Relazione completa progetto stradale ingegneria dei trasporti

Corso di laboratorio di ingegneria stradale

Scuola di Ingegneria di Pisa - Ingegneria Civile Ambientale

Anno Accademico 2016/2017

Indice

• Dati di imput
• Studio planimetrico
  • Tracciolino (foto triangolo pendenza tracciolino)
  • Inserimento curve circolari (diagramma curve circolari calcolo velocità, abaco di Koppel)
  • Verifica uniformità del tracciato velocità delta minore di 15
  • Approssimazione clotoidi con segmenti tangenti
  • Inserimento clotoidi (calcolo parametro A, verifiche ottiche, clotoidi flesso e continuità, tracciamento per punti)

Tracciolino

Il primo passo da compiere nel progetto di una strada consiste nell’individuare una linea spezzata a pendenza costante, tracciolino, che colleghi i punti di partenza e di arrivo (A, B) del tracciato forniti dal testo. La tecnica del tracciolino viene eseguita nel seguente modo:

• Sulla planimetria in scala 1:2000 (a cui corrisponde un’equidistanza pari a 2m tra le curve di livello), si traccia un arco di circonferenza di raggio pari a L, avente come centro il punto di partenza del tracciato;
• L’intersezione di tale arco con la curva di livello successiva rappresenta il centro del secondo arco e così via fino a raggiungere la curva di livello a quota maggiore. Analogamente si procede a partire dal punto finale del tracciato.

Il tracciolino, infatti, è una spezzata a pendenza costante costituita da segmenti di lunghezza fissata (L) che si appoggiano a due curve di livello adiacenti. Il vincolo che deve essere rispettato riguarda le pendenze che non devono superare quella massima prefissata per la strada. Il tracciolino fornisce una semplice linea guida, un primo andamento dell’asse stradale nel rispetto della pendenza massima; successivamente infatti dovrà essere rettificato tale andamento. La lunghezza L dei segmenti costituenti il tracciolino si ricava, dopo aver fissato la pendenza i, tramite la seguente relazione: ^{∆/da cui ricaviamo: = ∆/} Nel caso specifico, in cui la pendenza del tracciato deve essere minore del 7%, la lunghezza L dei segmenti è stata ricavata considerando diversi valori della pendenza i, ottenendo così diversi tracciolini che sono stati poi rappresentati in planimetria. Le pendenze dei tracciolini devono essere comunque inferiori a quella massima prevista nel progetto poiché nell’operazione successiva di rettifica il percorso si riduce di lunghezza e di conseguenza si ha un aumento di pendenza. Nei due casi riportati vediamo due vari tipi di tracciolino:

• Il primo con pendenza i=5%
• Il secondo con pendenza i=5,8%

Vediamo bene come essi non vanno bene perché non raggiungono il punto di sella, che dobbiamo attraversare per raggiungere la seconda parte del tracciolino. Il problema quindi sorge nel primo tratto.

Allora nel progetto ho deciso di tracciare il tracciolino definitivo con:

• Pendenza i = 6,9%
• Lunghezza dei segmenti L = 29 m

La prima parte è molto ripida, mentre nella seconda ho deciso di raggiungere la curva di livello di quota 270 e di mantenermi su di essa, per cercare di andare più orizzontale possibile. Il nostro terreno è molto difficoltoso dal punto di vista altimetrico, ma seppur rettificando (con le curve circolari e le clotoidi) raggiungo pendenze, in alcuni tratti, maggiori del 7%, potrò successivamente nel profilo longitudinale avere sezioni di scavo in corrispondenza di esse utilizzando livellette entro i limiti di pendenza massima e quindi rispettando le normative.

