La progettazione dei tornanti

VIABILITÀ
La progettazione
dei tor nanti
nella viabilità
agro-silvopastorale
Note progettuali
L’andamento plano-altimetrico di una strada viene rappresentato in un elaborato grafico che prende nome di
planimetria di dettaglio (Figura 1). Per le strade ad uso
pubblico(1) l’andamento planimetrico ed altimetrico
devono essere conformi alla velocità di progetto, sulla
base della quale sono opportunamente stabiliti la lunghezza dei rettifili, i raggi delle curve, la pendenza massima, ponendo attenzione ad evitare le brusche variazioni di altimetria o direzione, al fine di garantire una sufficiente distanza di visuale libera.
La viabilità agro-silvopastorale deve soddisfare flussi di
traffico modesti connesso alla gestione dei beni pastorali e forestali e, sotto questo punto di vista, per legge
richiede caratteristiche costruttive inferiori e minori
approfondimenti progettuali. Inoltre, trattandosi di viabilità non soggetta a pubblico transito, si presuppone che
i frequentatori della strada, oltre a circolare a velocità
ridotte, ne conoscano bene il tracciato. Per contro la
viabilità forestale deve tenere sempre in particolare considerazione la salvaguardia dei valori ambientali e paesaggistici, adattando il più possibile il tracciato al terreno e prevedendo opere accessorie e lavori di mitigazione (CIELO et al. 2003). In questo senso i tornanti costituiscono un punto delicato della progettazione ed esecuzione di questo tipo di opere ed occorre affrontare
quattro temi progettuali, qui di seguito elencati ed
oggetto di una breve trattazione:
• raggio di curvatura e calcolo dell’allargamento della
sezione in curva;
• pendenza dell’asse in corrispondenza del tornante;
• sbancamenti ed opere di sostegno;
• regimazione delle acque.
di PAOLO CIELO
INTRODUZIONE
E TERMINOLOGIA
I vertici della poligonale d’asse, riportati con numerazione progressiva, individuano una spezzata costituita da
rettifili raccordati con curve, il cui raggio si intende, se
non diversamente specificato, calcolato in corrispondenza dell’asse stradale (Figura 2). Le curve sono definite
interne, quando il centro della curva si trova dal lato
interno della poligonale e la curva si raccorda direttamente ai rettifili. Quando invece l’angolo formato dai rettifili da raccordare è piccolo, la sistemazione della curva
deve essere fatta all’esterno della poligonale (ed il centro
della curva può trovarsi anche all’esterno della poligonale). Si parla allora di curva esterna, o curva di risvolto, o
tornante. Le curve esterne non si raccordano direttamente ai rettifili ma mediante controcurve (Figura 2).
RAGGIO DI CURVATURA
E CALCOLO DELL’ALLARGAMENTO
DELLA SEZIONE IN CURVA
Il raggio della curva non deve essere inferiore al raggio
minimo di sterzata, che è una caratteristica del veicolo (da
4 m per autoveicoli a passo corto a 6-7 m per autoarticolati e autotreni). Inoltre nell’affrontare una curva, le ruote
anteriori e posteriori degli automezzi non seguono lo stesso percorso, essendo generalmente solo le prime sterFigura 1 - La planimetria di dettaglio è uno
degli elaborati fondamentali del progetto
stradale e presuppone il
rilievo topografico della
fascia di terreno intorno
alla strada.
(1) Le strade ad uso pubblico devono essere progettate
secondo norme funzionali e geometriche redatte dal
C.N.R. e recepite da decreti ministeriali dei Ministeri competenti. Dette norme sono volte a garantire in primo luogo
la sicurezza degli utenti della strada.
1
Sherwood
N .113
L UGLIO 2005
Centro della curvatura
Figura 2 - Esempi di
curva interna (sopra)
ed esterna (sotto).
ri = r - c
2
(1)
Raggio della curvatura
re = √ (ri + b)2 + (p + a)2
(2)
L’allargamento della carreggiata in curva (e) è allora calcolato come differenza fra il raggio esterno re e quello
interno ri al netto della carreggiata:
Poligonale d’asse
e = re - (ri + c)
Controcurva
Poligonale d’asse
Centro della curvatura
Raggio della curvatura
Controcurva
Figura 3 - Allargamento della carreggiata in curva per l’iscrizione di un veicolo (e) e
allargamento supplementare (e’) nel caso
di mezzo con carico
sporgente.
Qualora vi sia un carico di tronchi sporgente dal mezzo
che comporta un ingombro supplementare n l’allargamento della carreggiata risulterà maggiore (e’ > e) e sarà
calcolato imputando nelle formula 2 il valore del passo
maggiorato dell’ingombro supplementare (p + n).
