Domande di Costruzione di strade, ferroviarie e aeroporti

Domande di strade

Calcolo del beneficio nell'analisi beneficio-costi

Il candidato spieghi come si calcola il beneficio nell’analisi beneficio-costi impiegata nella valutazione della redditività di un investimento nel settore dei trasporti. L’analisi B-C (benefici - costi) permette di individuare i progetti che massimizzano il benessere collettivo. L’acquisto di un bene viene descritto attraverso una curva di domanda (decrescente perché indica una disponibilità a pagare, decrescente al crescere degli utenti). Si individuano U* persone disposte a pagare il prezzo massimo per un certo bene; di queste U* persone solo una paga la massima cifra che era disposta a pagare (utente marginale), tutti gli utenti precedenti a U* avrebbero voluto spendere di più ma spendono di meno, ottenendo un risparmio (surplus del consumatore). La realizzazione di un nuovo progetto, se ha senso realizzarlo, comporterà un ulteriore guadagno cioè la variazione del surplus (ΔS) che rappresenta il vero e proprio beneficio perché si riducono i costi ed aumenta il surplus.

(C − C )(U* + U' ') ΔS =

Significato del VAN e stima dei benefici nell'analisi B-C

Il candidato spieghi il significato del VAN e la stima dei benefici nel metodo di analisi B-C impiegato nella valutazione di redditività degli investimenti nel settore dei trasporti. Il VAN (valore attuale netto) è dato dalla somma dei lavori attualizzati delle differenze, anno per anno, tra benefici prodotti dal progetto e costi sostenuti per realizzare e gestire l’opera. La somma è estesa a tutti gli anni di vita dell’opera.

n R(Bi − Ci) ∑ p= + VAN i n(1+r ) (1+r )i=0

Con: R = valore residuo dell’opera, B = benefici, C = costi, i = scadenze temporali, r = tasso di attualizzazione e n = numero di anni per cui viene fatta la valutazione di redditività. Un progetto può essere economicamente conveniente se ha un VAN positivo. Tra due progetti alternativi e incompatibili si sceglie sempre quello con il VAN maggiore. Il VAN decresce all’aumentare di r perché abbiamo benefici lontani nel tempo e spese di investimento prossime. L’analisi benefici – costi permette di individuare i progetti che massimizzano il benessere collettivo. È un’operazione comparativa quindi necessita almeno di una coppia di progetti o al massimo si può avere il confronto tra un progetto e il non progetto (soluzione nulla). Nell’ipotesi di dover confrontare due o più progetti si fa riferimento al VAN.

Variazione del VAN in funzione del tasso di attualizzazione

Il candidato illustri come varia il VAN in funzione del tasso di attualizzazione e soprattutto per quale motivo. Il VAN (valore attuale netto) è un indicatore di redditività calcolato attraverso un’analisi B – C.

n R(Bi − Ci) ∑ p= + VAN i n(1+r ) (1+r )i=0

Con: R = valore residuo dell’opera, Bp = benefici, C = costi, i = scadenze temporali, r = tasso di attualizzazione e n = numero di anni per cui viene fatta la valutazione di redditività. Il tasso di attualizzazione è frutto di valutazioni socio-economiche e riflette delle scelte politiche riguardanti il settore dei trasporti. Il VAN decresce con l’aumentare del tasso di attualizzazione, l’attualizzazione serve per trasformare delle somme sborsate o acquisite nel tempo in equivalenti somme nel presente. Più una somma è acquisita o sborsata nel futuro, più quando l’attualizzo la riduco. Perché ogni progetto prevede la maggior parte dei costi nei primi anni di realizzazione. I benefici, invece, si focalizzano verso la fase terminale del periodo di analisi.

Significato del saggio di rendimenti interno, SRI

Il candidato spieghi il significato del saggio di rendimenti interno, SRI. Il saggio di rendimento interno è definito come quel valore del tasso di attualizzazione che rende nullo il VAN. È un parametro che viene utilizzato per sottrarsi alla difficoltà di fissare un tasso di attualizzazione nell’operazione di redditività dell’opera, poiché il valore da assegnare ad r costituisce una scelta politica. Il SRI è utile per confrontare vari progetti tra di loro. Un progetto sarà economicamente più vantaggioso se il suo SRI è superiore ad un valore prefissato e quindi, un progetto è migliore di un altro se ha un SRI maggiore.

