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Barriere stradali di sicurezza in A22 – terza parte

Le barriere stradali di sicurezza “Autobrennero” nel contesto normativo e applicativo odierno: un contributo allo sviluppo tecnico-normativo in atto

Con il presente si conclude la serie di tre articoli, pubblicata in successione su altrettanti numeri di “Strade & Autostrade”, centrata su peculiarità e problematiche in materia d’installazione di barriere stradali di sicurezza. All’inquadramento normativo e alle correlate criticità, tema generale affrontato sul n° 118 Luglio/Agosto (http://online.stradeeautostrade.it/viabilita/segnaletica-e-sicurezza/2016-06-30/barriere-stradali-di-sicurezza-in-a22-prima-parte-53632/), ha fatto seguito l’illustrazione delle soluzioni che Autostrada del Brennero SpA ha adottato in tale contesto (n° 119 Settembre/Ottobre – http://online.stradeeautostrade.it/viabilita/segnaletica-e-sicurezza/2016-09-15/barriere-stradali-di-sicurezza-in-a22-seconda-parte-54648/), mentre il presente numero ipotizza auspicabili sviluppi tecnico-normativi nel medesimo ambito: trattasi di semplice contributo tecnico a quello che è ormai un annoso dibattito di settore; ogni considerazione fonda sull’esperienza maturata da A22 “sulla strada”, ovvero su problematiche occorse e soluzioni via via adottate.

  • Una barriera spartitraffico monofilare in acciaio autopassivante
    Una barriera spartitraffico monofilare in acciaio autopassivante
  • Esempi di calcolo
    Esempi di calcolo
  • Gli indici di severità: la UNI EN 1317-2:2000 (abrogata)
    Gli indici di severità: la UNI EN 1317-2:2000 (abrogata)
  • Gli indici di severità: la UNI EN 1317-2:2010 (in vigore)
    Gli indici di severità: la UNI EN 1317-2:2010 (in vigore)
  • Una barriera in legno
    Una barriera in legno
  • Installazioni su arginello
    Installazioni su arginello
  • Installazioni su arginello
    Installazioni su arginello
  • Un cordolo in c.a. con barriera di sicurezza e barriera antirumore
    Un cordolo in c.a. con barriera di sicurezza e barriera antirumore
  • Immagini eseguite con il software dinamico LS-DYNA
    Immagini eseguite con il software dinamico LS-DYNA
  • Immagini eseguite con il codice multi-body Vedyac
    Immagini eseguite con il codice multi-body Vedyac

Le criticità intrinseche alle Norme tecniche attuali

Il D.M. 223/1992, versione iniziale e successivi aggiornamenti, ha sempre mantenuto l’approccio tipico delle Norme di prodotto, andando progressivamente a definire in modo via via più preciso modalità di progettazione e di verifica delle barriere stradali di sicurezza, ma non offrendo esaustive indicazioni in ordine alla soluzione delle molteplici problematiche correlate all’installazione delle medesime. Per contro, le Norme tecniche europee in materia (UNI EN 1317) sono evolute su binari differenti in virtù dell’interazione di più aspetti:

  • conoscenze via via maggiori e condivisione delle esperienze maturate tra esperti di settore in ambito europeo (un esempio per tutti, la reale rappresentatività dei parametri di accelerazione in fase d’urto);
  • novità di mercato, ovvero nuove tecnologie, sia a livello produttivo (si pensi ad esempio alle barriere in calcestruzzo “cast-in-place”), sia per quanto riguarda i materiali impiegati (elementi in plastica, vetroresina, legno, e così via);
  • cambiamenti del parco veicoli, con modifiche strutturali anche importanti degli stessi (ad esempio l’altezza del baricentro dei veicoli pesanti);
  • adattamento a contesti normativi ampi, come ad esempio l’interfacciamento con nuove Norme relative ai prodotti da costruzione.

