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La progettazione dei tornanti stradali per la viabilità minore – Seconda 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

La prima parte dell’articolo pubblicata sul fascicolo n° 111 descriveva la metodologia operativa che consente la progettazione dei tornanti secondo la SNV 640198[1] e le potenzialità offerte dal software AutoTURN®[2] impiegato al fine di simulare l’iscrizione in curva dei veicoli stradali ed evidenziare eventuali criticità.

Immagini

  • Un tornante in una strada di montagna
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    Un tornante in una strada di montagna
  • L’autobotte autoarticolato
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    L’autobotte autoarticolato
  • Il tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m, Re = 14,50 m) - caso α = 90°
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    Il tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m, Re = 14,50 m) - caso α = 90°
  • Il tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m, Re = 14,50 m) - caso α = 180°
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    Il tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m, Re = 14,50 m) - caso α = 180°
  • Il tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m, Re = 14,50 m) - caso α = 30°
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    Il tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m, Re = 14,50 m) - caso α = 30°
  • Il caso di studio 1: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 8 m)
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    Il caso di studio 1: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 8 m)
  • Il caso di studio 1: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 8 m)
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    Il caso di studio 1: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 8 m)
  • Il caso di studio 1: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 8 m)
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    Il caso di studio 1: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 8 m)
  • Il caso di studio 2: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 2: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 2: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 2: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 2: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 2: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 3: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 15 m)
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    Il caso di studio 3: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 15 m)
  • Il caso di studio 3: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 15 m)
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    Il caso di studio 3: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 15 m)
  • Il caso di studio 3: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 15 m)
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    Il caso di studio 3: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 15 m)
  • Il caso di studio 4: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 20 m)
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    Il caso di studio 4: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 20 m)
  • Il caso di studio 4: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 20 m)
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    Il caso di studio 4: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 20 m)
  • Il caso di studio 4: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 20 m)
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    Il caso di studio 4: tornante a unica corsia (b = 3 m, Ri = 20 m)
  • I valori massimi di sconfinamento per i tornanti a unica corsia - b = 3 m (casi di studio 1÷4)
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    I valori massimi di sconfinamento per i tornanti a unica corsia - b = 3 m (casi di studio 1÷4)
  • Il caso di studio 5: tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 5: tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 5: tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 5: tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 5: tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 5: tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 6: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 6: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 6: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 6: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 6: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 10 m)
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    Il caso di studio 6: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 10 m)
  • Il caso di studio 7: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 15 m)
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    Il caso di studio 7: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 15 m)
  • Il caso di studio 7: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 15 m)
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    Il caso di studio 7: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 15 m)
  • Il caso di studio 7: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 15 m)
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    Il caso di studio 7: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 15 m)
  • Il caso di studio 8: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 20 m)
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    Il caso di studio 8: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 20 m)
  • Il caso di studio 8: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 20 m)
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    Il caso di studio 8: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 20 m)
  • Il caso di studio 8: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 20 m)
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    Il caso di studio 8: tornante a due corsie (b = 7 m, Ri = 20 m)
  • Il caso di studio 5: il tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m) percorso da un’autovettura nei due sensi di marcia
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    Il caso di studio 5: il tornante a due corsie (b = 6 m, Ri = 10 m) percorso da un’autovettura nei due sensi di marcia
  • I valori massimi di sconfinamento per tornanti a due corsie: b = 6 m (caso di studio 5) e b = 7 m (casi di studio 6÷8)
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    I valori massimi di sconfinamento per tornanti a due corsie: b = 6 m (caso di studio 5) e b = 7 m (casi di studio 6÷8)
  • Le traiettorie e la sagoma di ingombro di diversi veicoli stradali
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    Le traiettorie e la sagoma di ingombro di diversi veicoli stradali
  • Le traiettorie e la sagoma di ingombro di diversi veicoli stradali
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    Le traiettorie e la sagoma di ingombro di diversi veicoli stradali
  • Le traiettorie e la sagoma di ingombro di diversi veicoli stradali
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    Le traiettorie e la sagoma di ingombro di diversi veicoli stradali
  • Le traiettorie e la sagoma di ingombro di diversi veicoli stradali
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    Le traiettorie e la sagoma di ingombro di diversi veicoli stradali

Nella presente seconda e ultima parte dell’articolo gli Autori riportano invece i risultati delle simulazioni relative ai diversi schemi progettuali previsti dalla SNV 640198 ed evidenziano le criticità e i limiti emersi, dovuti sia alla riduzione dei franchi di sicurezza che all’illegittima e pericolosa invasione di aree esterne alla carreggiata. In ultimo, vengono sviluppate alcune considerazioni sull’opportunità di implementare metodologie di dimensionamento più efficaci.

Le elaborazioni numeriche per la verifica delle traiettorie e l’analisi dei risultati

La verifica cinematica dei tornanti oggetto di studio è stata effettuata con riferimento ad una sola tipologia di veicolo, e cioè l’autobus standard, considerato che le strade di montagna sono generalmente interessate da flussi veicolari di tipo turistico, in assenza di altri mezzi potenzialmente ingombranti come, ad esempio, le autobotti autoarticolate.