Procedura di selezione dei progetti nella valutazione di redditività

Il candidato illustri la procedura di selezione dei progetti nella valutazione di redditività degli investimenti nel settore dei trasporti. L’individuazione dei progetti su cui si applicherà l’analisi B-C parte dallo studio della prefattibilità in cui sono presenti tutti i progetti in grado di risolvere il problema. La procedura di soluzione dei progetti parte da un insieme di progetti dipendenti dove: U(P + P ) U(P + P ) ≠ 1 2 1 2 I progetti dipendenti sono:

• Progetti complementari => U(P + P ) = U(P ) + U(P ) 1 2 1 2
• Progetti in concorrenza => U(P + P ) < U(P ) + U(P ) 1 2 1 2

L’analisi B-C non può essere applicata a progetti dipendenti perché se i progetti sono in concorrenza -> sopravvalutare i vantaggi; se i progetti sono complementari -> sottovalutare la loro efficacia. Occorre quindi considerare tutte le combinazioni di progetti dipendenti in modo da avere un certo numero di progetti indipendenti, dove U(P + P ) = U(P ) + U(P ). Infine, si opera un’ulteriore aggregazione per ottenere un numero ridotto di progetti incompatibili, un progetto si dice incompatibile con un altro quando la realizzazione di entrambe rende impossibile o superfluo l’altro. Su questa categoria di progetti applico l’analisi B-C e scelgo il progetto più conveniente.

Addendi del costo generalizzato del trasporto

Il candidato descrive i vari addendi del costo generalizzato del trasporto nella valutazione degli investimenti nel settore dei trasporti. Per valutare i benefici nell’analisi B-C si introduce il concetto di costo generalizzato del trasporto. Gli addendi del costo generalizzato del trasporto sono:

• Costo del consumo del carburante
• Costo del consumo di lubrificante
• Costo del consumo di pneumatici
• Costo di manutenzione
• Valore della carenza di confort
• Costo dei pedaggi e tariffe
• Valore economico degli incidenti
• Valore economico del tempo impiegato negli spostamenti, si è adottato come valore all’ora, per gli spostamenti dovuti di motivo lavoro – lavoro su strada ordinaria, il costo orario medio di un operaio. Spostamenti casa-lavoro = 2/3 motivo lavoro - lavoro Altri tipi di spostamento = 1/3 motivo lavoro - lavoro

Modelli di previsione della domanda di trasporto

Il candidato descriva i modelli di previsione della domanda di trasporto soffermandosi sulla struttura analitica dei modelli di generazione e distribuzione. Il modello di previsione della domanda di trasporto si utilizza nelle problematiche legate alla pianificazione dei trasporti. È detto modello a 4 stadi e quindi può essere diviso in 4 modelli a cascata:

• Modello di generazione
  Ha lo scopo di stimare il numero di spostamenti che per un assegnato motivo e per un assegnato periodo della giornata avrà origine in un’assegnata zona di traffico. Modelli di generazione sono basati sui motivi casa – lavoro – studio. Possono esserci: a) modelli per indici di mobilità b) modelli regressivi.
• Modelli di distribuzione
  Permette di valutare quante delle persone individuate con il modello precedente termineranno il loro spostamento in un’altra zona. Per determinare questa distribuzione si sfrutta un’analogia con la legge gravitazionale di Newton. a(k) M × MJ i/ il modello gravitazionale mostra come la mobilità in p(d ; o s)= bd isp artenza da una zona si distribuisce tra tutte le altre possibili. A parità di costo, i flussi sono paragonabili ai motivi di attrazione presenti nelle zone mentre, fra due zone di pari attrattività i flussi sono maggiori verso le zone più accessibili.
• Modello di scelta modale
  Permette di valutare la mobilità di spostamento, ovvero come si ripartiscono queste persone in base alla modalità di trasporto. Si ipotizza un componente razionale dell’utente (mezzo di trasporto che gli costa di meno).
• Modello di assegnazione
  Permette di valutare il percorso scelto, ovvero come il flusso si ripartisce tra tutti i possibili percorsi che legano la zona di origine alla zona di destinazione. Generalmente ciascun individuo sceglie il percorso di minimo costo generalizzato.

Degradi pavimentazioni in conglomerati bituminosi

Tra i principali degradi cui vanno incontro le pavimentazioni in conglomerati bituminosi, il candidato indichi quale ha un diretto effetto sulla sicurezza di percorrenza. I principali degradi che possono interessare le pavimentazioni possono essere di tipo viscoelastico plastico. Una pavimentazione di c.b. è attraversato da un asse di carico il quale comporta delle fessurazioni plastiche non restituite. Siccome gli assi di carico interessano sempre le medesime party (wheel paths) vengono a crearsi dei veri e propri solchi dette ORMAIE che favoriscono l’accumulo di un velo idrico maggiore e alimentano il rischio di acqua-planning. Il criterio di verifica dell’ormaiamento fissa il valore max. di profondità a 15-20 mm. Altri degradi possono essere quelli legati alle fessurazioni dovute al degrado a fatica che si verifica quando il materiale è sollecitato con carico molto basso e si hanno sollecitazioni molto inferiori rispetto ai limiti di snervamento; si ha però un carico continuo e ripetuto che non porta la rottura istantanea ma formazioni di microcricche che aumentano sempre di più le proprie dimensioni che si sviluppano dal basso verso l’alto, fino ad arrivare alla formazione di fessurazioni a pelle di coccodrillo che generano buche.

