Le barriere stradali dei giorni nostri (D.M. 18.02.92 n. 223)
Si definiscono barriere stradali di sicurezza i dispositivi aventi lo scopo di realizzare il contenimento dei veicoli nelle migliori condizioni di sicurezza possibili, nell’ipotesi di fuoriuscita dalla carreggiata stradale.
Le barriere devono essere idonee, nei limiti del possibile, ad assorbire parte dell’energia cinetica di cui è dotato il veicolo in movimento, così da limitare gli effetti d’urto sui passeggeri.
Lo studio delle barriere pertanto deve tendere al duplice scopo di redirezione del mezzo e di assorbimento dell’aliquota più alta possibile dell’energia d’urto.
Si definisce, in via del tutto convenzionale, “l’indice di severità Is” come l’energia cinetica posseduta dal mezzo all’atto dell’impatto, calcolata con riferimento alla componente della velocità ortogonale alle barriere:
Is=1/2*P/g*(v*senJ)2
dove:
Is = indice di severità (kNm);
P = peso del veicolo (kN);
g = accelerazione di gravità (m/s2);
v = velocità di impatto (m/s);
J = angolo di impatto.
Sulla base dell’indice di severità le barriere si classificano nel modo seguente:
– classe A1: barriere di sicurezza cha ammettono un indice di severità compreso tra 5 e 15 kNm
– classe A2: con 15 £ Is £ 50 kNm
– classe A3: barriere con
50 £ Is £ 150 kNm
– classe B1: con indice di severità 150 £ Is £ 300 kNm
– classe B2: 300 £ Is £ 600 kNm
– classe B3: con 600 £ Is £ 1000 kNm
La scelta delle barriere avverrà tenendo conto delle caratteristiche geometriche e della destinazione della strada nonché di quelle del traffico cui la stessa sarà interessata.
Ai fini applicativi il traffico sarà classificato in ragione della prevalenza dei mezzi che lo compongono e distinto nei seguenti tre tipi:
– traffico di tipo I: quando la presenza dei veicoli di peso superiore a 30 kN non sia superiore del 5% del totale
– traffico di tipo II: quando la presenza di veicoli del peso superiore a 30 kN sia tra il 5 ed il 10 % del totale
– traffico di tipo III: se maggiore del 10% del totale.
L’idoneità delle barriere è subordinata al superamento di prove, su prototipi in scala reale, eseguite presso campi prove attrezzati.
Ai fini del giudizio sull’esito delle prove saranno valutati essenzialmente i seguenti aspetti:
– non superamento o sfondamento della barriera
– redirezione controllata dei veicoli
– capacità della barriera di assicurare, prima della sua rovina, una variazione di assetto e/o deformazione del sistema, adeguata agli aspetti sopra richiamati
– non superamento dei limiti fissati per le decelerazioni in relazione all’indice di severità dell’impatto.
Le prove devono consentire di determinare le caratteristiche di prestazione delle barriere e in particolare si dovrà accertare:
a) l’adeguatezza strutturale della barriera: ogni tipo deve assicurare rotture limitate e controllate senza distacco di elementi che possano costituire rischio per gli occupanti dei veicoli o per terzi
b) il contenimento totale del veicolo: la barriera deve esercitare, sul veicolo di prova, un effetto di contenimento pieno, senza ribaltamento e senza attraversamento o scavalcamento della barriera
c) la sicurezza relativa al rischio per gli occupanti del veicolo: deve essere accertata la variazione del vettore di velocità ai fini di valutare la probabilità che gli occupanti possano subire traumi insostenibili
d) la traiettoria di rinvio del veicolo: deve essere accertata la traiettoria del veicolo dopo l’abbandono, da parte di esso, del contatto con la barriera. Si considera ottimale un angolo di rinvio non superiore ad 1/3 dell’angolo di impatto
e) lo spostamento trasversale totale subito dalla barriera: bisogna accertare lo spostamento ai fini della valutazione delle compatibilità in relazione alla destinazione della barriera

