Teoria Strade

STRADE TEORIA

Per un’infrastruttura di trasporto occorre sviluppare in maniera compiuta tutte le fasi

di progettazione ed effettuare una serie di analisi che hanno come finalità la

valutazione della fattibilità tecnico-economica. È bene quindi fare una valutazione

della redditività di un’infrastruttura di trasporto. Un progetto rappresenta l’insieme

di attività economiche che si suddividono in uno studio di prefattibilità economica,

progettazione preliminare, progettazione definitiva e la progettazione esecutiva che

è costituita da un’analisi finanziaria e un’analisi economica.

- Sull’analisi finanziaria il cui soggetti attuatore è l’imprenditore, si hanno i costi

e i ricavi; i costi costituiscono il capitale iniziale che un imprenditore è disposto

ad investire e i costi di ammortamento del capitale stesso, mentre i ricavi

derivano ovviamente dalla vendita di tale bene. Se i ricavi eguagliano i costi

l’operazione può essere considerata avviata mentre se i ricavi superano i costi,

si parla di extra-profitto dato che si avrebbe un aumento del numero di

imprenditori disposti ad effettuare la stessa operazione.

- Sull’analisi economica invece, nel quale il soggetto attuatore è la collettività, si

hanno da una parte i costi relativi alla manutenzione di impianti, oneri

finanziari, costi di ammortamento del capitale iniziale, dall’altra parte ci sono i

benefici prodotti per la collettività.

In base a come viene definito un determinato bene, monetizzabile o non

monetizzabile, si possono applicare un’analisi beneficio- costi o un’analisi

multicriteria.

BENI MONETIZZABILI NON MONETIZZABILI E ANALISI BENEFICIO-COSTI

Un bene monetizzabile è un bene al quale è possibile attribuire un valore economico,

come per esempio la realizzazione di una variante, un by-pass che garantisce un

risparmio di tempo nell’effettuare uno spostamento al quale si può assegnare un

valore, oppure al risparmio di tempo nel centro abitato. Un esempio di bene non

monetizzabile è la riduzione di inquinamento nel centro abitato poiché non si è ancora

definito un legame tra inquinanti e le possibili malattie derivanti. Sui beni

monetizzabili si effettua l’analisi B-C (benefici - costi) permette di individuare i

progetti che massimizzano il benessere collettivo e l’acquisto di un bene viene

descritto attraverso una curva di domanda, 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 (∆S) che rappresenta il vero e proprio

beneficio perché si riducono i costi ed aumenta il surplus.

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 che si

suddividono in progetti complementari o in concorrenza, occorre quindi considerare

tutte le combinazioni di progetti dipendenti in modo da avere un certo numero di

progetti indipendenti. 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.

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.

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.

R = valore residuo dell’opera, B = benefici, C = costi, i = scadenze temporali, r = tasso

p

di attualizzazione ed n = numero di anni per cui viene fatta la valutazione di redditività.

Come varia il VAN:

Il VAN, valore attuale netto, è un indicatore di redditività calcolato attraverso

un’analisi B – C. 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, 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. Il saggio di rendimento interno (SRI) è definito come

quel valore del tasso di attualizzazione che rende nullo il VAN ed è un parametro che

viene utilizzato senza dover fissare un valore del tasso di attualizzazione poiché è

definito da una scelta politica da parte della banca europea.

Il SRI è utile per confrontare vari progetti tra di loro. Un progetto sarà

economicamente più vantaggio se il suo SRI è superiore ad un valore prefissato e

quindi, un progetto è migliore di un altro se ha un SRI maggiore.

COSTO MEDIO GENERALIZZADO DEL TRASPORTO e MODELLO DI PREVISIONE

DELLA DOMANDA DI TRASPORTO

I benefici dell’analisi B-C sono valutati introducendo il concetto di costo generalizzato

medio del trasporto, voci di costo in riferimento al trasporto motorizzato

considerabile come costo monetizzabile, il quale si basa sul TEMPO di spostamento;

Si può stabilire come si muovono le persone all’interno di una certa area di studio

attraverso determinate caratteristiche che ritroviamo nel motivo dello spostamento

(casa-lavoro, casa-studio, casa- acquisti), nel periodo cioè quando viene effettuato -

tale spostamento (fascia oraria, 7-9 orario di punta), l’origine e la destinazione dello

spostamento, la modalità utilizzata e il percorso che si è deciso di effettuare.

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.