Nella Tabella 1 sono esposti i valori dell’allargamento della
carreggiata e calcolati con le formule sopra esposte ed
applicate agli standard costruttivi più frequenti nell’ambito
della viabilità agro-silvopastorale(2). Nella stessa tabella
sono riportati anche i valori di allargamento minimo in
curva della carreggiata previste dalle Norme 2001 per le
strade ad uso pubblico, cui però si può derogare quando
si tratta di strade di montagna e strade agricole e forestali
(D.M. LL.PP. 5 Novembre 2001).
Infine la lunghezza del tratto di raccordo tra la sezione
della curva (tipicamente un tornante) ed i rettifili, nel
quale si passa gradatamente dalla larghezza tipo a quella maggiorata, assume valori che variano fra 10 e 20 m,
a seconda del tipo di viabilità e dell’entità dell’allargamento necessario.
DELL’ASSE IN CORRISPONDENZA DEL TORNANTE
PENDENZA
zanti. Lo spazio occupato dalla sagoma dei veicoli
aumenta in corrispondenza delle curve e conseguentemente deve essere maggiore la larghezza della carreggiata in questi punti rispetto ai rettifili (Figura 3). L’aumento
di ingombro è direttamente proporzionale al passo del
veicolo ed inversamente al raggio di curvatura.
E’ possibile calcolare l’incremento di larghezza della carreggiata sulla base di parametri geometrici. Prendendo
in considerazione le caratteristiche dei mezzi destinati a
percorrere la strada (passo (p), distanza tra l’asse sterzante e l’estremità anteriore (a), larghezza (b)) e quelle
della strada (larghezza della carreggiata (c) e raggio di
curvatura (r) in corrispondenza dell’asse stradale), si
possono individuare un raggio di curvatura interno (ri) ed
uno esterno (re) corrispondenti ai margini interno ed
esterno della carreggiata, secondo le seguenti formule:
2
Sherwood
(3)
N .113
L UGLIO 2005
Con la sistemazione a curva interna l’asse stradale risulta accorciato rispetto alla poligonale. Con la sistemazione a curva esterna, viceversa l’asse risulta allungato. Ne
consegue un aumento della pendenza longitudinale in
curva nel primo caso ed una diminuzione nel secondo.
E’ opportuno che lungo il tornante la pendenza dell’asse stradale sia modesta, per evitare fenomeni di erosione idrica e per consentire manovre agevoli per i mezzi
che eventualmente non riuscissero a effettuare la curva
in una volta sola.
Al fine di assicurare una pendenza contenuta in curva e
comunque non superiore a quella dei rettifili, si dovrebbe ricorrere a curve interne solo quando l’angolo formato dai rettifili è grande ed il raccorciamento non comporta un significativo aumento della pendenza.
Data una pendenza della livelletta dei due rettifili, si può
calcolare il valore limite dell’angolo di un raccordo a
curva interna, superato il quale si determina un incremento della pendenza longitudinale dell’asse maggiore
del 2%. I valori di tale incremento sono riportati in
Tabella 2 per diversi valori dell’angolo tra i rettifili e
della pendenza della livelletta.
(2) In particolare sono stati utilizzati per la viabilità trattorabile i valori a = 0,8, p = 4 e b = 2, per la viabilità camionabile secondaria i valori a = 1,4, p = 5,7 e b = 2,5.
SBANCAMENTI
ED OPERE
DI SOSTEGNO
La costruzione di un tornante comporta una maggiore
area di occupazione della strada e quindi opere d’arte,
in particolare nel caso di terreni a pendenza accentuata
(> 50%). Una buona impostazione del tracciato sul terreno, che abbia localizzato i cambi di direzione in punti
favorevoli e abbia contenuto la pendenza dei rettifili,
riduce i problemi di sistemazione della curva in fase di
elaborazione progettuale. Risulta comunque spesso
necessario ricorrere ad opere di sostegno o di difesa
dall’erosione della scarpata in scavo di nuova costituzione. La progettazione di tali opere deve considerare i
fattori geotecnici (angolo di attrito interno, tessitura)
pedoclimatici (precipitazioni, gelo, fertilità ed umidità del
suolo vegetale), microidrografici (presenza di affioramenti di falda, di acque di deflusso superficiale) e vegetazionali (corredo floristico e possibilità di rinverdimento naturale). In molti casi si può ricorrere alle scogliere, che
sono la soluzione più economica e applicata senza
grandi difficoltà dalla maggior parte delle ditte che operano nel movimento terra; le palificate in legname rinverdite saranno da preferirsi nei terreni a granulometria fine
e ricchi d’acqua, mentre dove vi è la necessità di contenere gli scavi per l’alloggiamento dell’opera stessa, la
soluzione che presenta il migliore rapporto costi/benefici spesso risulta essere il muro in pietrame e malta
cementizia. In ciascun caso naturalmente occorre eseguire un adeguato dimensionamento dell’opera ed eseguire i calcoli per le verifiche di stabilità.