Barriere in acciaio o guard rail e barriere in calcestruzzo: la storia
Esistono due grandi famiglie di barriere di protezione: i guard rail e i New Jersey.
La barriera in acciaio, guard rail, deve la sua consolidata affermazione alle alte resistenze, alle alte deformazioni plastiche dell’acciaio, alla presunta facilità d’istallazione e alla diffusa tradizione europea che utilizza questa tipologia di sistema di protezione.
Alla fine degli anni ’80 questo modello di barriera stradale riusciva a dissipare l’energia cinetica fornita dai veicoli mediante particolari cinematismi, ottenendo buoni livelli di contenimento dei veicoli leggeri.
Purtroppo le barriere in metallo soffrivano (e soffrono) di un grosso limite: lo scarso contenimento dei veicoli pesanti.
Normalmente, per una barriera in acciaio i parametri di ottimizzazione sono:
– l’interasse dei paletti e la loro deformabilità
– la deformabilità del distanziatore
– la quota del nastro rispetto al piano stradale
– la rigidezza flessionale del nastro
– la resistenza limite del collegamento distanziatore-paletto
– i giochi nei collegamenti bullonati.
Con l’aumento del traffico e della velocità media, soprattutto dei veicoli pesanti, sorse l’esigenza di installare sistemi fissi che potessero assicurare agli utenti valori elevati di sicurezza.
Prese piede una teoria inversa a quella precedentemente sostenuta (cioè quella per la quale si preferiva la flessibilità, alla rigidezza della barriera); l’uso generalizzato delle barriere metalliche mise in risalto una serie di criticità più o meno importanti quali: gli elevati danni causati sulla carrozzeria dei veicoli e la possibilità di cedimenti da parte di alcuni sostegni in urti frontali e/o violenti (causa principale della fuoriuscita del veicolo dalla sede stradale).
In risposta a questi limiti nacque nel 1955, in New Jersey, la prima barriera in calcestruzzo dell’altezza di 46 cm, portata poi all’altezza di 81 cm. Le proprietà che rendevano il calcestruzzo particolarmente idoneo per l’impiego nella barriera stradale di sicurezza erano note e si riassumevano in:
1. continuità superficiale,
2. buona scabrezza,
3. buone caratteristiche di resistenza a compressione e a trazione indispensabile garanzia per un buon comportamento rigido/plastico della barriera stessa.
Queste barriere furono sottoposte, nel 1967 in California, a severe prove d’urto con automobili di 1800 kg, velocità d’impatto fino a 105 Km/h e angolo d’impatto di 25°.
Si constatò che, se l’angolo di impatto fosse stato <10°, il veicolo subiva un danno minimo e, nello stesso tempo, conservava la direzione di marcia.
Se invece, l’angolo di impatto diveniva maggiore, la direzione di marcia veniva mantenuta ma si dovevano prevedere danni al veicolo molto gravi e decelerazioni pericolose per gli occupanti.
Oggi la moderna “Concrete barriers” (prodotto ottenuto dall’evoluzione del New Jersey conservandone, però, il nome originario) ottimizza il contenimento grazie al particolare profilo trasversale di tipo redirettivo, costituito da più piani diversamente inclinati.
Per effetto della sua sagomatura, con angoli di impatto non elevati, si riesce a dare la correzione della direzione del veicolo fuori controllo, agendo sulle ruote del veicolo e non sulla carrozzeria. L’assorbimento di energia si ottiene con la compressione del sistema di sospensione e non con la deformazione della carrozzeria del veicolo.
La barriera ideale deve poter reagire ottimamente a qualsiasi modalità d’urto e a qualsiasi tipo di veicolo collidente mitigando gli effetti sul conducente.
Considerando l’estesa varietà dei tipi di veicoli in circolazione e le diversità dei luoghi e delle posizioni in cui le barriere si collocano, nasce il dubbio che possa veramente esistere un’unica tipologia di barriera ideale che da sola risponda alle numerose incognite variabili. Tra le incognite bisognerà considerare il comportamento degli utenti, le variabili ambientali e climatiche, il comportamento del veicolo e quelle riguardanti lo stato superficiale della pavimentazione carrabile.