Per quanto lodevoli, anche i più recenti aggiornamenti e chiarimenti normativi italiani in materia non forniscono ad oggi strumenti utili e completi per affrontare le problematiche correlate all’installazione di barriere stradali di sicurezza: ciò soprattutto a causa della grande varietà di tipologie presenti sul mercato, delle molteplici realtà di installazione – diverse dalle condizioni di laboratorio – e di un approccio normativo più descrittivo che tecnico. Le Norme affrontano, infatti, il problema dell’installazione delle barriere di sicurezza stradali mediante un mero elenco descrittivo di situazioni da proteggere: casistiche che dovrebbero essere approfondite e valutate caso per caso nella loro reale pericolosità, sono pertanto spesso interpretate in senso assoluto, con la conseguente applicazione tout-court delle condizioni di installazione contenute nei decreti ministeriali di riferimento, aventi carattere prescrittivo. Valga, a titolo di esempio, un caso particolarmente significativo. L’art. 3 (“Individuazione delle zone da proteggere”) delle Istruzioni tecniche allegate al Decreto 21 Giugno 2004 prescrive di proteggere sempre “il margine laterale stradale nelle sezioni in rilevato dove il dislivello tra il colmo dell’arginello ed il piano di campagna è maggiore o uguale a 1 m”. Tale prescrizione ha determinato il proliferare di barriere di sicurezza ove l’installazione non è necessaria: il dislivello tra l’arginello e il piano campagna, infatti, non rappresenta di per sé, sempre, una condizione di pericolosità; progettista e direttore lavori, pur riconoscendo talvolta l’inutilità di tali installazioni, non possono tuttavia esimersi dall’applicare un dettato normativo così specifico.

Analogamente, lo stesso art. 3 prescrive che “le protezioni dovranno in ogni caso essere effettuate per una estensione almeno pari a quella indicata nel certificato di omologazione, ponendone circa due terzi prima dell’ostacolo”. Anche in questo caso l’approccio descrittivo della norma impone una lunghezza minima di installazione spesso inapplicabile a causa della configurazione reale delle strade: è il caso, ad esempio, della presenza di due accessi secondari posti ad una distanza inferiore a quella della lunghezza minima di installazione. Per superare queste ed altre criticità, standard di riferimento e Normative di settore dovrebbero soprattutto offrire indicazioni e strumenti tali da garantire ai tecnici adeguata autonomia professionale nel progettare gli interventi di protezione, e non, come accade oggi, imporre soluzioni univoche a situazioni disparate. Mutare il carattere strettamente impositivo della norma di prodotto mediante nuovi riferimenti sull’argomento, quali standard, best practices e Norme su basi tecnico-scientifiche certe, significherebbe, peraltro, stimolare la formazione di tecnici in grado di progettare l’installazione delle diverse tipologie di barriere esistenti sul mercato.

L’installazione di barriere in A22: studi e calcoli mirati

Parallelamente allo sviluppo delle diverse tipologie di barriere di propria ideazione iniziato nel 1995 (si veda “S&A” n° 119/2016), rispettando e approfondendo le indicazioni Normative di settore, Autostrada del Brennero SpA ha adottato specifici criteri in relazione all’installazione delle barriere, tenendo conto delle peculiarità del tracciato autostradale di competenza. Sono stati perciò sviluppati criteri interni A22, principalmente riguardanti:

  • tipologie di barriere da adottarsi in base alle diverse esigenze di installazione;
  • individuazione delle zone da proteggere;
  • lunghezze minime di installazione;
  • protezione di punti singolari.

Nel seguito, a titolo di esempio, sono riportati taluni criteri di progettazione elaborati dai tecnici A22 in relazione all’installazione di barriere di sicurezza stradali.

Il calcolo del sistema di ancoraggio delle barriere ai cordoli di viadotto

Uno dei principali problemi affrontati in relazione all’installazione di barriere di sicurezza di nuova generazione ha riguardato il dimensionamento del sistema di ancoraggio ai cordoli in cemento armato delle opere d’arte. Le nuove barriere, infatti, sono a tutti gli effetti strutture metalliche dotate di significativa rigidezza, con correnti longitudinali e montanti verticali in grado di trasmettere sollecitazioni elevate alle strutture di supporto. Nel caso di interventi su strade esistenti, le strutture (ponti, muri di sostegno, viadotti) non sono per contro dimensionate per tali sollecitazioni. A22 ha da sempre affrontato tale problematica mediante un approccio tecnico basato sull’esperienza, soluzione successivamente adottata anche dalle NTC 2008. Posto che, in seguito all’urto di un veicolo pesante, tutti i montanti della barriera di sicurezza di un certo tratto subiscono una rilevante deformazione plastica, il momento flettente massimo trasmesso da un montante di barriera al cordolo in c.a. cui è ancorato, può essere calcolato come il momento limite di plasticizzazione del montante stesso. Nel caso specifico delle barriere A22, l’acciaio S355J0WP (commercialmente noto come acciao “CortTen”) presenta una tensione caratteristica di snervamento fyk = 355 N/mm2.

