La strada

Francesco Mazzi

°

Classe 5ª geometri

Anno scolastico 2007/2008

La strada come metafora della vita

La strada può essere vista come il simbolo di una vita. La mia vita, la vita di ciascuno di noi è rappresentata dal percorrere un “pezzo di strada”, che può avere le caratteristiche più disparate.

È analizzandola in profondità e fermandosi casualmente o volutamente, ad osservare ciò che abbiamo vissuto o pensando e immaginando ciò che potrà accaderci, che facciamo costantemente riferimento alla fatidica “strada”, sintomo del tempo che passa e dei sogni, delle attese e dei progetti di vita personali.

Nel progettare questa tesina sono partito da questa metafora della vita per passare ad un’ipotesi più realista e più concreta di una strada da inventare, progettare, calcolare e costruire.

Infatti la mappa concettuale inizia analizzando una sezione stradale, analisi topografica, prosegue studiando le modalità di esproprio di un terreno su cui costruire una strada e la conoscenza della relativa legislazione. Inoltre, la continuità di una strada viene garantita dalla costruzione di ponti e le relative ipotesi di carico e sviluppo di calcolo, costruzioni; si riporta anche un esempio importante di un ponte pedonale, in costruzione a Venezia, su progetto dell’architetto e ingegnere Santiago Calatrava.

Infine la strada è analizzata come “metafora della vita” con citazioni di Dante e di Barricco; strada poi come: “luoghi di incontri” con le poesie di Saba, di Palazzeschi e in Dante; strada in senso “esistenziale” con brani di Barricco e di Dante. Ma la strada può essere una vera e propria “scelta di vita” come dimostrato nel corso degli anni 50 e 60 dal movimento della “Beat Generation”.

Mappa concettuale

• Sezione stradale
• Topografia
• Legislazione: esproprio per pubblica utilità
• Diritto: l’espropriazione
• La strada come metafora della vita
• Italiano
• Estimo: la vita di strada
• “On the road” J. Kerouac
• Costruzioni: i ponti
• Storia: ponte sul Canal Grande a Venezia di Calatrava
• Tecnologia delle costruzioni

Sezione stradale

La strada è un manufatto con caratteristiche particolari, che si sviluppa sulla superficie del terreno direttamente o indirettamente, tramite opere d’arte, ponti, viadotti, gallerie, ed è idonea a permettere la circolazione dei veicoli, che oggi sono sempre caratterizzati da trazione a motore e con l’impiego di ruote gommate.

La progettazione stradale ha il compito di individuare il percorso, le dimensioni e il costo della futura opera.

La strada è formata da due parti fondamentali:

• Il corpo stradale: parte che sostiene la sovrastruttura, esempio opere in terra o in calcestruzzo, muri, viadotti;
• La sovrastruttura: parte superiore destinata al traffico e a trasmettere i carichi al corpo stradale.

Può essere:

• Flessibile, in asfalto;
• Rigida, in cemento.

Sezione tipo flessibile

Sezione tipo rigida

3 3

1 1

7 7

10 10

2 2

3 3

40÷50 40÷50

15÷20 15÷20

4 4

1 1

5 5

1 = pavimentazione stradale, sovrastruttura, composta da:

• 3 cm tappeto d’usura, bitume con materiali fini;
• 7 cm binder, bitume con granulometria grande;
• 2 = stabilizzato mistone;
• 3 = ghiaia;
• 4 = sabbia;
• 5 = tessuto non tessuto; strato geo-tessile che impedisce il passaggio della vegetazione e la capillarità.

1 = pavimentazione stradale, sovrastruttura, composta da:

• 3 cm tappeto d’usura, bitume con materiali fini;
• 7 cm cemento con ferri e giunti;
• 2 = stabilizzato mistone;
• 3 = ghiaia;
• 4 = sabbia;
• 5 = tessuto non tessuto; strato geo-tessile che impedisce il passaggio della vegetazione e la capillarità.

Il piano superficiale della strada prende il nome di piattaforma stradale, si mantiene di larghezza costante, solo in curva talvolta subisce degli allargamenti per rendere più sicuro il traffico veicolare. Non è totalmente orizzontale, ma ha una forma leggermente curva per favorire lo scolo delle acque.

Piattaforma stradale

Carreggiata carreggiata

Scarpata cunetta

Banchina banchina banchina

Laterale centrale laterale

Corsia corsia corsia corsia

La piattaforma stradale è composta da più parti dette carreggiate, da banchine laterali e centrali, spartitraffico; ai lati ci sono le scarpate che collegano la piattaforma al terreno.