Curva di trazione reale e ideale nei motori a combustione interna

Il candidato illustri, con l’ausilio di grafici e soprattutto di equazioni, come una curva di trazione reale possa approssimare quella ideale per i motivi a combustione interna. La curva di trazione esprime il legame con cui varia lo sforzo di trazione alle ruotematrici in funzione della velocità. La curva caratteristica di trazione ideale è a potenza costante ed è rappresentata da un’iperbole. Questa curva non può avere un’espressione infinita per cui deve essere limitata sia superiormente che trasversalmente. Per comprendere questo limite si passa dalla rappresentazione nel piano coppia matrice – numero di giri del motore, questo legame rappresenta la curva caratteristica reale. Questa forma denota un funzionamento intrinsecamente instabile perché se le resistenze al moto aumentano il motore si spegne e per risolvere questo problema si introduce il rapporto di cambio n numero di giri motore=ε n numero di giri ruotaωi. Con ε >> 1 si va con marce basse, con ε << 1 si va con marce alte.

≅N=T ∙ V M ∙ n

Eguagliando la potenza erogata dalla ruota a quella erogata dal motore si ottiene:

=N N∙ η efficienzaω i =M M∙ n∙ n∙ ηω i ωi n=M M∙ ∙η=M∙ ε ∙ ηωi n ω i

Dall’inviluppo delle curve caratteristiche associate ai diversi rapporti di cambio si torna al legame iperbolico originario.

Fattori che influiscono sul coefficiente di resistenza al rotolamento

Il candidato descriva i vari fattori che influiscono sul coefficiente di resistenza al rotolamento. La resistenza al rotolamento è una resistenza ordinaria, la quale si mobilita sempre nel momento in cui il mezzo di trasporto si muove. È caratterizzata essenzialmente dalla deformabilità degli pneumatici che generano fenomeni di isteresi con conseguente perdita di energia. L'isteresi è un fenomeno per cui il valore assunto da una grandezza dipendente da altre è determinato, oltre che dai valori istantanei di queste ultime, anche dai valori che avevano assunto in precedenza. A causa del peso del veicolo, lo pneumatico si deforma nell’area di contatto con la superficie stradale e questa deformazione induce perdita di energia interna.

Rrot=u ∙ Pr con P: peso verticale trasmesso dal veicolo e u: coefficiente di rotolamento r.

Il coefficiente di rotolamento è funzione:

• Forza verticale di scarico
• Pressione di gonfiaggio
• Velocità di rotolamento dello pneumatico
• Deformazione superficie viabile
• Stato pavimentazione (asciutta o bagnata)

Criteri e metodologie per ottenere i coefficienti di aderenza

Criteri e metodologie di misura ed analisi dei dati adottate per ottenere i coefficienti di aderenza proposti dalla attuale normativa di progettazione stradale. L’aderenza è influenzata da vari parametri come: caratteristiche dello pneumatico (pressione, carcassa, peso scaricato, deformabilità), micro e macro-tessitura, condizione della strada (bagnata o asciutta), velocità e condizione operative. Le prove per testare i coefficienti di aderenza sono molte e si dividono in prove puntuali e in continuo. Come prove puntuali abbiamo il pendolo britannico per la misura della rugosità, prove in continuo abbiamo un veicolo che traina un carrello con ruota strumentata con angolo di deriva di 20°. Una volta effettuate le prove a velocità differenti su un campione rappresentativo di strade italiane, in condizioni bagnate, otteniamo il fuso dei valori di aderenza in funzione della velocità. Per un assegnato valore di velocità, la distribuzione dei valori di aderenza è ben rappresentata da una gaussiana. Come valore progettuale, per aumentare il coefficiente di sicurezza, nell’intervallo di variazione per questa velocità prendo come valore quello che si trova in corrispondenza del 5° o 10° percentile, cioè quel valore che ha il 90-95% di probabilità di essere superato (approccio probabilistico). Questi valori sono diversi dal tipo di strada perché per infrastrutture più trafficate, ho una manutenzione migliore.

Fattori che influenzano l'aderenza all'interfaccia pneumatico-pavimentazione

Il candidato illustri quali sono i principali fattori che influiscono l’aderenza che si sviluppa all’interfaccia pneumatico-pavimentazione e soprattutto quali criteri e metodologie sono stati impiegati per ricavare i coefficienti di aderenza longitudinale. I fattori che influiscono l’aderenza che si sviluppa all’interfaccia pneumatico-pavimentazione sono:

• Caratteristiche superficiali della pavimentazione
• Parametri legati allo pneumatico (pressione, gonfiaggio, vulcanizzazione, tipo pneumatico)
• Condizioni operative (pseudo-scorrimento, deriva, campanatura, velocità)
• Fattori ambientali

I valori del coefficiente di aderenza longitudinale sono stati rilevati effettuando diverse prove a velocità differenti.