L’autobus standard assume dunque il ruolo di “veicolo critico”, ossia di veicolo presente nel flusso di traffico e caratterizzato dai maggiori problemi di inscrivibilità in curva, imputabili sia alle dimensioni della sagoma di ingombro che al valore massimo dell’angolo di sterzatura.

Utilizzando come guida operativa la SNV 640198, si è dapprima ricostruito l’andamento planimetrico dei quindici tornanti da essa contemplati e, successivamente, si sono implementate le diverse simulazioni cinematiche. Si evidenzia che per le curve a doppia corsia si è simulata la traiettoria del veicolo critico (autobus standard) per entrambi i sensi di marcia. Come si è osservato, le tabelle di progetto riportate nella Norma svizzera non dipendono dal valore dell’angolo α compreso tra i rettifili[3][4][5], ragion per cui ognuna di esse consente di realizzare diverse configurazioni del medesimo tornante al variare di α. Considerata la necessità di dover sintetizzare l’entità delle elaborazioni sviluppate, gli Autori riportano di seguito le risultanze relative a otto significativi casi di studio definiti dai seguenti parametri dimensionali:

  • caso di studio 1: una corsia; b = 3 m; Ri = 8 m; Re = 12,70 m; vo = yo = 12,35 m; α = 90°, 180° e 30°;
  • caso di studio 2: una corsia; b = 3 m; Ri = 10 m; Re = 14,50 m; vo = yo = 13,70 m; α = 90°, 180° e 30°;
  • caso di studio 3: una corsia; b = 3 m; Ri = 15 m; Re = 19,20 m; vo = yo = 18,40 m; α = 90°, 180° e 30°;
  • caso di studio 4: una corsia; b = 3 m; Ri = 20 m; Re = 23,90 m; vo = yo = 23,30 m; α = 90°, 180° e 30°;
  • caso di studio 5: due corsie; b = 6 m; Ri =10 m; R = 14,50 m; Re = 18,65 m; vo = 14,50 m; yo= 15,20 m; α = 90°, 180° e 30°;
  • caso di studio 6: due corsie; b = 7 m; Ri = 10 m; R = 15 m; Re = 19,65 m; vo = 15 m; yo = 15,70 m; α = 90°, 180° e 30°;
  • caso di studio 7: due corsie; b = 7 m; Ri = 15 m; R = 19,70 m; Re = 24 m; vo = 20 m; yo = 20,40 m; α = 90°, 180° e 30°;
  • caso di studio 8: due corsie; b = 7 m; Ri = 20 m; R = 24,40 m; Re = 28,65 m; vo = 25 m; yo = 25,30 m; α = 90°, 180° e 30°.

Dall’esame dei risultati analitici e dal riscontro degli output grafici, si è potuto osservare che le strade di montagna progettate secondo la SNV 640198 non sempre risultano funzionalmente efficaci. Le simulazioni implementate con il software AutoTURN® hanno, difatti, evidenziato seri problemi di inscrivibilità in curva del veicolo critico, con conseguente superamento da parte della cassa del veicolo del margine interno e/o esterno della carreggiata e/o (nel caso di tornanti a due corsie di marcia) della linea di mezzeria della stessa. Ciò vuol dire che l’autobus standard, che percorre un generico tornante dimensionato secondo la Norma svizzera, può verosimilmente invadere la zona posta al di fuori della carreggiata (verso l’interno e/o verso l’esterno) o anche collidere con un altro autobus proveniente dalla corsia di marcia opposta. In quest’ultimo caso, al fine di evitare il contatto tra i mezzi che si incrociano, uno dei due dovrebbe fermarsi in modo da consentire il passaggio all’altro, che procede nel senso contrario. Di seguito si riportano la descrizione e l’analisi critica dei casi di studio esaminati.

I casi di studio 1÷4 (tornanti a unica corsia)

Il veicolo campione è un autobus standard che percorre, con velocità limitata, diversi tracciati ad unica corsia di marcia. Appare evidente che la sagoma del veicolo non rientra mai totalmente nella carreggiata.

A parità di angolo α tra i rettifili, la situazione migliora generalmente all’aumentare del raggio interno Ri, mentre, a parità di Ri, la condizione migliore è quella che si realizza con rettifili ortogonali tra loro (α = 90°).

I casi di studio 5÷8 (tornanti a doppia corsia)

Tali casi di studio sono stati sviluppati con riferimento a quattro diversi tornanti a due corsie, una per ogni senso di marcia, aventi larghezza della carreggiata rispettivamente pari a 6 m (caso di studio 5) e a 7 m (casi di studio 6, 7 e 8). I risultati delle simulazioni cinematiche evidenziano le medesime problematiche riscontrate nel caso dei tornanti ad unica corsia di marcia, quando vengono percorsi dall’autobus standard, tranne che nel caso di tornanti di una certa importanza, caratterizzati cioè da una carreggiata b pari a 7 m e da Ri ≥ 20 m.