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La progettazione dei tornanti stradali per la viabilità minore – Prima parte

Uno studio condotto su differenti tipologie di tornanti stradali progettati secondo la Norma svizzera SNV 640198 e incentrato sulla simulazione dell'inscrizione in curva dei veicoli mediante impiego del software Autoturn® che consente di evidenziare, per il caso italiano, criticità e limiti progettuali

Come è noto, le strade di montagna – che per loro definizione attraversano territori orograficamente complessi e accidentati – non sono normate dal D.M. 6792 del 5 Novembre 2001 “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade” che, nel suo capitolo introduttivo, recita: “le Norme di questo testo si riferiscono alla costruzione di tutti i tipi di strade previste dal Codice, con esclusione di quelle di montagna collocate su terreni morfologicamente difficili, per le quali non è generalmente possibile il rispetto dei criteri di progettazione di seguito previsti”.

Immagini

  • Una strada di montagna con curve di risvolto o tornanti (San Bernardino Pass)
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    Una strada di montagna con curve di risvolto o tornanti (San Bernardino Pass)
  • Lo schema planimetrico e la sezione trasversale in corrispondenza di un tornante
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    Lo schema planimetrico e la sezione trasversale in corrispondenza di un tornante
  • Lo schema planimetrico e la sezione trasversale in corrispondenza di un tornante
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    Lo schema planimetrico e la sezione trasversale in corrispondenza di un tornante
  • La progettazione geometrica di un tornante secondo la Norma svizzera SNV 640198
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    La progettazione geometrica di un tornante secondo la Norma svizzera SNV 640198
  • I dati geometrici di accesso alle tabelle di progetto secondo la SNV 640198
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    I dati geometrici di accesso alle tabelle di progetto secondo la SNV 640198
  • La tabella di progetto per strada a unica corsia (b = 3 m) secondo la SNV 640198
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    La tabella di progetto per strada a unica corsia (b = 3 m) secondo la SNV 640198
  • Il tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m, Re = 14,50 m, α = 30°)
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    Il tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m, Re = 14,50 m, α = 30°)
  • Il tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m, Re = 18,65 m, R = 14,50 m, α = 30°)
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    Il tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m, Re = 18,65 m, R = 14,50 m, α = 30°)
  • Esempi di simulazione eseguita con AutoTURN®
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    Esempi di simulazione eseguita con AutoTURN®
  • Esempi di simulazione eseguita con AutoTURN®
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    Esempi di simulazione eseguita con AutoTURN®
  • Le caratteristiche del veicolo Autovettura (Fonte: AutoTURN®)
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    Le caratteristiche del veicolo Autovettura (Fonte: AutoTURN®)
  • Le caratteristiche del veicolo Autobus Standard (Fonte: AutoTURN®)
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    Le caratteristiche del veicolo Autobus Standard (Fonte: AutoTURN®)
  • Il software AutoTURN® 9.0 consente di simulare il transito dei veicoli rispetto ad una prefissata traiettoria lungo la quale deve avanzare il centro dell’asse sterzante
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    Il software AutoTURN® 9.0 consente di simulare il transito dei veicoli rispetto ad una prefissata traiettoria lungo la quale deve avanzare il centro dell’asse sterzante

In effetti, il quadro normativo italiano non affronta in modo diretto la progettazione delle strade di montagna, con la conseguenza di evitare di analizzarne le caratteristiche geometriche-funzionali, limitandosi a fornire solo alcune disposizioni riguardanti tipologie di strade interessate da limitati volumi di traffico. Nelle zone di montagna, spesso accade che infrastrutture di modesta importanza debbano superare forti dislivelli, per cui – a causa dell’accidentalità del terreno – trovano valido e diffuso inserimento le “curve di risvolto”, comunemente denominate “tornanti”, ovvero curve planimetriche caratterizzate da valori molto elevati dell’angolo al centro. Tali curve, sviluppandosi esternamente ai rettifili, consentono di ottimizzare due esigenze fondamentali: il superamento di sensibili dislivelli del terreno all’interno di una fascia relativamente limitata e il contenimento delle pendenze longitudinali delle livellette del tracciato altimetrico.

A tali innegabili vantaggi se ne aggiunge un altro, non secondario, che è quello di ridurre la presenza di manufatti come muri di sostegno e/o paratie. A tal fine, occorre dimensionare i tornanti in modo che la distanza planimetrica tra i bordi interni del ramo in entrata e quello in uscita sia sufficientemente ridotta, da cui la necessità di utilizzare raggi di curvatura molto piccoli che limitano fortemente le velocità di percorrenza. Da ciò discende che l’aspetto progettuale più significativo non è quello legato al criterio dinamico di limitazione del contraccolpo, bensì quello che garantisce un sufficiente franco di sicurezza nell’incrocio tra due veicoli marcianti in senso opposto.