REGIMAZIONE
DELLE ACQUE
In corrispondenza dei tornanti vi sono spesso problemi
legati al deflusso delle acque, che in queste sezioni si
accumulano sia per una maggiore larghezza dell’opera,
sia per la raccolta del deflusso ipodermico che riemerge
in superficie in corrispondenza della scarpata, sia per
una diversa modellazione del piano stradale che in questi tratti assume pendenza trasversale verso l’interno.
Inoltre, le modificazioni dell’assetto del veicolo in curva
determinano una diminuzione del peso aderente e conseguenti “slittamenti” delle ruote, che causano usura del
fondo stradale e maggiore esposizione all’erosione.
Occorre quindi prevedere adeguate opere di sgrondo,
che nella fattispecie consistono in una cunetta longitudinale alla base della scarpata di monte con adeguati scarichi a cielo aperto o per mezzo di tombini (Figura 4). Nel
caso di piste a fondo naturale, in cui non sia possibile
realizzare per vari motivi cunette longitudinali, è opportuno disporre almeno alcune cunette trasversali (canalette) a monte e valle del tornante, avendo cura che
quelle a monte non scarichino l’acqua sul ramo di valle
della strada. In caso di forti apporti meteorici e di abbondante trasporto solido è preferibile disporle in coppia e
optare per soluzioni costruttive di ampia sezione e facile manutenzione (HIPPOLITI 2003).
VIABILITÀ CAMIONABILE
(larghezza carreggiata 4 m)
Raggio
di curvatura
VIABILITÀ TRATTORABILE
(larghezza carreggiata 3 m)
(m)
Allargamento
calcolato
con formule
geometriche
(m)
Allargamento
calcolato
secondo
Norme 2001*
(m)
Allargamento
calcolato
con formule
geometriche
(m)
Allargamento
calcolato
secondo
Norme 2001*
(m)
4
6
8
10
12
15
20
1,6
1,1
0,7
0,4
0
0
2,8
2,3
1,9
1,6
1,3
1,0
1,1
0,6
0,3
0
0
0
0
4,1
3,0
2,4
2,0
1,7
1,4
1,0
* Valori riferiti a strade su cui non si prevede l’incrocio in curva di autocarri.
Tabella 1 - Incremento di larghezza della carreggiata in corrispondenza di tornanti per
strade camionabili e trattorabili.
°
PENDENZA DELLA LIVELLETTA
5%
6%
7%
8%
9%
9
6
4
3
2
2
1
1
1
1
0
0
0
11
7
5
6
3
2
2
1
1
1
0
0
0
13
9
6
5
3
3
2
1
1
1
0
0
0
15
10
7
5
4
3
2
2
1
1
1
0
0
17
11
8
6
4
3
2
2
1
1
1
0
0
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Tabella 2 - Incrementi di pendenza dell’asse stradale con raccordo a curva interna.
Scarpata rinverdita
Piano viabile
Linee di scorrimento
delle acque meteoriche
opera di sostegno
Cunetta longitudinale
Tombino
Sezione A-A
Inserimento di talee
di salice e arbusti
Figura 4 - Sistemazione di tornante
con opere di sostegno
e cunetta in pietrame
per raccolta e sgrondo
delle acque.
Palificata a
doppia parete
Cunetta longit.
in pietrame
e malta
D.M. LL.PP. 5 Novembre 2001 - Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade.
HIPPOLITI G., 2003 - Note pratiche per la realizzazione
della viabilità forestale. Ed. Compagnia delle Foreste,
Arezzo, 96 p.
I N F O . A RT I C O L O
Bibliografia
CIELO P., GOTTERO F., MORERA A., TERZUOLO P., 2003 - La viabilità agro-silvopastorale: elementi di pianificazione e
progettazione. IPLA - Regione Piemonte, 106 pp.
Autore: Paolo Cielo, Dottore di Ricerca in Scienze del legno, ForTeA studio associato (TO).
E-mail [email protected]
Parole Chiave: Viabilità, agro-silvopastorale, progettazione, tornante, raggio di curvatura, opera di
sostegno, pendenza dell’asse, regimazione delle acque.
Abstract: