INFRASTRUTTURE STRADALI E SMART ROADS

Il corso si propone l’obiettivo di fornire agli allievi le conoscenze necessarie alla progettazione delle infrastrutture stradali, con particolare riguardo alla geometria dei tracciati stradali ed alle verifiche delle condizioni di sicurezza e operative anche nella prospettiva dell'innovazione tecnologica introdotta dalle smart roads

Al superamento del corso l'allievo avrà acquisito le competenze teoriche e professionali per la progettazione delle strade sia in riferimento alla normativa nazionale che alle più avanzate procedure di verifica prestazionale dei progetti stradali. L'allievo verrà anche introdotto agli scenari futuri connessi allo sviluppo delle smart road e all'introduzione dei veicoli automatici e connessi.

L'applicazione progettuale in gruppo consentirà agli allievi di sviluppare capacità di lavoro cooperativo e di acquisire competenze sull'utilizzo di avanzati supporti software di progettazione

Lezioni frontali

Esercitazioni in classe

Redazione di elaborati progettuali relativi al progetto di un tracciato stradale

Nessuno

Fortemente Consigliata

1. INTRODUZIONE AL CORSO

Le strade nella storia ed evoluzione dei criteri progettuali. Gli aspetti funzionali, la sicurezza stradale e la problematica ambientale. La progettazione secondo standard e la progettazione secondo prestazioni.

2. LE INFRASTRUTTURE STRADALI

Il nuovo Codice della Strada e il D.M. 05/11/2001. La classificazione funzionale delle strade. La problematica connessa alla classificazione della rete stradale esistente. La sede stradale: Sezione stradale, piattaforma, carreggiata, solido stradale.

3. LA PROGETTAZIONE STRADALE IN BASE A STANDARD

Ministero Infrastrutture e Trasporti, DM 05/11/2001: Norme Funzionali e Geometriche per la Costruzione delle Strade. Organizzazione della sede stradale: sezione, corsie supplementari, elementi marginali. Allargamento in curva per la iscrizione dei veicoli e per la visibilità degli ostacoli. Geometria dell’asse stradale: Velocità di progetto. Il contatto ruota pavimentazione e i valori del coefficiente di aderenza. Distanze di visuale libera (arresto, sorpasso, cambio di corsia). Circolazione dei veicoli lungo le curve circolari. Raggio minimo e criteri per la determinazione della inclinazione della piattaforma, i rettifili, i raccordi a raggio variabile, la progettazione e l’inserimento nel tracciato dei raccordi clotoidici. Criteri compositivi dell’asse stradale e coordinamento planimetrico degli elementi geometrici. Criteri per il posizionamento delle livellette. Pendenza limite in salita e in discesa. Lunghezza critica della livelletta. L’inserimento delle corsie per i veicoli lenti. I raccordi verticali. Il coordinamento plano-altimetrico. Il diagramma della velocità di progetto. Velocità dei veicoli lenti. Verifica del tracciato in base ai diagrammi di velocità.

4. LA PROGETTAZIONE STRADALE IN BASE ALLE PRESTAZIONI

Le prestazioni di sicurezza: Il quadro europeo e nazionale sullo stato della sicurezza stradale. La direttiva europea sulla gestione della sicurezza delle infrastrutture stradali e il DM 15/03/2011. La misura diretta della sicurezza stradale e gli indicatori di prestazione: Le funzioni di prestazione della sicurezza stradale. La distribuzione di Poisson e Negativa-Binomiale. I fattori di modificazione degli incidenti. La correzione Empirico Bayesiana. Stima del numero atteso di incidenti e analisi comparativa di differenti soluzioni progettuali. Costi diretti e indiretti della sicurezza stradale. Attualizzazione dei costi e dei benefici. Rapporto Benefici/Costi. La misura indiretta della sicurezza stradale: Velocità di progetto, velocità commerciale, velocità limite legale e velocità operativa. La velocità operativa e la coerenza geometrica del tracciato. I controlli preventivi della sicurezza dei progetti di strade. Quadro di riferimento internazionale e Linee Guida Nazionali.

Le prestazioni di traffico (cenni): Valutazione del livello di servizio per la pratica progettuale. Il modello HCM (strade a carreggiata unica o separata). Velocità di flusso libero. Misure di efficacia (velocità media di viaggio, percentuale di tempo in coda, densità veicolare).

