Obiettivi Formativi

Il corso si prefigge di fornire allo studente di Ingegneria Civile le conoscenze di base che riguardano la composizione geometrica di un’infrastruttura di trasporto, gli strumenti analitici necessari alla definizione degli elementi costituenti (domanda di mobilità, livelli di servizio, classificazione funzionale, meccanica della locomozione, condizione di equilibrio dei veicoli, etc.) e soluzioni teoriche consolidate nella prassi professionale, anche in osservanza alla vigente normativa. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di:  OF1 (Conoscenza e comprensione): Conoscere e comprendere le principali caratteristiche del moto su strada e su ferrovia, 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;  OF2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione): applicare le conoscenze acquisite e la comprensione dei principi fondamentali della disciplina relativamente a: a) legame esistente tra i flussi di traffico generati dal territorio circostante e una infrastruttura viaria da progettare o adeguare se esistente; b) strumenti opportuni per la determinazione della qualità della circolazione (livelli di servizio) e per la classificazione funzionale; c) 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; d) materiali con cui è realizzata un'infrastrutture viaria; e) interpretazione della vigente normativa che regola la progettazione e la costruzione delle strade;  f) basi conoscitive delle infrastrutture ferroviarie ed aeroportuali;  OF3 (Autonomia di giudizio): sviluppare la capacità di analizzare ed elaborare i concetti acquisiti con piena autonomia di giudizio mediante un linguaggio appropriato e rigoroso;  OF4 (Abilità comunicative): presentare i risultati e sostenere argomentazioni teoriche su temi applicativi dell'ingegneria civile, 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;  OF5 (Capacità di apprendimento): 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.

Learning Goals

The educational target of this course is to provide the Civil Engineering student with the basic knowledge concerning the geometric composition of a transport infrastructure, the analytical tools necessary for the definition of the main elements (traffic, level of service, functional classification, locomotion mechanics, vehicle equilibrium condition, etc.) and theoretical solutions consolidated in professional practice, also in compliance with current legislation. At the end of the course, the student will be able to:  OF1 (Knowledge and understanding): Know and understand the main characteristics of motion and, especially, through the relationships created between resistances, traction effort and friction. The knowledge of these phenomena allows to define numerical models in order to dimension the geometry of a road, with regard to vehicle performance and user safety;  OF2 (Ability to apply knowledge and understanding): apply the acquired knowledge and the understanding of the fundamental principles of the discipline to: a) the link between the traffic flows generated by the surrounding area and a road infrastructure (new or existing); b) appropriate tools for determining the quality of circulation (level of service) and for functional classification; c) resistance to motion of land vehicles in all usual conditions and, consequently, the effects on the safety of particular maneuvers, such as stopping or passing; d) materials with which a road infrastructure is built; e) interpretation of current standard governing the design and construction of roads; f) hint of railway and airport infrastructures;  OF3 (Autonomy of judgment): develop the ability to analyze and develop the concepts acquired with full autonomy of judgment through appropriate and rigorous language;  OF4 (Communication skills): present the results and support theoretical arguments on civil engineering application topics, with particular reference to those concerning road and railway works, thus allowing effective communication both with experts in the sector and with non-specialist and differently trained actors;  OF5 (Learning skills): identify, formulate and solve problems using methods, techniques and tools continuously updated by the teacher, in order to be able to face, even in collaboration, the profession of engineer or the continuation of studies in the master's field.

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.

Teaching Methods

The course is delivered through lectures (24 hours) and guided group exercises with teacher support in the classroom (24 hours). The lessons are carried out using projected slides and frequent interactions with students. In the exercises, the students will actively work with the help of elementary calculation tools (spreadsheet Excel). The collaboration between students is favored; any doubts or difficulties will be clarified with the teacher in the classroom, so as to develop an overall maturity in the language and in the writing that goes beyond the acquisition of the contents of the discipline. The result of this activity will be collected in a comprehensive document that the student will take to the exams also to take advantage of quick consultations and provide critical comments on the work performed in the classroom. The professor will make the slides available including all the topics covered in the course, especially for those who cannot participate directly in the classroom.

Prerequisiti

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

Prerequisites

Knowledge of mathematical analysis (concepts of limit, derivative, integral, differential equations), knowledge of physics (concepts of forces, stresses, deformations).

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.

Assessment

Verification of learning is carried out through an oral exam. If the student has attended the course and carried out the exercises, the exam will concern the critical discussion of these exercises, examining aspects of interest and detail. Additional topics that are not covered in the exercises can be the subject of oral questions and mainly concern railways and airports. For those who have not frequented the lessons, the oral exam will consist of numerical exercises that can regard the whole program in general. The obtained score out of thirty, if positive, will depend on the degree of preparation of the student, on the depth dedicated to the course, on the ability to link the different parts of the program. The methodological rigor and the ownership of language in the presentation of the arguments are also evaluated.

Programma del Corso

Il corso è suddiviso nei seguenti paragrafi che vanno affrontati rigorosamente 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: 1. Il traffico (caratteristiche e stima della domanda di mobilità, la domanda creata, deviata e indotta, dimensionamento della sezione) 2. Introduzione alla normativa (ambiti di applicazione, reti di trasporto, classificazione, scelte progettuali) 3. 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) 4. La misura della qualità della circolazione: i livelli di servizio 5. La classificazione funzionale delle strade 6. Visibilità (percezione del tracciato, raggio minimo planimetrico, verifica presenza ostacolo lungo il ciglio interno) 7. Equilibrio in curva (equilibrio al ribaltamento e sbandamento, calcolo del raggio minimo, criterio di progetto del sovralzo) 8. CENNI - 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) 9. CENNI - 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) 10. Il coordinamento plano-altimetrico (norma italiana, normative straniere) 11. Le ferrovie (la sede, meccanica della locomozione, i gradi di prestazione, lo svio, il raggio minimo, le curve di transizione, i raccordi verticali) 12. CENNI - Gli aeroporti (principali definizioni, scelta del sito, schema dell’aeroporto, orientamento delle piste di volo)

Course Syllabus

The course is divided into the following paragraphs which must be strictly followed in the order shown and ranging from traffic analysis, which represents the forcing, to the calculation codes necessary for the calculation of the horizontal and vertical geometry, in compliance with current legislation. The last two paragraphs concern the railways and a few notes on airports, for further information, please refer to the disciplines provided for in the master’s degree in Civil Engineering. The detailed list of topics covered is as follows: 1. Traffic (characteristics and estimate of the demand for mobility, the demand created, diverted and induced, dimensioning of the cross section) 2. Introduction to legislation (areas of application, transport networks, classification, design choices) 3. Mechanics of locomotion (friction, wheel balance, ordinary and additional resistance to motion, traction equation, sight distances for stopping and passing) 4. Level of Service 5. The functional classification of roads 6. Visibility (perception, minimum radius, verification of the presence of an obstacle along the inner edge) 7. Curve equilibrium (calculation of the minimum radius, design criterion of the cross section) 8. NOTES - The transition curves (general characteristics, the clothoid, calculation of geometric elements of the clothoid, the criteria for the definition of the scale parameter A, clothoid transition, continuity and inflection) 9. NOTES - The vertical alignment (limit slope, critical length of the small levels, permissible downward speed, calculation of the convex and concave vertical radius) 10. Plano-altimetric coordination (Italian standards, foreign regulations) 11. Railways (location, mechanics of locomotion, degrees of performance, deviation, minimum radius, transition curves, vertical connections) 12. NOTES - Airports (main definitions, choice of site, airport layout, orientation of the runways)