La carreggiata è composta da un numero di corsie che è determinato in base al volume di traffico, mentre la larghezza della corsia, compresa fra 3,00 m e 3,75 m, è in funzione della velocità di base.

Le banchine, aventi una larghezza minima di 1,00 m, sono delle strisce parallele alla carreggiata comprese tra il bordo della pavimentazione stradale ed il ciglio della scarpata, hanno lo scopo di creare uno spazio per la sosta di emergenza dei veicoli, per la collocazione di segnali stradali, parapetti, guardrail.

Le scarpate sono due superfici inclinate laterali, il valore della scarpa è dato, per terreni di media consistenza, dal rapporto s = 3/2, hanno la funzione di raccordare la piattaforma stradale con il piano di campagna. Se la strada è in trincea il rapporto può essere s = 1/1 venendo a formare un angolo di 45°, in quanto il terreno ai lati è compatto.

Tipi fondamentali di sezioni

Si possono riconoscere tre tipi fondamentali di sezioni:

• Sezione in rilevato, riporto stradale.
• 3 : 2 asse 3 : 2
• Sezione in trincea, sterro stradale.
• 1 : 1 asse 1 : 1
• Sezione mista, mezza costa, stradale 1 : 1.
• Asse
• 3 : 2

Le scarpate possono essere in sterro o in riporto, in relazione al fatto che il piano di campagna sia al di sopra o al di sotto rispetto alla piattaforma.

Qualora la scarpata di un rilevato non incontri il piano di campagna, ovvero lo incontri troppo lontano, si rende indispensabile la realizzazione di un muro di sostegno o di controscarpa, oppure di un muro di sottoscarpa.

Quando la distanza tra piano di campagna e piano stradale diventa eccezionale, bisogna ricorrere alla costruzione di opere d’arte quali viadotti o gallerie.

Il moto veicolare in curva è più complesso di quello sui rettifili in quanto subentra anche la forza centrifuga, trasversale al moto; inoltre in curva il veicolo presenta un ingombro reale superiore a quello ideale. Per evitare questo vengono adottate delle soluzioni particolari nella forma e nella sagomatura della sede stradale in curva: la sopraelevazione e l’allargamento.

La sopraelevazione ha lo scopo di ridurre l’effetto della forza centrifuga, si innalza il ciglio esterno della curva rispetto a quello interno.

L’allargamento serve in quanto i veicoli in curva occupano uno spazio maggiore che nei rettifili in quanto le loro ruote posteriori descrivono una traiettoria diversa dalle ruote anteriori; inoltre in curva la visibilità tende a diminuire sensibilmente.

Le curve non possono avere raggi di curvatura inferiori a certi limiti detti raggi minimi, aventi valori dipendenti principalmente dalla velocità con cui i veicoli affrontano la curva stessa.

Le livellette sono tratti di strada a pendenza costante.

Le curve circolari

Per raccordare due rettilinei, rettifili, si usa in genere una curva a raggio costante; per calcolare la curva bisognerà conoscere due elementi di cui almeno uno lineare.

Elementi della curva

V

ε

b t

t M

f l

T1 T2

N

α r

r c B

A

A = punto sul primo rettilineo

B = punto sul secondo rettilineo

V = vertice della curva, punto ipotetico di incontro dei due rettifili

T1, T2 = punti di tangenza tra rettilineo e curva

ε = angolo al vertice dei rettifili

α = angolo al centro

t = tangente

t = r · tg α/2

T1 T2 = corda

c = 2r · sen α/2

c = centro della curva

l = sviluppo della curva

l = r · d_rad

α deriva dalla definizione di angolo radiante, rapporto tra arco di circonferenza e il suo raggio.

f = freccia o saetta

f = r · (1 − cos α/2)

r = raggio

r = VC · cos α/2

b = bisettrice

b = VM

cos α/2

I ponti

Si definisce genericamente con il termine ponte l’opera che permette di realizzare la continuità di un percorso carrabile o pedonale che si interrompe per la presenza di una discontinuità morfologica esistente sul terreno attraversato.

Composizione del ponte

• Impalcato: è il complesso strutturale che sostiene la via carrabile, ferroviaria o pedonale;
• Spalle: sono le opere di sostegno e di vincolo dell’impalcato; con tale termine, nelle opere a più luci si indicano i sostegni di estremità;
• Pile: sono le opere intermedie di sostegno e di vincolo dell’impalcato negli schemi a più luci;
• Luce: è l’ampiezza dell’opera in senso longitudinale; con il termine luce netta (l_n) si intende la distanza fra i paramenti interni delle spalle o delle pile; con il termine luce teorica o di calcolo (l₀) si intende la distanza tra i vincoli dell’impalcato; con il termine luce totale (l_tot) si intende la distanza fra i due appoggi o spalle alle estremità opposte dell’opera.