5. LE ATTREZZATURE di ARREDO FUNZIONALE

La definizione di clear zone e di zona da proteggere. Prestazioni di sicurezza relative ai margini stradali: ampiezza clear zone, pendenza scarpate, presenza ostacoli fissi, tipologie di barriere. L’influenza delle caratteristiche dei veicoli e delle modalità di svio sulle conseguenze dell’urto. I tipi delle barriere di sicurezza da adottare, la loro ubicazione e le opere complementari connesse, il quadro di riferimento normativo e le norme EN.

6. LE SMART ROADS

L'nfrastrutura fisica e digitale delle Smart Roads. Le soluzioni C-ITS day 1.0 e successive. Definizione di Operational Design Domain e Livello di servizio delle Smart Roads. I livelli di autonomia dei veicoli stradali. 

7. GEOTECNICA STRADALE (Cenni)

La costruzione del corpo stradale. Caratteristiche fisiche dei terreni. Analisi granulometrica. Composizione del terreno: peso specifico, indice dei vuoti, porosità. La misura della suscettività all’acqua: limiti di Atterberg. La classificazione dei terreni. Indice di gruppo, Classificazione CNR-UNI 10006. Il Volume del Solido Stradale. Diagrammi delle Aree e dei Volumi. Cantieri di compenso.

7. LA REDAZIONE del PROGETTO STRADALE

I livelli di progettazione, cartografia di base, studio del tracciolino. Progetto esecutivo: sezioni tipo, planimetria di tracciamento, planimetria di progetto, planimetria di sistemazione delle opere idrauliche di presidio, profilo longitudinale, sezioni trasversali, quaderno delle sezioni e computo analitico dei volumi. Particolari costruttivi dei raccordi verticali, particolari costruttivi delle opere d’arte, corografia generale, relazione di progetto. La progettazione assistita al Computer.

Contributo dell’insegnamento agli obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile

GOAL 9: IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE 

 Costruire una infrastruttura resiliente e promuovere l'innovazione ed una industrializzazione equa, responsabile e sostenibile

Target

9.1 Sviluppare infrastrutture di qualità, affidabili, sostenibili e resilienti, comprese le infrastrutture regionali e transfrontaliere, per sostenere lo sviluppo economico e il benessere umano, con particolare attenzione alla possibilità di accesso equo per tutti

9.4 Entro il 2030, aggiornare le infrastrutture e ammodernare le industrie per renderle sostenibili, con maggiore efficienza delle risorse da utilizzare e una maggiore adozione di tecnologie pulite e rispettose dell'ambiente e dei processi industriali, in modo che tutti i paesi intraprendano azioni in accordo con le loro rispettive capacità

9.5 Potenziare la ricerca scientifica, promuovere le capacità tecnologiche dei settori industriali in tutti i paesi, in particolare nei paesi in via di sviluppo, anche incoraggiando, entro il 2030, l'innovazione e aumentando in modo sostanziale il numero dei lavoratori dei settori ricerca e sviluppo ogni milione di persone e la spesa pubblica e privata per ricerca e sviluppo

Modalità: (scegliere uno o più item)

·         lezione frontale

·         seminario dedicato

·         visita di studio

GOAL 11: CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI

 Rendere le città e gli insediamenti umani inclusivi, sicuri, duraturi e sostenibili

11.2 Entro il 2030, fornire l'accesso a sistemi di trasporto sicuri, sostenibili, e convenienti per tutti, migliorare la sicurezza stradale, in particolare ampliando i mezzi pubblici, con particolare attenzione alle esigenze di chi è in situazioni vulnerabili, alle donne, ai bambini, alle persone con disabilità e agli anziani

Modalità: (scegliere uno o più item)

·         seminario dedicato

- Santagata, Le Strade - Teoria e Tecnica delle Costruzioni Stradali, Pearson, 2016

-T. Esposito, R. Mauro “La geometria stradale”. Hevelius Edizioni.

-T. Esposito, R. Mauro “La progettazione Funzionale delle strade”. Hevelius Edizioni.

-M. Agostinacchio, D. Ciampa, S. Olita “Strade Ferrovie Aeroporti”, EPC Libri

-M. Agostinacchio, D. Ciampa, S. Olita «La Progettazione delle Strade», EPC Libri, 2007

-Lamm, Cafiso et alt. “How to make two lane rural roads safer”,Witpress, 2007

- Highway Safety Manual. AASHTO, 2010

Prova orale in itinere (opzionale) peso 40%  (sezioni A, C dell'elenco argomenti domande esame)

Prova orale finale complementare peso 35% se superata prova in itinere (sezioni B, D, E, F dell'elenco argomenti domande esame)

in alternativa

Prova orale Finale 75% (tutti gli argomenti domande esame) . 

