Riassunto esame Strade, Ferrovie, Aeroporti, Prof. Benedetto Andrea, libro consigliato Strade, ferrovie, aeroporti, Benedetto

Strade ferrovie aeroporti

2.1 Le infrastrutture stradali

2.1.1 La rete

Nei paesi industrializzati, si riconosce un assetto delle infrastrutture stradali tipicamente a rete.

È possibile gerarchizzare la rete stradale distinguendo gli itinerari strategici da quelli sempre meno significativi. In questo caso si potranno distinguere degli itinerari principali, che creano collegamenti a livello nazionale, itinerari secondari, solitamente a scala regionale o provinciale, e degli itinerari di terzo livello, che permettono i collegamenti nell’ambito provinciale.

Questo sistema è dunque costituito da:

• Archi, le strade, che collegano direttamente due nodi distinti;
• Nodi, in cui convergono due o più archi;
• Maglie, ovvero circuiti chiusi composti da più archi che partono e si chiudono nel medesimo nodo.

Il nodo è evidentemente un punto critico che crea interferenze nei diversi flussi. Essi sono risolti tramite appropriate regole di gestione del traffico.

2.1.2 La piattaforma stradale

La piattaforma stradale è lo spazio carrabile, pavimentato o no, su cui il veicolo può transitare o sostare.

La carreggiata è lo spazio ove si trovano le corsie di marcia dei veicoli e le corsie specializzate. Lo spazio della carreggiata è delimitato da apposita segnaletica orizzontale.

Ai lati della carreggiata si possono trovare spazi di sicurezza denominati banchine. Oltre la banchina trovano sede, se previsto, le barriere di sicurezza o ritenuta.

A margine della carreggiata trova sede il marciapiede, se previsto.

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2.1.3 Le categorie stradali

In relazione alla gerarchizzazione degli elementi costitutivi della rete stradale, la normativa italiana prevede una distinzione del patrimonio esistente e di nuova realizzazione delle seguenti categorie:

• Categoria A: autostrade in ambito extraurbano e urbano;
• Categoria B: strade extraurbane principali;
• Categoria C: strade extraurbane secondarie, distinte in C1 e C2;
• Categoria D: strade urbane di scorrimento;
• Categoria E: strade urbane di quartiere;
• Categoria F: strade locali in ambito extraurbano, distinte in F1 e F2, e in ambito urbano.

È del tutto evidente che se per le nuove realizzazioni è possibile adeguare le scelte di progetto alle dimensioni ed alle composizioni previste dagli schemi imposti dalla normativa, assai più complesso è il caso del patrimonio esistente prima dell’entrata in vigore della norma. Ciò ha determinato, in passato, un problema tecnico-amministrativo singolare e molto complesso laddove un ente gestore di una strada esistente si fosse trovato a dover procedere ad un adeguamento o ad un ammodernamento dovuto, per ragioni di sicurezza o funzionalità. Ciò talvolta non era possibile per problemi di spazio, o non era opportuno in caso di introduzione di nuove singolarità in un tracciato omogeneo.

Perciò è stato necessario, nel 2004, definire la normativa vigente e cogente solo per le nuove realizzazioni e non più per quelle esistenti, la cui imposizione va intesa solo come regola di buona progettazione, ma non forza di legge.

2.1.4 Tipologie costruttive

L’infrastruttura stradale deve inserirsi nel territorio risolvendo una serie di problematiche di ordine costruttivo, al fine di render compatibile il profilo geometrico con la plastica di luoghi.

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Più specificatamente ciò comporta spesso disallineamento tra la quota del terreno, detta piano campagna, e la quota dell’asse stradale. Nel caso la strada si sviluppi a livello del PC, allora si dice “a raso”.

È possibile che la quota dell’asse stradale, come da progetto, risulti maggiore di quella del piano campagna. In questa circostanza sarà necessario costruire un manufatto a partire dal piano campagna che sostenga la strada in elevazione. Tale manufatto è costruito in terra e prende il nome di:

• Rilevato: la terra utilizzata come materiale da costruzione deve rispettare delle caratteristiche fisiche e meccaniche idonee e pertanto andrà selezionata e sottoposta a varie lavorazioni.