Le modifiche correlate a particolari esigenze di installazione

Risale al 1996 la decisione di A22 di avvalersi di simulazione numeriche, mediante calcoli dinamici, per sviluppare le proprie barriere in funzione dell’inserimento delle medesime nel contesto reale dell’asse autostradale di competenza. Vent’anni fa le simulazioni numeriche venivano eseguite con il codice multibody “VEDYAC”, sviluppato dal Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale del Politecnico di Milano. Più recentemente si è passati all’utilizzo di software dinamici agli elementi finiti (tipo “LS-DYNA”). L’utilizzo di software di simulazione numerica, noti in ambito scientifico come “computational mechanics”, sta finalmente per essere integrato nelle Norme tecniche di prodotto, grazie al lavoro di un gruppo di esperti internazionali, che ha elaborato una bozza di standard, attualmente in fase di approvazione. L’impiego di tali software è previsto sia per le modifiche di prodotto, sia per l’analisi di particolari situazioni di installazione. Anticipando i tempi, già negli anni Novanta A22 utilizzava software di simulazione numerica per studiare modifiche e adattamenti delle proprie barriere di sicurezza stradali, in particolare conducendo molteplici analisi di approfondimento:

  1. simulazione numerica del test TB61 secondo la Normativa europea prEN 1317-2 su barriera spartitraffico singolo classe H3 installata su cordolo (Ottobre 1996): analisi del comportamento della barriera spartitraffico H3 su cordolo a fronte di differenti altezze delle stesso e differenti configurazioni della barriera;
  2. valutazione del comportamento della barriera spartitraffico doppia di classe H4a, in tre configurazioni, su livelli diversi fra carreggiate (Novembre 2000): studio del comportamento della barriera spartitraffico monofilare modificando il vincolo da rilevato a cordolo in c.a. e considerando differenti quote delle carreggiate in curva;
  3. verifica delle prestazioni della barriera Autobrennero classe H3 con interasse dei montanti a 1,50 m (Dicembre 2007): studio del comportamento della barriera H3 bordo ponte con interasse dei montanti pari a 1,50 m, anziché 1,33 m, per particolari installazioni su sovrappassi autostradali;
  4. compatibilità della barriera H4 bordo ponte con l’installazione di una barriera antirumore (Maggio 2005 e aggiornamento Novembre 2008): verifica della compatibilità della barriera H4b sviluppata da A22 con l’installazione di una barriera acustica, posta a circa 60 cm dal retro della barriera di sicurezza;
  5. calcolo FEM del test TB11 e TB81 (secondo la Normativa europea EN 1317-2) su barriera bordo ponte di classe H4b installata sul viadotto Colle Isarco (Giugno 2013): studio del comportamento della barriera Autobrennero H4b bordo ponte nel caso di una specifica installazione, che prevede una diversa distribuzione dei montanti rispetto a quella sottoposta a crash test. In casi specifici, Autostrada del Brennero ha nuovamente eseguito crash-test completi per analizzare nello specifico configurazioni

particolari. Ad esempio, nel 2010 sono stati effettuati dei crash-test sulla barriera H3 bordo laterale in una versione di 10 cm più bassa rispetto a quella standard, così da verificare l’efficacia della stessa anche nella configurazione che si potrebbe avere a seguito di successive riasfaltature o risagomature delle pendenze trasversali.

Conclusioni

A fronte delle descritte difficoltà applicative in materia di installazione di barriere stradali di sicurezza, Autostrada del Brennero SpA ha optato per l’approfondimento tecnico-scientifico dell’argomento, giungendo spesso a soluzioni o metodi, divenuti poi nel tempo Norme tecniche del settore. Tale lungimirante approccio tecnico, unitamente alla singolare filosofia di progettare, sviluppare, sottoporre a crash-test e analisi numeriche, nonché certificare le proprie barriere di sicurezza stradali, ha consentito ad A22 di elevare gli standard di sicurezza dell’asse autostradale di competenza, ponendo al contempo attenzione agli aspetti legati alla durabilità e alla compatibilità ambientale mediante la scelta dell’acciaio autopassivante S355J0WP.