Corso di Laurea in Pianificazione Territoriale Urbanistica e Ambientale CORSO DI STRADE, FERROVIE ED AEROPORTI Intersezioni Stradali INTERSEZIONI A RASO ROTATORIE INTERSEZIONI A LIVELLI SFALSATI 1
DM 19.4.2006 NORME FUNZIONALI E GEOMETRICHE PER LA COSTRUZIONE Art. 3 CODICE DELLLA STRADA SVINCOLO: DELLE INTERSEZIONI STRADALI Intersezione a livelli sfalsati in cui le correnti veicolari non si intersecano tra loro; INTERSEZIONE A LIVELLI SFALSATI: Insieme di infrastrutture (sovrappassi, sottopassi, rampe, corsie specializzate ecc..) che consente lo smistamento delle correnti veicolari fra rami di strade poste a diversi livelli; INTERSEZIONE A RASO: Area comune a più strade, organizzata in modo da consentire lo smistamento delle correnti di traffico dall una all altra di esse. 2
CONSIDERAZIONI GENERALI La classificazione delle intersezioni dipende dalla Classificazione delle strade (CS). La classificazione si realizza utilizzando i principi della teoria delle svolte, basati sull analisi funzionale dei flussi di traffico,sulla topologia delle manovre possibili e sulla geometria delle traiettorie. La classificazione presuppone un organizzazione a rete delle viabilità. Una rete stradale funzione se funzionano i nodi ovvero le intersezioni tra le strade 3
CLASSIFICAZIONE TIPOLOGICA DELLE INTERSEZIONI Sulla base della classificazione delle strade prevista dal Codice della Strada e dal D.M. 5.11.2001, articolata in otto tipi di strade, i nodi di interconnessione possono concettualmente rappresentarsi come gli elementi di una matrice simmetrica (8x8) ove figurano tutti i possibili nodi di intersezione fra due strade (o punti simbolici). Nella matrice si distinguono nodi omogenei, che connettono strade dello stesso tipo, e nodi disomogenei, che connettono strade di tipo diverso. Mentre nei primi (nodi omogenei) sono sempre consentite connessioni che realizzano il trasferimento dei flussi da una strada all'altra, nei secondi (disomogenei), per ragioni di sicurezza e funzionalità, non sempre la realizzazione della connessione dei flussi di traffico è ammessa. 4
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Laddove la connessione è ammessa, è possibile distinguere diverse tipologie di nodo in relazione alla possibilità o meno che in corrispondenza del nodo si verifichino punti di conflitto di intersezione. Nel caso di nodo in cui le strade confluenti siano tutte a carreggiate separate, non sono ammessi punti di conflitto di intersezione e la connessione sarà risolta con uno svincolo (nodo di tipo 1), ammettendo eventualmente per le sole correnti di svolta manovre di scambio. Laddove una delle strade che convergono nel nodo è di un tipo per il quale la sezione trasversale è prevista ad unica carreggiata, possono essere ammesse su tale strada manovre a raso, mentre l'incrocio fra le correnti principali va risolto sfalsando i livelli (nodo di tipo 2). Laddove le due strade che si considerano appartengano a tipi per i quali la sezione trasversale prevista è ad unica carreggiata, l'intersezione potrà essere risolta a raso (nodo di tipo 3). 6
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TIPOLOGIE DI NODO PRESENTI NELLA MATRICE GENERALE 1) INTERSEZIONE A LIVELLI SFALSATI [con eventuali manovre di scambio] 2) INTERSEZIONE A LIVELLI SFALSATI [con manovre di scambio o incroci a raso] 3) INTERSEZIONE A RASO 4) INTERSEZIONE NON CONSENTITA 8
Una classifica sistematica di tutte le possibili forme elementari del modo di effettuare le svolte, facilita la definizione dello svincolo o dell intersezione a raso; Consente cioè di tradurre in forma schematica di elementi di collegamento o di svolta lo schema dei flussi di traffico che interessano il nodo. Definizione delle manovre elementari: a) attraversamento ad incrocio b) diversione o uscita in sinistra in destra c) immissione o entrata in sinistra in destra d) svolta propriamente detta e) scambio
