Soluzione C EXTRAURBANE a 3+3 c orsie di ma rcia SECONDARIE Soluzione a 3+3 c orsie di ma rcia STRADALE STRADALE Principale ASSE ASSE Vp min. 60 Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 Vp max. 70 100 260 70 38 Soluzione base 2 corsie di marcia 70 260 70  Esempi 150 50 275 di 275 sezioni 50 150 tipo ambito urbano 950 i marcia STRADALE parallela parallela ASSE sosta sosta 150 200 275 275 200 150 CATEGORIA F LOCALI 1250 AMBITO URBANO Principale Vp min. 25 Vp max. 60 Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 39  Categorie di traffico ammesse sulla sede Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 40  Spazi da assegnare in piattaforma Strade, Ferrovie e Aeroporti Lezione #1 41