Obiettivi Formativi

L'obiettivo formativo del corso di Costruzioni di Strade, Ferrovie ed Aeroporti è quello di fornire allo studente di Ingegneria Civile e dei Sistemi Edilizi le conoscenze di base che riguardano la composizione geometrica di un’infrastruttura di trasporto, gli strumenti analitici necessari alla definizione della geometria degli elementi costituenti (distanza di visibilità per le manovre più critiche, curve planimetriche, raccordi altimetrici concavi e convessi, etc.) e soluzioni teoriche consolidate nella prassi professionale, anche in osservanza alla vigente normativa. Tale obiettivo viene conseguito attraverso la comprensione delle principali caratteristiche del moto su strada e su ferrovia e, specialmente, attraverso le relazioni che si creano tra resistenze, sforzo di trazione e aderenza. La conoscenza di questi fenomeni consente di definire i modelli numerici in grado di dimensionare la geometria di una strada o di una linea ferrata, con riguardo alla prestazione del veicolo ed alla sicurezza degli utenti. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite e la comprensione dei principi fondamentali della disciplina per: a) capire il legame esistente tra i flussi di traffico generati dal territorio circostante e una infrastruttura viaria da progettare o adeguare se esistente; b) determinare le resistenze al moto dei veicoli terrestri in tutte le usuali condizioni e, conseguentemente, le ricadute sulla sicurezza di particolari manovre, quali l’arresto o il sorpasso; c) calcolare un’opportuna geometria sia planimetrica che altimetrica che renda possibile il controllo di particolari variabili ritenute critiche, quali la velocità, l’accelerazione centrifuga, la sterzatura, la distanza di visibilità per l’effettuazione di manovre a rischio; d) applicare ed interpretare correttamente la vigente normativa che regola la progettazione e la costruzione delle strade; Le basi teoriche così acquisite, permetteranno agli studenti di identificare, formulare e risolvere problemi utilizzando metodi, tecniche e strumenti continuamente aggiornati dal docente, in modo da poter affrontare, anche in collaborazione, la professione di ingegnere o la prosecuzione degli studi in ambito magistrale. L’illustrazione del contenuto della materia avviene mediante un linguaggio appropriato e rigoroso, in modo da sviluppare la capacità di analizzare ed elaborare i concetti acquisiti con piena autonomia di giudizio, a presentare i risultati e sostenere argomentazioni teoriche su temi applicativi dell'Ingegneria civile-edile, con particolare riferimento a quelli riguardanti le opere stradali e ferroviarie, consentendo così un’efficace comunicazione sia con interlocutori esperti del settore che con attori non specialisti e di diversa formazione.

Metodi didattici

Il corso viene erogato mediante lezioni frontali (24 ore) ed esercitazioni in aula (24 ore) di gruppo, guidate dal docente. Le lezioni sono svolte mediante slide proiettate, interagendo frequentemente con gli studenti. Nelle 24 ore previste per le esercitazioni, gli studenti lavoreranno attivamente con l’aiuto di strumenti di calcolo elementari (foglio di calcolo Excel). È favorito il confronto tra studenti; eventuali dubbi o difficoltà verranno chiariti con il docente in aula, in modo da sviluppare tra i discenti una maturazione complessiva nel linguaggio e nella scrittura che va oltre l’acquisizione dei contenuti della disciplina. Il risultato di quest’attività sarà raccolta in un documento complessivo che lo studente porterà agli esami anche per fruire di rapide consultazioni e fornire commenti critici del lavoro eseguito in aula. Il docente metterà a disposizione le slide comprensive di tutti gli argomenti trattati al corso, a beneficio, specialmente, di chi non può partecipare direttamente in aula.

Prerequisiti

Conoscenze di analisi matematica (concetti di limite, derivata, integrale, equazioni differenziali), conoscenze di fisica (concetti di forze, tensioni, deformazioni, equilibrio).

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento è effettuata attraverso un esame che consta di una prova orale. Nel caso lo studente abbia frequentato il corso e svolto le esercitazioni, l’esame riguarderà la discussione critica di tali esercitazioni, approfondendo aspetti di interesse e dettaglio. Ulteriori argomenti che non sono trattati nelle esercitazioni possono essere oggetto di domande all’orale e riguardano, principalmente, le ferrovie e gli aeroporti. Per chi non ha frequentato in aula, l’esame orale consisterà in applicazioni numeriche che riguarderanno tutto il programma trattato. La votazione conseguita in trentesimi, se positiva, dipenderà dal grado di preparazione dello studente, dall'approfondimento dedicato alla materia, dalla capacità di collegare le diverse parti del programma. Sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti.

Programma del Corso

Il corso è suddiviso nei seguenti paragrafi che dovrebbero essere affrontati nell’ordine riportato e che vanno dall’analisi del traffico, che rappresenta la forzante, fino ai codici di calcolo necessari per il calcolo della geometria orizzontale e verticale, nel rispetto della normativa vigente. Gli ultimi due paragrafi riguardano le ferrovie e pochi cenni sugli aeroporti, per l’approfondimento dei quali si rimanda alle discipline previste nelle magistrali del Corso di Laurea in Ingegneria Civile. L'elenco dettagliato degli argomenti trattati è il seguente: IL TRAFFICO: caratteristiche e stima della domanda di mobilità, la domanda creata, deviata e indotta, dimensionamento della sezione. INTRODUZIONE ALLA NORMATIVA: ambiti di applicazione, reti di trasporto, classificazione, scelte progettuali. MECCANICA DELLA LOCOMOZIONE: l’aderenza, equilibrio della ruota, resistenze al moto ordinarie ed addizionali, equazione della trazione, distanze di visibilità per l’arresto e il sorpasso. LA MISURA DELLA QUALITÀ DELLA CIRCOLAZIONE: i livelli di servizio. Applicazioni alle strade extraurbane di tipo F, alle corsie di arrampicamento e alle corsie di sorpasso. LA CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE DELLE STRADE: distinzione con la classificazione amministrativa e con quella puramente tipologica. Cenni all’analisi degli incidenti. LA VISIBILITÀ: percezione del tracciato, raggio minimo planimetrico, verifica presenza ostacolo lungo il ciglio interno. L’EQUILIBRIO IN CURVA: equilibrio al ribaltamento e sbandamento, calcolo del raggio minimo, criterio di progetto del sopralzo. LE CURVE DI TRANSIZIONE: caratteristiche generali, la clotoide, calcolo elementi geometrici della clotoide, i criteri per la definizione del parametro di scala A, clotoide di transizione, di continuità e di flesso. L’ANDAMENTO ALTIMETRICO ED I RACCORDI VERTICALI: pendenza limite, lunghezza critica delle livellette, velocità ammissibile in discesa, calcolo del raggio verticale convesso e concavo, tracciamento del raccordo verticale. IL COORDINAMENTO PLANO-ALTIMETRICO: norma italiana, normative straniere. LE FERROVIE: la sede, meccanica della locomozione, i gradi di prestazione, lo svio, il raggio minimo, le curve di transizione, i raccordi verticali. CENNI - GLI AEROPORTI: principali definizioni, scelta del sito, schema dell’aeroporto, orientamento delle piste di volo.