Elaborati del Progetto di un tronco stradale assegnato, peso 25%

Domande per prova in itinere: A – B- C

A.     A) Le infrastrutture stradali

1.      Classificazione funzionale delle strade Classificazione funzionale delle strade (codice della strada e DM 2001) (M.2)

2.      Organizzazione della sezione stradale e intervallo velocità di progetto (M.3)

3.      Organizzazione della sezione stradale: tipologia e dimensioni degli elementi della piattaforma (M.3)

4.      Tipologia 2+1 (M.3)

B.    B) Sezione Trasversale e Geotecnica stradale (M.4)

1.      Caratteristiche fisiche dei terreni, Classificazione e idoneità delle terre

2.      Movimenti e compensazione delle terre. Diagramma dei volumi e cantieri di compenso

3.      Concetto e applicazione della clear zone, pendenza delle scarpate

4.      Elementi di dettaglio della sezione trasversale tipo in rilevato, trincea e mezza costa

C.   C) La progettazione stradale in base a standard

1.      Le resistenze al moto (M.5)

2.      Coefficienti e fattori di aderenza longitudinale e trasversale (M.5)

3.      Driving task e Human Factors (M.5)

4.      Distanza di visibilità per l’arresto (M.5)

5.      Distanza di visibilità per il sorpasso (M.5)

6.      Visibilità in Curva (M.5)

7.      Variazione della velocità e della pendenza trasversale in funzione del raggio della curva (Rmin, R* e R2.5) (M.6)

8.      Formula calcolo raggio minimo e definizione dei parametri di calcolo (aderenza, pendenza trasversale, velocità) (M.6)

9.      Determinazione della velocità di progetto dato il raggio della curva (M.6)

10.   Omogeneità degli elementi geometrici del tracciato orizzontale (M.6)

11.   Andamento dei cigli (transizione, flesso, continuità) (M.6)

12.   Dimin e Dimax (M.6)

13.   Dinamica di percorrenza clotoide (M.7)

14.   Geometria e parametri di tracciamento della clotoide (M.7)

15.   Parametro minimo e massimo della clotoide (M.7)

16.   Spiral curve length (AASHTO) (M.7)

17.   Clotoide di flesso (M.7)

18.   Clotoide di continuità (M.7)

19.   Variazione pendenza trasversale in assenza di Clotoide (AASHTO) (M.7)

20.    Andamento altimetrico, deflusso delle acque e posizionamento tombini (M.8)

21.   Pendenza longitudinale e Livelletta Critica (M.8)

22.   Velocità veicoli lenti e inserimento corsia supplementare (M.8)

23.   Raccordi verticali (M.9)

24.   Diagramma velocità di progetto e verifiche (M.10)

25.   Coordinamento plano-altimetrico (M.10)

D.     D) La progettazione stradale in base alle prestazioni

1.      Definizioni e differenze applicative del concetto di velocità (M.12a)

2.      Velocità Operativa V85 (M.12a)

3.      Criteri Design Consistency (M.12b)

4.      Indici di sicurezza (numero, frequenza, tasso di incidenti) (M.14)

5.      Funzioni di prestazione della sicurezza: Safety Performance Function (M.14)

6.      Modello HSM: SPF nelle condizioni base (M.14)

7.      Modello HSM: CMF (M.14)

8.      Analisi costi benefici (M.14)

9.      Il livello di servizio di una strada (M.15)

10.   Parametri fondamentali per il calcolo del livello di servizio di una strada (M.15)

11.   Calcolo della percentuale di tempo speso in coda (M.15)

12.   Calcolo della velocità media di viaggio (M.15)

E.     E) Le attrezzature di arredo funzionale (M13)

1.      Scelta e posizionamento barriere di sicurezza

2.      Velocità e angolo di uscita

3.      Indici di prestazione della barriera di sicurezza compresi quelli relativi alla sicurezza degli occupanti dei veicoli

4.      Grandezze relative alla deformazione delle barriere di sicurezza

5.      Lunghezza di installazione

6.      Clear Zone e Protezione ostacoli laterali

F.      F) Le Smart Roads (M16)

5.      Componenti fisiche e digitali della Smart Road

6.      Servizi C-ITS Day 1.0 e successivi

7.      Definizione di Operational Design Domain

8.      Livelli di automazione dei veicoli