Tipi di barriere usate in Italia
Spartitraffico
Lo spartitraffico nasce al fine di evitare il salto di carreggiata; le prime barriere spartitraffico erano composte da doppio filare di guard rail metallico.
Attualmente si dispone un doppio filare di muretti in cemento armato, di profilo esterno in New Jersey (N.J.), mobile sotto l’urto dei veicoli (per ridurre le decelerazioni), contenenti o meno riempimento in terra che ne incrementa le resistenze.

Parapetti di ponti e viadotti
Il contenimento deve essere massimo. Le moderne barriere da ponte ottimizzano l’energia di contenimento e la deformabilità controllata.
I principali sistemi sono con forma N.J. (in calcestruzzo e acciaio) dotati di uno o più collegamenti longitudinali, vincolati al ponte con ancoraggi duttili, deformabili, in modo da non trasmettere l’energia dell’urto alle strutture sottostanti (non si vuole trasmettere carichi alla soletta non previsti in progetto).
Un mancorrente metallico impedisce il roll over (scavalcamento) di veicoli alti.

Bordo laterale stradale
Il miglioramento del contenimento è necessario anche sul bordo stradale per prevenire la fuori uscita dalla sede della carreggiata.
L’utilizzo dei sistemi di contenimento passa nel setaccio di alcune condizioni: di altezza del rilevato, pendenza della scarpata e presenza o meno di ostacoli come alberi pali. Ancora oggi la protezione non è ancora estesa a tutti i punti potenzialmente pericolosi oppure, dove è stata effettuata, le barriere non hanno valori di resistenza sufficienti.
Attualmente si preferisce sostituire con barriere di tipo metallico potenziato o con barriere di tipo N.J. montate su cordoli in cemento, in analogia con quelle da ponte. In sintesi si tratta di combinazioni di barriera:
1. Bilama contrapposta:
h da75 a 100 cm
2. Doppia bilama contrapposta
h = 120 cm
3. Lama tripla onda, h = 100 cm
4. Muretto N.J. senza mancorrente
h = 100 cm
5. N.J. tipo antirumore su piastra
h = 145 cm

Le barriere vengono sostituite dopo almeno 20 anni di esercizio o quando la corrosione ne ha ridotto l’efficacia anche nelle parti non visibili.

Assorbitori d’urto per punti singolari
Si tratta di nuove protezioni, non presenti nei vecchi sistemi di barriera di sicurezza, e riguardano i punti cosiddetti singolari.
Nel caso di barriere metalliche in passato si operava inclinando la barriera rispetto all’asse della strada o immergendola nel terreno.
Con barriere in calcestruzzo la stessa tecnica dell’inclinazione è possibile se esiste sufficiente spazio laterale; il sistema d’immersione è sostituito da un inizio della barriera inclinato, potenzialmente pericoloso.
L’inclinazione di un N.J. può causare infatti un salto del veicolo. In certi casi (come nel caso di spartitraffico stretti e cuspidi) è necessaria una soluzione diversa che preveda una struttura ad assorbimento di energia.

Questi tipi di sistemi sono dei veri e propri assorbitori d’urto perché riescono ad opporsi ad energie di 700 kNm (urto frontale a 100 Km/h):
1. assorbitori a elementi in calcestruzzo leggero, che si sgretolano sotto l’urto, validi solo per urti frontali;
2. assorbitori a cuscini d’aria e piastre metalliche, che permettono anche un certo funzionamento per l’urto laterale;
3. assorbitori a contenitori in plastica collegati e riempiti di soluzioni saline (CaCl2) per evitare slittamenti sul bagnato dopo urti nella stagione fredda (per urti frontali).
In funzione delle zone di impiego e dello spazio disponibile il loro uso è riferito ai due principali punti singolari, soprattutto se si pensa alle autostrade:
a) Le cuspidi all’uscita degli svincoli e agli scambi.
b) L’ingresso nelle gallerie.