Conseguentemente alle manovre indicate vengono ad identificarsi alcuni punti caratteristici; dalla presenza dei quali dipendono le condizioni di sicurezza e di operatività dell'intersezione. Questi costituiscono i cosiddetti "punti di conflitto" fra le traiettorie, e nascono dalla interferenza potenziale di queste. Si distinguono in: punti di conflitto di attraversamento; punti di conflitto di diversione; punti di conflitto di immissione. Osservando i citati tipi di manovre elementari (attraversamento, svolta ecc.) è facile riconoscere un primo elemento di classificazione dei "modi" pratici di risoluzione del nodo. 10
Se prevarranno manovre di attraversamento si parlerà di intersezioni a "raso" o a "livello" (semaforico o no); se prevarranno manovre di immissione, diversione e svolta, mancando completamente quelle di attraversamento, si sarà in presenza di intersezioni a livelli completamente sfalsati. Nel caso che prevalessero invece manovre di scambio, le soluzioni possono considerarsi "intermedie" tra quelle a livelli completamente sfalsati e quelle a "raso". Per i punti di conflitto di intersezione deve essere adottata una delle seguenti soluzioni progettuali: 1) sfalsamento altimetrico delle traiettorie; 2) realizzazione di tronchi di scambio trasformando il punto di conflitto di intersezione in punti di diversione e/o immissione; 3) sfalsamento temporale di tipo imposto (semaforo) o di tipo attuato dall'utente (precedenza o stop). 11
Intersezioni PUNTI DI CONFLITTO A UNA INTERSEZIONE La svolta a sinistra presenta una criticità maggiore, in quanto comporta quattro punti di conflitto, di cui due di attraversamento molto ravvicinati. Per valutare la pericolosità dei punti di conflitto, bisogna tenere conto che, nella dinamica dei veicoli in corrispondenza delle intersezioni, interessa la velocità relativa tra i veicoli stessi, che è funzione sia delle velocità assolute, sia dell'angolo sotto cui si incontrano i veicoli. 12
OBIETTIVO: riduzione, trasformazione o eliminazione dei punti di conflitto 21
Intersezioni Le strategie di organizzazione e di controllo di un'intersezione in primo luogo sono dirette ad indirizzare opportunamente le traiettorie, mediante segnaletica di preselezione o canalizzazione; quindi possono essere volte a modificare il numero e la natura dei punti di conflitto. Tale obiettivo può raggiungersi: introducendo sensi unici di circolazione; vietando alcune manovre di svolta; sfalsando temporalmente le traiettorie con segnaletica o con impianti semaforici; sfalsando altimetricamente le traiettorie. La scelta della soluzione da adottare dipende dal tipo di strada e dall'entità dei flussi interessati, nonché da vincoli economici e di spazio. 13
Definizioni I principali elementi componenti un intersezione sono: Le rampe, che rappresentano i tronchi stradali di collegamento tra rami di un intersezione a livelli sfalsati (svincolo). Le corsie specializzate, destinate ai veicoli che si accingono ad effettuare le manovre di svolta a destra ed a sinistra, e che consentono di non arrecare eccessivo disturbo alla corrente di traffico principale. Possono essere di entrata (o di immissione), di uscita (o di diversione) e di accumulo per la svolta a sinistra, e possono essere realizzate nelle intersezioni lineari a raso e a livelli sfalsati, secondo quanto previsto nella Tabella seguente. 16