Inserimento curve circolari

Successivamente al tracciamento del tracciolino, sono passato allo studio della rettifica, cioè l’inserimento di curve circolari per approssimare maggiormente il mio tracciato. Per l’inserimento di esse sono dovuto stare attento a tre considerazioni fondamentali:

• Rispetto del raggio minimo (verifica geometrica)
• Differenza di velocità tra curve successive e rapporti tra i raggi (verifica uniformità del tracciato e abaco di Koppel)
• Tempo di percorrenza della curva (verifica di percezione)

Raggio minimo delle curve planimetriche

Le curve circolari per la strada in progetto (extraurbana secondaria di tipo C) devono avere un raggio maggiore di quello minimo, derivante dall’equilibrio del veicolo in curva. La formula è: ^{127*( + )} Nella formula abbiamo:

• V è la velocità limite inferiore dell’intervallo di progetto, pmin
• q è la pendenza trasversale massima, max
• f è l’aderenza trasversale massima, tmax

Congruenza del diagramma delle velocità

Per la normativa occorre assicurarsi che il tracciato possa essere ritenuto omogeneo per entrambi i sensi di circolazione, facendo le seguenti verifiche:

• Nel passaggio da tratti caratterizzati dalla V_max, ossia da velocità di 100Km/h, a curve a velocità inferiore, la differenza di velocità di progetto non deve superare 10Km/h.
• Fra due curve successive la differenza di velocità di progetto, comunque mai superiore a 20Km/h, è consigliabile che non superi i 15km/h.

Nel tratto di progetto non sussistono situazioni a cui applicare la prima verifica in quanto sono state inserite curve circolari la cui velocità di progetto è inferiore a 100Km/h e brevi rettifili per cui non si raggiunge mai la V_max.

Compatibilità tra i raggi di due curve successive percorse

Nel caso di passaggio da curve circolari successive percorse in senso opposto si dovrà fare riferimento all’abaco (abaco di Koppel) estratto dalla norma per verificare la compatibilità tra i loro raggi, cioè non dobbiamo passare da curve con raggi molto differenti tra di loro. Per le strade di tipo C è da considerarsi “zona buona” ed anche la zona denominata “accettabile”. I rapporti nel nostro caso rientrano sempre nella “zona buona”.

Lunghezza minima delle curve circolari

La Norma prevede che una curva circolare, per essere percepita dagli utenti deve essere percorsa per almeno 2,5 secondi e quindi deve avere uno sviluppo minimo pari a: ^{L = v * 2,5}, con v in m/s ed L in m. Inizialmente colleghiamo le curve successive con segmenti tangenti alle curve, che approssimano a grandi linee le successive clotoidi che andremo ad inserire.

Curve a raggio variabile (Clotoidi)

Esse sono curve di raccordo che consentono il graduale passaggio tra tratti a curvatura costante, permettendo la progressiva rotazione dello sterzo senza imporre al guidatore eccessivi scostamenti della traiettoria di guida dall’asse della corsia di marcia. Le più comuni ed impiegate sono le spirali clotoidiche, che si caratterizzano per la comune equazione. Queste curve sono progettate in modo da garantire:

• Una variazione di accelerazione centrifuga non compensata (contraccolpo) contenuta entro valori accettabili
• Una limitazione della pendenza (o sovrapendenza) longitudinale delle linee di estremità della piattaforma
• La percezione ottica corretta dell’andamento del tracciato

I tre sottogruppi, di cui possiamo trovarne applicazione in un progetto stradale sono:

• Di transizione, tra rettifili e archi di cerchio
• Di flesso, tra archi di cerchio con curvature di segno opposto
• Di continuità, tra archi di cerchio con curvatura nel medesimo segno

Nel mio progetto stradale ho 5 curve, che implicano l’inserimento di ben 4 clotoidi:

• 3 clotoidi di flesso
• 1 clotoide di continuità

Dopo aver individuato la distanza D dei due cerchi, il raggio R1 (della prima curva) e il raggio R2 (della seconda curva), siamo andati a calcolare il parametro A (fattore di scala della clotoide) relativo ad ogni clotoide.

Calcolo parametro A

Esso è possibile calcolarlo attraverso due metodi:

• Calcolo analitico con formule iterative, sicuramente più preciso.
• Calcolo grafico attraverso utilizzo di abaco

Tale parametro è molto importante perché un passaggio fondamentale della progettazione sono le verifiche.

Calcolo grafico

Tale metodo si basa su studi attraverso i quali sono stati redatti dei grafici. Essendo sempre un metodo grafico è molto più impreciso.