Il modello di previsione della domanda di trasporto si utilizza nelle problematiche

legate alla pianificazione dei trasporti e per rendere efficaci i calcoli dei costi. 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.

- 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.

Per la conoscenza dei benefici necessari per la curva della domanda, si fa riferimento

al PUT piano urbano di traffico o anche PUM piano urbano della mobilità o anche

PUMS piano urbano della mobilità sostenibile, del quale devono dotarsi i paesi con

abitanti > 30000 ma anche paesi con abitanti inferiori ma costituiti da alti flussi

stagionali. Attraverso il PUT si ha una facilità di monitoraggio del traffico ed ha come

obiettivo il miglioramento delle condizioni di traffico, della sicurezza stradale,

dell’accessibilità ed una riduzione dell’inquinamento atmosferico. Il put segue una

dinamica molto rapida rispetto al PRG poiché viene aggiornato ogni 2/3 anni e

l’intervento viene fatto ai fini di una riorganizzazione e non riqualificazione o

creazione di una nuova strada.

Il PUT si suddivide in diversi livelli:

1° livello PIANO GENERALE DEL TRAFFICO (modalità di intervento);

2° livello PIANO PARTICOLAREGGIATO DEL TRAFFICO analizzano specificità come

sosta, parcheggi e sicurezza stradale;

3° livello PIANO ESECUTIVO DEL TRAFFICO piano di urbanizzazione con maggiore

approfondimento. SICUREZZA STRADALE

Per quanto riguarda la sicurezza stradale si parte innanzitutto da tre fattori: veicolo,

ambiente, uomo. Bisogna approfondire la meccanica della locomozione, cioè

un’analisi di funzionamento dei veicoli.

L’ingombro si suddivide in longitudinale e dinamico; l’ingombro longitudinale può

essere un autocarro (12m), autoarticolato (15m), autotreni (18m) e per quanto

riguarda la fascia di ingombro in curva è prescritto che ogni veicolo si deve poter

iscrivere in una fascia a forma di corona circolare di l = 7.20m con Ri = 5.30 m e

Re=12.50m.

Affinché il veicolo prosegua da un punto A ad un punto C si deve venire a creare un

fenomeno di attesa, da studiare con la teoria della coda che ci consente di dividere la

corsia di accumulo in:

- Tratto di deviazione

- Tratto di invito (immissione)

- Tratto di decelerazione

- Tratto di accumulo

Allora fisso la lunghezza di accumulo pari a 18 metri, cioè pari al veicolo di

lunghezza maggiore.

Il massimo carico verticale consentito della strada è 12 tonnellate ovvero 120kN;

PAVIMENTAZIONE

La pavimentazione è una struttura che garantisce portanza, velocità, sicurezza di

marcia e si suddivide in due tipologie: le pavimentazioni continue, le quali possono

essere flessibili, semirigide, rigide; mentre ci sono le pavimentazioni ad elementi

che corrispondono a pavimentazioni lapidee il cui strato inferiore è costituito da

estratti di cava e sono destinate a zone pedonali o traffico molto basso. Abbiamo

anche le pavimentazioni a masselli autobloccanti che sono una tipologia

proveniente da pavimentazioni ad elementi.

Una pavimentazione continua flessibile è costituita da uno strato di conglomerato

bituminoso composto in superficie da uno strato di usura, poi c’è il binder e poi la

base. Successivamente in profondità troviamo la posa o la fondazione e il

sottofondo e quindi è una miscela trifasica con natura impermeabilizzante. È di

particolare importanza il conglomerato bituminoso che ha un comportamento

visco-elastico-plastico. Il comportamento viscoso tollera molto male i carichi

statici poiché generano deformazioni irreversibili ma una caratteristica del legante

organico bitume è la termo-suscettibilità cioè diventa molto fluido posto a

temperature elevate ma poche ore dopo la stesura acquista una forma solida.

Una pavimentazione semirigida è sostanzialmente simile a quella flessibile ma

cambia solo la composizione o miscela per la costruzione del FONDO realizzata in

misto cementizio dotato di poco cemento 2-3% e cemento magro 10-15%. La

presenza del CLS assicura la non fessurazione e viene molto usato per migliorare

le prestazioni della pavimentazione.

Una pavimentazione rigida è costituita da uno strato superficiale di CLS cementizio

e sottostante uno strato di materiale granulare o cementizio. Generalmente non

prevedono armature e sono finalizzate a resistere a carichi statici molto elevati

infatti sono tipiche di piazzali di scarico e carico merci. Sono pavimentazioni

giuntate poiché nelle diverse stagioni abbiamo dilatazioni e/o contrazioni del

materiale che portano a rottura o essere soggette a ritirarsi o accorciarsi.