Tipologia di corsia specializzata Tipo di strada principale di uscita (o diversione) di entrata (o immissione) d accumulo per svolta a sinistra strade extraurbane A Obbligatoria Obbligatoria Non ammessa B Obbligatoria Obbligatoria Non ammessa C Ammessa Non ammessa Ammessa F Ammessa Non ammessa Ammessa strade urbane A Obbligatoria Obbligatoria Non ammessa D Ammessa Ammessa Non ammessa E Ammessa Ammessa Ammessa F Ammessa Ammessa Ammessa 17
INTERSEZIONI A LIVELLO Le intersezioni a livello (o a raso) sono sistemate su un unico piano e si distinguono a seconda del numero di strade che si intersecano (a tre rami, a quattro rami, ecc.). Il primo importante elemento geometrico da considerare per la sistemazione di un incrocio a raso, è costituito dalle zone che devono essere tenute libere da ostacoli in modo tale da consentire ai conducenti una visibilità sufficiente per decidere le manovre da compiere e per valutare situazioni di pericolo. A tale scopo è necessario definire planimetricamente i contorni del triangolo di visibilità, le cui dimensioni dipendono dalle velocità di approccio dei veicoli e dal tipo di regolazione previsto. 18
Nel caso di intersezione a raso libera un veicolo che sopraggiunge deve poter vedere i veicoli di un'altra corrente veicolare quando entrambi distano dall'ipotetico punto di conflitto di una lunghezza pari almeno alla distanza di arresto, calcolata sulla base della velocità di progetto della relativa strada. 22
Nel caso di intersezione regolata con lo stop un veicolo fermo sulla strada secondaria, a 3 metri dal ciglio della principale deve potere vedere un veicolo quando dista dall'ipotetico punto di conflitto di una lunghezza pari a L, che corrisponde al tratto di strada che il veicolo sulla strada principale percorre, nel tempo necessario al veicolo sulla strada secondaria per ripartire e completare la manovra di attraversamento o di svolta (curve B e B'). 23
Nel caso di incrocio regolato con il segnale di dare la precedenza la zona di visuale libera è calcolata supponendo che il conducente proveniente dalla strada secondaria, a una distanza di 30 m dal punto di conflitto, deve poter vedere un veicolo quando questi dista dal potenziale punto di conflitto della lunghezza L, che corrisponde al tratto di strada che il veicolo, nel tempo necessario al veicolo sulla strada secondaria per completare la sua manovra di attraversamento o di svolta a sinistra. 24
SISTEMAZIONE DELLE INTERSEZIONI A RASO Il sistema più semplice per realizzare l'immissione di una strada su un'altra, è quello di arrotondare gli spigoli dell'intersezione in modo da agevolare la svolta dei veicoli. Tale sistema, specialmente nel caso di intersezioni molto ampie, non è sufficiente a evitare incertezze nelle traiettorie seguite dai conducenti, se non è associato ad una canalizzazione delle correnti di traffico e più in generale ad una organizzazione complessiva della zona dell'intersezione. Per la svolta a destra è preferibile adottare una preselezione completamente a flusso libero. Per la svolta a sinistra, in presenza di flussi elevati, occorre prevedere una corsia di accumulo opportunamente dimensionata, per consentire l'accodamento dei veicoli in attesa di svoltare. 26
CORSIA DI ACCUMULO Raccordo (Lv,a) - GEOM. Manovra (Lm,a) GEOM. Decelerazione (Ld,a) - CINEM. Accumulo (La,a) - FUNZ. AMBITO EXTRAURBANO Raccordo (Lv,a) - GEOM. Accumulo (La,a) - FUNZ. AMBITO URBANO Le corsie di accumulo sono composte dai seguenti tratti elementari: Tratto di raccordo, di lunghezza L v,a Tratto di manovra, di lunghezza L m,a Tratto di decelerazione, di lunghezza L d,a Tratto di accumulo, di lunghezza L a,a 27
CORSIA DI ENTRATA Le corsie di entrata (o di immissione) sono composte dai seguenti tratti elementari: Tratto di accelerazione di lunghezza L a,e. Tratto di immissione di lunghezza L i,e. Elemento di raccordo di lunghezza L v,e. Accelerazione (La,e) - CINEM. Immissione (Li,e) - FUNZ. Raccordo (Lv,e) - GEOM. 29