La sezione del rilevato è trapezia, e la pendenza delle scarpate varia in base alle esigenze di costruzione. In media la pendenza che può assumere un rilevato è dell’ordine di 2/3: ovvero ogni 3 metri in orizzontale si alza di 2 metri verso l’alto. In quanto ad altezza del rilevato non si oltrepassano i 15 metri per ad esempio infrastrutture di livello nazionale come treni ad alta velocità, ed i 8 metri per le strade ordinarie.

Quando la differenza di quota è tale da non consentire efficacemente la realizzazione di un rilevato, si procede alla costruzione di un ponte o viadotto.

Nel caso in cui invece la quota del piano stradale risulti inferiore a quella del piano campagna sarà necessario provvedere all’esecuzione di uno scavo, e quindi alla realizzazione di una:

• Trincea: ha una sezione trapezia e le scarpate della trincea in genere hanno un rapporto di 1/1: ovvero per ogni metro in orizzontale si scende di un metro. Anche per le trincee oltre un certo valore di profondità, circa 20-25 metri in casi eccezionali, altrimenti sui 12-15 metri, diventa scomoda la realizzazione.

Quando la differenza di quota è tale da non consentire un’efficace realizzazione di una trincea si realizza un’opera in sotterraneo che prende il nome di galleria, che può dividersi in gallerie naturali o artificiali.

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3.1 Le compatibilità tecniche

Il progetto dell’infrastruttura stradale deve misurarsi con vincoli e condizionamenti di natura tecnica, i quali garantiscono essenziali obiettivi di tipo funzionale e di sicurezza.

Benché infatti il progetto della strada sia astrattamente riconducibile alla definizione di una successione di elementi analitici, non è ovviamente vero che una generica sequenza di tali elementi, che rispettino tali equazioni e condizioni di continuità, possa essere compatibile con il transito efficace e sicuro dei veicoli.

Le cosiddette compatibilità tecniche rappresentano quindi un sistema di vincoli rigidi, che potremmo definire inderogabili, ossia un quadro di riferimento che il progettista deve assolutamente rispettare. Data la complessità, esso deriva da una articolata fase di concentrazione tra vari soggetti che esprimono diversi interessi e tutti spesso degni di attenzione.

Più specificamente tali compatibilità sono connesse, da una parte alle prestazioni del veicolo in relazione alle caratteristiche dell’infrastruttura, dall’altra alle capacità di guida dell’utente e al suo stato psicofisico.

In particolare, devono essere garantite le condizioni:

• Di compatibilità alla trazione ∑ T = R;
• Di compatibilità degli sforzi di contatto T<F a lim;
• Di equilibrio delle forze trasversali F ≥F M ≥Ms d s d.

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In aggiunta al quadro di riferimento, come detto, sussiste un altrettanto rigido sistema di compatibilità connesso alle capacità di guida dell’utente e al suo stato psicofisico.

In virtù di questo, in modo semplice, si rappresentano i principali ed essenziali aspetti che costituiscono gli elementi di riferimento per la verifica delle compatibilità rigide determinate dalle capacità di guida dell’utente e dal suo stato psicofisico:

• Capacità visuali dell’utente;
• Caratteristiche di leggibilità del messaggio visuale;
• Tempi di reazione dell’utente;
• Interpretazione soggettiva del rischio.

3.2 Le compatibilità di natura finanziaria, economica ed ambientale

Il progetto dell’infrastruttura deve rispettare, oltre alle compatibilità tecniche, anche un altrettanto complesso sistema di vincoli dovuto ad esigenze di natura finanziaria, economica ed ambientale.

Le compatibilità che il progetto deve assicurare a questi livelli non sono da intendere in senso rigido, piuttosto, consentono un margine di derogabilità.

I caratteri principali sono 3:

3.2.1 Il costo minimo

In linea generale, quando si parla di compatibilità finanziaria, si intende valutare il costo che l’ipotesi progettuale comporta, in termini di realizzazione e gestione.

Semplicisticamente si può sostenere che, tra tutte le ipotesi progettuali, quella migliore, sotto il profilo delle compatibilità finanziarie, è quella dal costo minimo, ovvero quella per cui è previsto il minimo impegno di risorse finanziarie.

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Se si prendesse questa scelta, si potrebbe incorrere in svantaggi sotto altri aspetti quali impatti ambientali o le prestazioni stesse che il progetto può di fatto garantire.

3.2.2 Il rapporto benefici-costi

La compatibilità del progetto sotto il profilo economico riguarda invece il rapporto che esiste tra il costo del progetto e i benefici che l’opera determina nel comparto territoriale e nel contesto socio-economico di riferimento.

Limitando il ragionamento al solo dominio del progetto di una infrastruttura di trasporto, nell’ipotesi che tale infrastruttura costituisca una priorità del governo del territorio, è possibile confrontare e verificare diversi ipotesi di progetto in relazione al costo che esse comportano, a fronte dei benefici collettivi di natura diretta ed indiretta che possono determinare.

Il metodo più semplice è con il rapporto costi-benefici:

∑R = =B/C ∑ in cui b è il generico beneficio e c è la generica voce di costo connesso alla realizzazione e gestione dell’infrastruttura.

Anche in questo caso, privilegiare la scelta progettuale che massimizza questo rapporto non comporta la scelta migliore per il progetto.

3.2.3 La compatibilità ambientale

La questione della tutela dell’ambiente ha ricevuto particolare attenzione negli ultimi 30 anni per ragioni piuttosto diversificate, come una crescente cultura ed attenzione a tali problematiche.

Per le infrastrutture di trasporto, specialmente quelle lineari, il problema investe aree molto ampie: attraversando potenzialmente ambienti molto vari si hanno

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rischi differenziati di inquinamento su aria, suolo, acque, emissioni acustiche e produzione di vibrazioni, danni sul patrimonio faunistico, floristico, vegetazionale e sugli ecosistemi nel loro complesso, nonché sul paesaggio.

A tale criticità c’è da aggiungere un elemento intrinseco di difficoltà che caratterizza tali procedure, il quale è legato alla necessità di dover confrontare e comparare discipline tra esse molto diverse in un quadro multidisciplinare.

Le tecniche oggi consolidate nella Valutazione di Impatto Ambientale, ovvero nelle procedure di qualificazione, quantificazione e verifica degli impatti di un’opera sull’ambiente, prevedono uno studio preliminare orientato a ciascuna componente ambientale. Si parla quindi dei seguenti componenti:

• Acqua;
• Aria;
• Suolo e sottosuolo;
• Paesaggio;
• Flora;
• Fauna;
• Vegetazione ed ecosistemi;
• Rumore;
• Vibrazioni;
• Inquinamento magnetico.

Come macroaspetti di compatibilità ambientale abbiamo:

• Minimizzare l’impatto sulla salute e sulla qualità di vita;
• Ridurre al minimo il consumo di risorse non rinnovabili;
• Prevedere la miglior gestione delle risorse rinnovabili.

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4.1 Misura dell’entità della domanda di mobilità e trasporto

Tipicamente la domanda di mobilità e trasporto si quantifica attraverso un’unità di misura che è il numero di veicoli che transitano o transiteranno in ordine al tempo. Pertanto si potrà misurare l’entità della domanda in:

• Veicoli all’anno: si utilizza per valutare fenomeni di variazione dei flussi a medio-lungo periodo;
• Veicoli al mese: si utilizza per la valutazione di fluttuazioni dei flussi a scala stagionale;
• Veicoli al giorno: si utilizza per valutare le variazioni settimanali dei flussi;
• Veicoli all’ora: si utilizza per analizzare le variazioni nell’arco del giorno dei flussi di traffico.

Dal punto di vista dell’analisi e dello studio dei fenomeni connessi alla mobilità, due grandezze particolarmente importanti sono il cosiddetto TGM (traffico giornaliero medio) e il TP (traffico dell’ora di punta). Il TGM esprime i veicoli al giorno attesi che si possono contare al loro transito in una sezione stradale. Si tratta quindi di un valore medio in genere esteso alla scala dell’anno:

∑TGM =anno 365

Il traffico di punta rappresenta invece il valore massimo di flusso espresso in veicoli all’ora che tipicamente si verifica nell’arco di un giorno. Quindi:

T max {T i }= | =1,24p

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Ai fini del progetto dell’infrastruttura è evidente che i valori del TGM e del p non possono essere esaustivi.

Allo scopo dunque di definire una misura per il flusso di traffico di progetto, che consenta di perseguire un equilibrio tra il rischio di sottodimensionamento e quello di sovradimensionamento, risulta indispensabile approfondire la dinamica della mobilità.