Il principale criterio di dimensionamento delle pavimentazioni è il CRITERIO A

FATICA, meccanismo di rottura che si ha quando un elemento sollecitato in

maniera ciclica a livello inferiore della tensione di snervamento e che produce un

danno a livello microscopico con la comparsa di fessure dal basso verso che con

un successivo aumento di carico generano rottura.

I principali degradi che possono interessare le pavimentazioni possono essere di

tipo viscoelastico plastico. Una pavimentazione in conglomerato bituminoso è

attraversata da un asse di carico, il quale comporta delle fessurazioni plastiche non

restituite. Siccome gli assi di carico interessano sempre le medesime zone (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.

Rifacimento dello strato di usura con la manutenzione in due modi:

RINFORZO andando ad aumentare lo spessore della pavimentazione oppure con

l’ASPORTAZIONE in cui lo spessore rimane invariato e sostituzione dello strato

usurato. Quando sulla pavimentazione ho un’area fessurata che incide per il 20%

questa è assunta come morta cioè ha terminato la sua vita di servizio; quando

invece devo realizzare una nuova strada è necessario determinare quali tipi

passeranno di MEZZI PESANTI e non, ma soprattutto quanti mezzi per capire il

danno provocato dalle forze verticali degli assi. Questa valutazione si effettua con

lo SPETTRO DI TRAFFICO una rappresentazione numerica quantitativa dei veicoli

pesanti che costituiscono il flusso.

MECCANICA DELLA LOCOMOZIONE

Si fonda su fenomeni fisici che regolano il moto dei veicoli

L=F*s

Con F= T = sforzo di trazione

(∗)

= =∗ = T*V = potenza

Si chiama caratteristica di trazione di un veicolo la relazione T=f(v) che fornisce la

legge con cui varia lo sforzo di trazione alla periferia delle ruote motrici in funzione

della velocità del veicolo.

La curva caratteristica di trazione ideale è a potenza costante ed è rappresentata da

un’iperbole: =∗ ≅∗

1. Limitazione legata al numero di giri che riesce ad effettuare il motore

2. Limitazione legata all’aderenza che si sviluppa tra interfaccia pneomatico-

pavimentazione

HP rotolamento puro

V=2πnr

--------- curva motore a scoppio

Non è intrinsecamente stabile, perché se avviene una modifica delle condizioni

ambientali, il motore non raggiunge una condizione di equilibrio e si spegne;

questo problema si risolve usando il cambio.

°

= =

∗ °

≫ 1

≪ 1

≅ 1 5°\6°

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

∗ = ∗ ⴄ

ⴄ= efficienza trasmissione

= ∗ ∗∗

ⴄ ⴄ

=

∗ = ∗ ⴄ →

∗

= ∗ ∗ ∗ = ∗

→

= ∗∗ = ∗ ∗

ⴄ ⴄ

→

All’aumentare del rapporto di cambio aumento lo sforzo di trazione alla ruota, ma la

velocità alla ruota diminuisce. RESISTENZE AL MOTO

Con la definizione delle varie resistenze al moto, dalla loro sommatoria si va a definire

quella che viene detta equazione di trazione.

RESISTENZA IN CURVA

Rappresenta l’energia spesa dallo pneumatico che nasce dalla presenza di una curva

= ∗

definita come: EQUILIBRIO DELLA RUOTA MOTRICE

ADERENZA

Forza che si oppone allo scorrimento relativo di due superfici a contatto e i fattori che

caratterizzano l’aderenza sono quelli legati allo pneumatico in cui le condizioni

operative sono lo pseudo-scorrimento, la deriva, forza verticali, pressione di

gonfiaggio, la campanatura e la velocità. I tipi di pneumatici in base al tipo di carcassa

e tipo di gomma (temperatura, caratteristiche meccaniche), battistrada (disegno e

profondità); altri fattori sono quelli legati ad una superficie stradale attraverso la

micro-tessitura e macro-tessitura; fattori legati al materiale interposto tra le superfici

quali acqua (velo idrico) fango, contaminanti, neve o ghiaccio.

PSEUDOSCORRIMENTO

Il concetto di pseudo-scorrimento parte dal considerare che all’interfaccia tra

pneumatico – pavimentazione non attingiamo condizioni di rotolamento. Si crea

un’area di contatto tra lo pneumatico con la superficie di rotolamento. Considerando