CORSIA DI USCITA Le corsie di uscita (o di diversione) sono composte dai seguenti tratti elementari: Tratto di manovra di lunghezza L m,u. Tratto di decelerazione di lunghezza L d,u parallelo all asse principale della strada, nel caso di tipologia parallela, o coincidente interamente con l elemento a curvatura variabile, nel caso di tipologia ad ago. Manovr a (Lm,u) - GEOM. Decelera zione (Ld,u) - CINEM. 30
LE ZONE DI SCAMBIO Queste si hanno quando avviene l attraversamento reciproco di due correnti di traffico aventi medesima direzione e verso, lungo un tronco stradale di lunghezza significativa: L sc. 0.6 m Scamb io (Lsc) - FUNZ. 3.6 m Le lunghezze L a,e L d,u e L d,a e vanno dimensionate con criteri cinematici. Le lunghezze L v,e L m,u L v,a e L m,a e vanno dimensionate con criteri geometrici. Le lunghezze L i,e L a,a e L sc vanno dimensionate con criteri funzionali. 31
GEOMETRIA DEI MARGINI STRADALI La geometria dei bordi di connessione tra la strada secondaria e la principale va adottata una curva tricentrica, asimmetrica tra i bordi di entrata ed uscita, caratterizzata dalla successione di tre circonferenze di raggio R1, R2, R3 i cui valori sono intercorrelati dalla seguente relazione: Suggerendo per R 2 valori minimi variabili tra 8,00 e 12,00 m. Inoltre: 36
LE ROTATORIE Una soluzione delle intersezioni a raso è quella "a rotatoria" in cui tutti i rami che confluiscono nell'intersezione vengono immessi in una strada con un numero di corsie comprese tra 2 e 4, chiusa su se stessa, con asse circolare o ellittico, che viene percorsa in senso antiorario. 37
Di seguito sono indicati i principali elementi da valutare nella scelta di una soluzione a rotatoria. Il funzionamento corretto dell'intersezione si ha quando i veicoli, una volta immessi sulla rotatoria, con una manovra di scambio si spostano verso la corsia più interna, in modo tale da non ostacolare i veicoli che provengono o si immettono nei rami successivi. A tal fine occorre dimensionare con accortezza la zona di scambio. Si considerano tre tipologie fondamentali di rotatorie in base al diametro della circonferenza esterna (limite della corona rotatoria): rotatorie convenzionali con diametro esterno compreso tra 40 e 50 m; rotatorie compatte con diametro esterno compreso tra 25 e 40 m; mini rotatorie con diametro esterno compreso tra 14 e 25 m. 38
VANTAGGI - rallentamento delle correnti veicolari in arrivo ai vari rami; - assenza, in genere, di regolazione semaforica; - soluzione adottabile anche per incroci con più di quattro bracci; - possibilità di effettuare con facilità l'inversione di marcia; - facilità di inserimento nel contesto urbano. SVANTAGGI - necessità di spazi elevati per un corretto funzionamento; - impossibilità a gerarchizzare i rami di accesso; - difficoltà di inserimento in itinerari coordinati; - interruzione delle corsie riservate al trasporto pubblico; - difficoltà di utilizzo dell'isola centrale; - allungamento e scarsa protezione dei percorsi pedonali. 40
ELEMENTI GEOMETRICI DELLE ROTATORIE Il criterio principale per definire la geometria delle rotatorie riguarda il controllo della deviazione delle traiettorie in attraversamento del nodo. Per impedire l attraversamento di un intersezione a rotatoria ad una velocità non adeguata, è necessario che i veicoli siano deviati per mezzo dell isola centrale. La valutazione del valore della deviazione viene effettuata per mezzo dell angolo di deviazione β. Per determinare la tangente al ciglio dell isola centrale corrispondente all angolo di deviazione β, bisogna aggiungere al raggio di entrata R e,2 un incremento b pari a 3,50 m. Per ciascun braccio di immissione si raccomanda un valore dell angolo di deviazione β di almeno 45. 41