In linea generale i flussi di traffico orari hanno un’oscillazione durante le 24 ore del giorno che può variare sensibilmente e a ciò va aggiunto che ulteriori variazioni si manifestano a scala settimanale e mensile.

È utile a tal fine rappresentare in un diagramma cartesiano i valori dei flussi di traffico T relativi alla generica ora “j” in ordine crescente per tutte le 24x365 ore.

Tali diagrammi di durata assumono una forma diversa che si tratti della rappresentazione del fenomeno in relazione ad un’infrastruttura in ambito urbano o extraurbano:

• Nel grafico urbano si assiste ad una variazione della derivata della curva di durata molto brusca che si colloca in corrispondenza della 500esima ora di punta, T₅₀₀. Questo significa per circa 500 ore, si avrà un leggero sottodimensionamento della infrastruttura, che però causerebbe un leggero disagio agli utenti.
• Nel grafico extraurbano la curva di durata decresce velocemente per poi cambiare derivata e quindi decrescere molto lentamente. Ciò di fatto significa che, per un limitato numero di ore dell’anno, si verificano flussi molto più alti rispetto alla gran parte dell’anno. Questa variazione si colloca mediamente intorno alla 30ima ora di punta, anche detta Txxx.

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4.2 Caratteristiche della domanda

La domanda di mobilità e trasporto va utilmente caratterizzata attraverso altre informazioni che più specificatamente attengono la tipologia di composizione e la motivazione dello spostamento. Anche la composizione tipologica del flusso ha effetti sulla funzionalità e, secondariamente, sulla sicurezza della strada.

Oppure si pensi ai casi in cui in ambito urbano si voglia procedere all’interdizione al traffico di tratti di strada a vantaggio del flusso pedonale e ciclabile. In questi casi il piano di reindirizzamento della mobilità, la sua efficacia e funzionalità, sono strettamente legate ad un’analisi corretta della composizione dei flussi da deviare: è infatti evidente come il problema assuma profili molto diversi se si parla di un flusso che sia prevalentemente composto da mezzi del Trasporto Pubblico Locale, mezzi per il trasporto e la consegna delle merci, motoveicoli o autovetture private.

Ciascuna componente è infatti più o meno disponibile o propensa ad una modifica di itinerario e di tempi di percorrenza, avendo ciò effetti sulla sostenibilità di un nuovo piano del traffico.

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Semplificando molto il problema è possibile ricondurre tutte le categorie veicolari a due macro categorie, dove si trascurano in primissima approssimazione i veicoli a due ruote:

• Gli autoveicoli: la motivazione degli spostamenti ha un’incidenza significativa sulle modalità di esercizio. Infatti questa determina la scelta della velocità desiderata dall’utente, nonché la soglia di tollerabilità dei malfunzionamenti, ovvero, la differenza tra la velocità desiderata e la velocità che viene imposta dalle specifiche condizioni di esercizio derivanti dal complesso delle interferenze.
• Gli autocarri: la motivazione dello spostamento incide in modo significativo sulle modalità di circolazione per due prevalenti ragioni: (1) da una parte in ragione delle prestazioni dei veicoli in relazione alle geometrie d’asse e specificatamente al transito di veicoli pesanti sui velletti in salita; (2) dall’altra per effetto di una variabilità nelle scelte di guida conseguentemente all’incidenza del costo del trasporto, e quindi del tempo del trasporto, sul costo finale del prodotto.

4.3 Stima della domanda di mobilità e trasporto

La questione della stima della domanda di mobilità e trasporto non si può limitare ad uno specifico riferimento temporale ma deve essere estesa a scenari di previsione che sono dell’ordine di almeno 30-40 anni.

È pertanto indispensabile assumere a riferimento tre possibili situazioni:

• Assenza di interventi infrastrutturali e di rilevanti modifiche dello scenario socio-economico;
• Presenza di interventi infrastrutturali, ma assenza di rilevanti modifiche dello scenario socio-economico;
• Presenza di interventi infrastrutturali e di rilevanti modifiche dello scenario socio-economico.

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Il primo punto riguarda essenzialmente la stima dell’evoluzione della domanda di mobilità, rimanendo questa offerta infrastrutturale immutata ed essendo invariante lo scenario socio-e