Che sia una statale, una provinciale o un'autostrada, la progettazione stradale rappresenta lo strumento utilizzato per la realizzazione dell'infrastruttura viaria. Nella più generale delle definizioni, l'infrastruttura viaria rappresenta i manufatti (detti in gergo "opere d'arte") che permettono un collegamento fisico da un punto A e un punto B, comunque collocati su una mappa. In questo articolo vedremo quali sono i criteri che permettono di scegliere il tracciato stradale e quali caratteristiche deve avere un buon progetto.
Componenti principali del progetto
Partiamo dalla genesi: la semplice scelta dei punti di inizio e fine del tracciato fanno parte di uno studio tecnico preliminare. Questo studio affronta tematiche relative alla effettiva necessità di un collegamento tra diverse zone, che allo stato attuale non risultano collegate per nulla o in maniera agevole. Lo studio riguarda sia aspetti legati alla gestione del traffico che al collegamento logistico tra servizi presenti nelle diverse zone da collegare.
In altri casi, uno (o entrambi) i punti di riferimento rappresentano degli snodi che possono portare ad un interscambio del mezzo di trasporto utilizzato, ad esempio passando da trasporto via terra (in auto) a trasporto via aerea.
Un altro grande aspetto è certamente lo studio del numero di veicoli che attraverseranno il tracciato. Questo dato viene espresso in termini di portata, ovvero numero di veicoli che ogni ora percorrono una data sezione del tracciato stradale. L'entità di questo numero definisce l'ingombro della carreggiata stradale, la larghezza utile per consentire la fruizione del traffico. Una stima errata di questo numero risulterebbe in un cattivo dimensionamento dell'infrastruttura, quindi sviluppo frequente di ingorghi durante le ore di servizio di punta.
Il tracciato planimetrico
La scelta definitiva del tracciato stradale è frutto di una serie di iterazioni che partono con la definizione di quello che viene solitamente chiamato tracciolino, cioè un insieme di segmenti su mappa che consentano di riprodurre il tracciato planimetrico e altimetrico in versione preliminare. Nel progetto del tracciato stradale vanno considerati alcuni aspetti come la necessità di effettuare degli espropri per consentire la realizzazione dell'infrastruttura o evitare zone con elevato rischio idraulico o frane, in quanto l'infrastruttura realizzata non sarebbe sicura.
Presi in considerazione questi fattori come input alla stesura del progetto, il tecnico incaricato identifica uno o più tracciolini con sviluppo planimetrico quanto più vicino all'andamento delle curve di livello in pianta. Una curva di livello rappresenta un insieme di punti in pianta che risultano avere la stessa quota. Perché si fa questo? È impossibile realizzare un tracciato che unisca con un unico segmento il punto di origine e di destinazione, sebbene questa potrebbe rappresentare la soluzione più immediata e meno costosa. Invece, questo potrebbe comportare importanti scavi o riporti di terreno che si cerca solitamente di evitare, in quanto associati alla presenza accessoria di ulteriori opere d'arte o all'impossibilità geologico/geotenica di poterle costruire.
Lo studio del profilo plano-altimetrico delle soluzioni progettuali di prima istanza permette di ottenere una visione preliminare dell'idea progettuale. Questo elaborato consente di scartare alcune soluzioni, ovvero cercarne delle altre. Si può quindi innescare un processo iterativo che potrebbe trovare convergenza dopo la consultazione di diversi aspetti, anche di carattere economico.
L'operazione di geometrizzazione
Dal tracciolino definitivo, l'evoluzione naturale del progetto stradale passa da quella che viene chiamata operazione di "geometrizzazione". Cosa vuol dire? In sostanza, l'idea di tracciato composta da una serie di segmenti viene trasformata in un ente geometrico che permetta il flusso dei veicoli in sicurezza. Questo vuol dire creare i cosiddetti "rettifili" – che a breve definiremo – e le curve, nonché le parti di raccordo tra questi due enti geometrici principali.
Il tracciato planimetrico è formato da tre elementi: rettifilo, curva e clotide. Il rettifilo rappresenta una parte dell'asse del tracciato rettilineo, mentre la curva rappresenta una porzione di cerchio con un dato raggio. Per avere un ordine di grandezza, si pensi che una curva solitamente ha un raggio di curvatura che va nell'ordine delle centinaia di metri. Il raccordo tra le parti in rettifilo e quelle in curva avviene mediante un elemento geometrico chiamato clotoide, che rappresenta una curva con raggio di curvatura variabile.
Tra le varie ragioni legate alla sua presenza sul tracciato stradale, la clotoide ha il compito di garantire un passaggio graduale dai tratti rettilinei alle curve. Il risultato di questa operazione è il tracciato stradale finale dal punto di vista planimetrico.
La rappresentazione altimetrica dell'asse stradale
Analogamente, dal punto di vista altimetrico si ha necessità di un raccordo tra quelle che vengono chiamate livellette. Una livelletta è una rappresentazione altimetrica dell'asse stradale. Come viene posizionata?
la sua quota viene scelta in funzione dello sviluppo altimetrico del terreno, in modo tale che segua quanto più lo sviluppo del terreno. Se viene posizionata al di sopra della quota del terreno, allora nella zona di interesse ci saranno delle zone di riporto, viceversa ci saranno delle zone di scavo;L'inclinazione è dapprima scelta in funzione dell'andamento altimetrico. Se il terreno scende, allora anche la livelletta scenderà. Viceversa, si avrà una livelletta a salire. Tuttavia, la stessa sarà anche vincolata a dei valori massimi associati al possibile flusso, in sicurezza, dei veicoli. Per capirci, non posso fare salite o discese oltre una certa pendenza, ne verrebbe meno la sicurezza dei veicoli circolanti.
Il raccordo avviene anche in questo caso principalmente per garantire una gradualità di passaggio tra livellette a diversa pendenza. Ulteriormente, il posizionamento di un raccordo altimetrico deve garantire un'adeguata visibilità durante tutta la marcia
La realizzazione delle "opere d'arte"
L'aspetto finale è rappresentato dall'ingegnerizzazione di tutte quelle opere d'arte che devono permettere la costruzione fisica del tracciato stradale. Possono riguardare inizialmente semplici operazioni legate a scavi o riporti di terreno, eventualmente anche compensati tra loro (cioè si scava da una parte e si "riporta" il materiale scavato in zone in cui è necessario appunto una sopraelevazione dal piano campagna).
Le operazioni di scavo, così come anche quelle di riporto, sebbene con meccanismi differenti, sono essenzialmente legate alla natura geologica e geotecnica dei terreni attraversati. Nel caso degli scavi, si dovranno prevedere delle speciali opere di contenimento sopra una certa altezza di scavo, rappresentate dai muri di sostegno o anche le paratie. Nel caso dei riporti di terreno, invece, particolare attenzione dovrà essere data alla capacità portante degli strati in rilevato, in modo tale da garantire una sede stradale capace di sopportare i carichi agenti senza collassare.
Se lo scavo diventa troppo profondo, potrebbe risultare più conveniente costruire una galleria.
Quando l'opera in rilevato diventa importante, o ancora quando sono presenti corsi d'acqua da attraversare, potrebbe essere necessario prevedere la realizzazione di un viadotto o di un ponte.