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Un ulteriore elemento distintivo tra le diverse tipologie di rotatoria è rappresentato dalla sistemazione dell isola circolare centrale che può essere resa in parte transitabile per le manovre dei veicoli pesanti nel caso di mini rotatorie; le rotatorie compatte sono invece caratterizzate da bordure non sormontabili dell isola centrale. 46
INTERSEZIONI STRADALI SFALSATE ALTIMETRICAMENTE Questa tipo di sistemazione deve prevedersi sempre sulle autostrade e su tutte le strade in cui si vuole evitare il conflitto tra correnti di attraversamento, in particolare quando i flussi di traffico sono tali da rendere poco efficiente e sicuro il funzionamento a raso. Le possibili soluzioni dipendono dal numero di rami che confluiscono nell'intersezione e dal numero di punti di conflitto che si intende eliminare. I vantaggi più evidenti che possono derivare dalla realizzazione di un'intersezione a livelli separati sono sostanzialmente i seguenti: le strade mantengono pressoché immutata la propria capacità anche in corrispondenza dell'intersezione. la velocità dei flussi di traffico principali non subisce diminuzioni significative. si consegue un maggiore livello di sicurezza per l'utente che compie le varie manovre. 47
Lo sfalsamento dei livelli si ottiene tramite opere d'arte che consentono l'incrocio delle strade a quote diverse. Generalmente la strada di minore importanza, e quindi con velocità di progetto inferiore, passa a quota superiore; in tal modo si favoriscono le manovre di uscita (in decelerazione) e di immissione (in accelerazione) sulla strada principale, che avvengono rispettivamente in salita e in discesa. Rampa diretta per la svolta a destra (a) e a sinistra (b): permette di eseguire la manovra con il minore percorso. Rampa a cappio: trasforma la svolta a sinistra in una svolta a destra con angolo al centro di circa 270. Rampa semidiretta: consente la svolta a sinistra uscendo dalla destra della carreggiata. 48
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SVINCOLO A TROMBETTA Tipo di soluzione utilizzata in caso di distribuzione dissimetrica delle correnti di scambio. Il cappio si dispone generalmente dalla parte della corsia di entrata. Poiché tutti i flussi in ingresso e in uscita dalla viabilità principale transitano in un'unica sezione si presta per l'esazione di pedaggi e pertanto è molto utilizzato nelle uscite autostradali. 53
SVINCOLO A ROMBO Tale sistemazione consente di eliminare totalmente i punti di conflitto su una sola delle strade che si intersecano. Le quattro rampe dirette formano un angolo molto acuto con la strada principale e quasi retto con la strada secondaria. La confluenza della rampa sulla strada secondaria viene regolata come un'intersezione a raso 54
SVINCOLO A QUADRIFOGLIO Questo svincolo realizza le svolte a sinistra con quattro rampe indirette. Presenta l'inconveniente che l'immissione nella strada da una rampa a cappio, precede l'uscita dalla stessa strada nel cappio seguente, generando una zona di scambio che per volumi di traffico elevati assume lunghezze considerevoli. Considerando anche le rampe dirette per la svolta a destra l'area complessiva occupata dal quadrifoglio finisce per essere molto ampia. 55
Caratteristiche plano-altimetriche delle rampe 55
Esempio di svincolo direzionale 56
Esempio di intersezione non omogenea (quadrifoglio parziale) Esempio di intersezione non omogenea (losanga) 57
Esempio di intersezione non omogenea (quadrifoglio parziale) 58