L’impalcato può assumere tre tipi di tipologie:

• Impalcato a solettone;
• Impalcato a volta;
• Impalcato a travata.

L’impalcato a solettone, tipico per le opere di modesta luce.

L’impalcato a volta, classica soluzione per i ponti a struttura muraria, è costituito da una volta larga quanto la via percorribile che deve sostenere.

L’impalcato a travata è la forma più diffusa di impalcato nelle sue varie modificazioni tipologiche, imposte dall’ampiezza della luce e dalle possibilità tecnologiche dei materiali.

Geometria dell’opera

Per larghezza della sede stradale sul ponte si intende la distanza misurata ortogonalmente all’asse stradale tra i punti più interni dei parapetti.

La sede stradale sul ponte è composta da una o più carreggiate, eventualmente divise da uno spartitraffico, da banchine o da marciapiedi, secondo l’importanza, la funzione e le caratteristiche della strada.

I marciapiedi laterali, per opere realizzate fuori dai centri abitati, dovranno essere:

• Da 0,75 m di larghezza minima con ciglio di tipo insormontabile, per strade senza transito pedonale;
• Da 2,00 m di larghezza minima, su almeno un lato dell’opera e protetto da sicurvia, se si prevede transito pedonale.

Ponti in legno

Gli impalcati in legno sono esclusivamente del tipo a travata ed è dal loro schema strutturale che deriva la forma e la classificazione della stessa tipologia realizzata in altri materiali.

La sezione tipica è composta dai seguenti elementi strutturali:

• Assito di impalcato: è l’elemento superiore che realizza la superficie di appoggio per la via di corsia. È realizzato con assoni non inferiori ai 15 ÷ 20 cm di larghezza con spessori che variano dai 4 agli 8 cm.
• Traversi: orditura secondaria a sostegno dei correnti o direttamente dell’assito se quest’ultimo è parallelo alla luce. Si possono avere due tipi di traversi:
  • A sezione rettangolare semplice;
  • A sezione rettangolare accoppiata.

L’accoppiamento non è di tipo a sovrapposizione come per le travi principali ma del tipo a travi affiancate.

• Travi principali: orditura primaria a sostegno di tutto il corpo strutturale; la sezione può essere semplice o composta da due o più travi sovrapposte.

a) Travi in legno a sezione semplice

=

b) Travi in legno a sezione semplice per sovrapposizione

=

Travi in legno a sezione semplice per sovrapposizione

c) Con mordenti o biette e legature

=

Ipotesi di carico e di calcolo

• I categoria: ponti progettati per il transito di tutti i tipi di carico mobile con il loro intero valore;
• II categoria: ponti progettati per il transito dei medesimi carichi mobili ma con intensità ridotte;
• III categoria: passerelle per il transito pedonale.

Le azioni che vengono considerate sono:

• g₁ = peso proprio della struttura;
• g₂ = carichi permanenti portati;
• g₃ = altri carichi permanenti;
• ε₁ = distorsioni e presollecitazioni di progetto;
• ε₂ = ritiro del calcestruzzo;
• ε₃ = variazioni termiche;
• ε₄ = scorrimenti viscosi;
• ε₅ = cedimenti vincolari;
• q₁ = carichi mobili;
• q₂ = incremento dinamico dei carichi mobili;
• q₃ = azioni longitudinali di frenamento;
• q₄ = azione centrifuga;
• q₅ = azioni del vento;
• q₆ = azioni sismiche;
• q₇ = resistenze parassite dei vincoli;
• q₈ = azioni sui parapetti; urto di un veicolo in svio contro un elemento strutturale;
• q₉ = altre azioni variabili.

Queste azioni dovranno essere assunte in maniera tale da garantire la sicurezza secondo quanto prescritto dalle norme sulla sicurezza e sui carichi; a tal fine dovranno essere considerate, operando con il metodo delle tensioni ammissibili, le combinazioni contemporanee di carico così come previste in tabella:

Azioni g₁ g₂ g₃ q₁ q₂ q₃ q₄ q₅ q₆ q₇ q₈ q₉

1 2 3 4

Gruppo (**)

Metodo AI 1 1 1(β₁) 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1

Tensioni AII 1 1 1(β₁) 1 1 1 1 1 1 0 0 0,6* 0 1 1 1

Ammissibili AIII 1 1 1(β₁) 1 1 1 1 1 1 1 0 0,2 0 1 1 1

AIV 1 1 1(β₁) 1 1 1 1 1 1 0 1 0,2 0 1 1 1

AV 1 1 1(β₁) 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0

Stati limite di esercizio FI 1 1 1(β₁) 1 1 1 1 0 0 0 0 0,4 0 0 0 0

FII 1 1 1(β₁) 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

Fessurazione FIII 1 1 1(β₁) 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

β₁ = 0,7 per spinta delle terre (*) 0,4 per le verifiche agli stati limite di esercizio.

β₁ = 0 per azioni spingenti di origine idraulica (**) operando con il metodo delle tensioni ammissibili, si rammenta l’obbligo di effettuare la verifica a rottura della sezione.

φ₁, φ₂ = D.M. 4.5.90.

• Il gruppo di azioni AI risulta utile per valutare le massime eccentricità dei carichi permanenti sulle opere di appoggio, ma non il massimo valore assoluto.
• Il gruppo di azioni AII risulta utile per la determinazione dei massimi assoluti sulle strutture precedenti e su quelle principali di impalcato.
• Il gruppo AIII riguarda il calcolo dei dispositivi di ritegno e di appoggio ove interviene l’azione di frenamento.
• Il gruppo AIV riguarda i ponti in curva.
• Il gruppo AV prevede l’azione sismica sull’opera.

Azioni permanenti (g₁, g₂, g₃)

Verranno considerati:

• Pesi propri delle strutture (g₁);
• I carichi permanenti portati (g₂), rappresentati da pavimentazioni, marciapiedi, sicurvia, parapetti, attrezzature stradali, rinfianchi e simili;
• Altre azioni permanenti (g₃) quali: spinte delle terre, carichi idraulici e simili.

La sovrastruttura o pavimentazione stradale dovrà essere valutata, in mancanza di diverse indicazioni di progetto, pari a 0,3 t/m², tenendo conto dei possibili futuri interventi di manutenzione.

Distorsioni di progetto (ε₁, ε₂, ε₃, ε₄, ε₅)

Sono gli effetti di azioni imposte sulle strutture al fine di ottenere migliori comportamenti statici finali, senza che intervengano degli effettivi carichi esterni, esempio distorsioni di controfreccia o la precompressione delle strutture.

Carichi mobili (q₁)

Per le verifiche, i carichi mobili da considerare sulle travi principali sono:

• q_1,a = mezzo convenzionale da 60 t a tre assi;
• q_1,b = carico ripartito a 3 t/m² disposto lungo l’asse di una corsia d’ingombro;
• q_1,e = carico della folla uniformemente ripartito in superficie pari a 0,4 t/m².

Per valutare le azioni su strutture secondarie:

• q_1,c = carico isolato da 10 t con impronta quadrata di 30 × 30 cm;
• 10 t 0,3
• 0,3
• q_1,d = carico isolato da 1 t con impronta quadrata 70 × 70 cm;
• 1 t 0,7
• 0,7.

Azione dinamica (q₂)

Per tener conto dell’effetto indotto sulla struttura dal moto dei carichi si incrementano con una quota in funzione della luce dell’opera e pari a:

φ = 1,4 − 10/L ≤ 1,4

q₂ = q₁(φ − 1)

con le limitazioni:

• φ = 1,4 per L ≤ 10 m;
• φ = 1 per L ≥ 70 m.

Per L si deve assumere:

• a) Per le travi di una sola campata: la luce di calcolo;
• b) Per le travi continue: la luce di calcolo della campata su cui è applicato il carico q₁;
• c) Per le mensole: l’elemento a sbalzo, aumentato della luce di calcolo della eventuale trave semplice sostenuta dalla mensola stessa;
• d) Per gli elementi secondari d’impalcato la loro luce di calcolo.

Azione longitudinale di frenamento (q₃)

La forza di frenamento si assume agente nella direzione dell’asse della strada ed al livello della superficie stradale, con intensità pari ad 1/10 della singola colonna di carico più pesante per ciascuna carreggiata.

Essa deve risultare comunque non inferiore al 20%, ponti I cat., o al 15%, ponti di II cat., del totale del carico q_1,a che può interessare la struttura.

Con carreggiate con più di 4 corsie i seguenti valori vanno raddoppiati.

Azione centrifuga (q₄)