Considerata l’assenza di una Norma nazionale che disciplini la progettazione delle strade di montagna, in Italia si consiglia e/o si applica generalmente la Normativa svizzera SNV 640198, ormai entrata nell’uso comune dei Tecnici di settore, ma che molto spesso non è in grado di fornire soluzioni pienamente efficaci e funzionali, nel senso che il dimensionamento di tali strade non garantisce sempre la corretta inscrizione in curva dei mezzi appartenenti al parco veicolare italiano.

In questa prima parte dell’articolo, gli Autori descrivono la metodologia operativa che consente la progettazione dei tornanti secondo la SNV 640198 e le potenzialità offerte dal software Auto-TURN®. Tale software, prodotto dalla canadese Transoft Solution, consente di simulare l’iscrizione in curva dei veicoli stradali e dunque di evidenziare la presenza di eventuali criticità. 

Nella seconda e ultima parte dell’articolo, gli Autori esporranno i risultati delle simulazioni condotte con riferimento ai diversi schemi progettuali previsti dalla SNV 640198 ed evidenzieranno le criticità emerse ed i limiti, dovuti sia alla riduzione dei franchi di sicurezza, che all’illegittima e pericolosa invasione di aree esterne alla carreggiata sviluppando, in ultimo, alcune considerazioni sull’opportunità di implementare metodologie di dimensionamento più efficaci.

La progettazione dei tornanti secondo la Norma svizzera SNV 640198

L’inserimento dei tornanti richiede un’attenta valutazione di alcuni parametri dimensionali come il raggio di curvatura, l’allargamento della sezione trasversale in curva, la pendenza longitudinale, ecc..

Come già accennato, considerate le modestissime velocità consentite ai veicoli all’interno di tali curve, l’aspetto dinamico risulta del tutto secondario rispetto al problema della loro inscrizione nel tornante, ovvero della conservazione dei medesimi franchi di sicurezza presenti in rettifilo rispetto ai cigli della carreggiata e ai veicoli che, eventualmente, procedono in senso inverso sull’altra corsia. In assenza di specifica Normativa italiana a riguardo, è possibile riferirsi al più vasto ambito delle Normative internazionali, tra cui la più utilizzata risulta la succitata Norma svizzera, elaborata in seguito ad indagini sperimentali che hanno consentito la definizione delle fasce di ingombro di diverse tipologie di veicoli su strade di montagna.

Con riferimento alla suddetta Norma, il progetto di un generico tornante, individuato da una serie di parametri geometrici quali la larghezza b della carreggiata in rettifilo, il raggio Ri del ciglio interno della carreggiata, il raggio Re del ciglio esterno della carreggiata, l’angolo α tra i rettifili e (nel caso di tornanti a doppia corsia di marcia) il raggio R della linea di separazione delle corsie, consiste nel tracciare opportune curve di raccordo a raggio variabile e nel posizionarle tra gli archi di cerchio individuati dai sopracitati raggi di curvatura e i corrispondenti rettifili.

Si evidenzia, all’uopo, come a tali curve di raccordo non sia associata alcuna espressione analitica, per cui il loro tracciamento avviene dopo aver individuato le coordinate cartesiane (u,v) e (x,y) di un sufficiente numero di punti. Da un punto di vista prettamente geometrico, gli assi x ed u coincidono con gli assi delle carreggiate in rettifilo, yo e vo rappresentano le distanze da x e da u del centro della curva circolare del tornante, mentre T1 e T2 rappresentano i punti di intersezione delle proiezioni del centro su tali assi. In particolare, si osserva come i rami di raccordo degli archi di cerchio del tornante con i corrispondenti elementi del rettifilo non siano identici tra loro, ad eccezione del caso in cui la carreggiata abbia una sola corsia di marcia (percorrenza a senso unico). Nel caso di carreggiata con due corsie percorse in senso opposto, i rami di raccordo non sono simmetrici e vanno calcolati separatamente, distinguendosi (con riferimento alla corsia interna) in rami di entrata (AeBe) e rami di uscita (AuBu). I rami di raccordo del ciglio interno e della linea di separazione delle corsie collegano direttamente archi di cerchio e rettifili, mentre quelli del ciglio esterno si collegano con il ciglio esterno della carreggiata in rettifilo per il tramite di un ulteriore tratto rettilineo denominato AuC (per il ramo di uscita) ovvero AeC (per il ramo di entrata). Le linee AeBe si riferiscono al sistema di assi u-v con origine in T1, mentre le linee AuBu si riferiscono al sistema di assi x-y con origine in T2.