Applicazioni speciali del Galileo2000 alla costruzione delle strade.

Galileo2000 non è solo un ottimo programma di progettazione di strade e ferrovie, è anche lo strumento più potente ed efficace per supportarne la costruzione.

Questa breve nota illustra alcuni aspetti particolarmente innovativi del programma e mostra come esso fornisca una soluzione rapida e conveniente alle problematiche che l'impresa di costruzioni si trova ad affrontare in fase realizzativa.

Nell'informatizzazione delle attività connesse alla costruzione di strade, è invalso l'uso di Programmi per la Progettazione Stradale sia, propriamente, per progettarle, che, impropriamente, per gestire la loro costruzione effettiva, ossia per seguirne l'avanzamento, calcolare i volumi eseguiti ecc.. Le due attività, Progettazione e Realizzazione, presentano in effetti delle similitudini, in quanto trattano le stesse entità. Ad esempio sia per illustrare un progetto che per pagare l'impresa che costruisce si usano gli elaborati di profili e sezioni. Di fatto, però, si tratta di una metodica valida solo in apparenza, infatti non sempre si possono considerare i dati ed i risultati prodotti da una procedura di Progettazione Stradale validi anche per la costruzione. In realtà esistono molte concrete differenze ed à possibile pensare di migliorare notevolmente la situazione con funzioni progettate appositamente per la costruzione, per ridurre molto sia il lavoro di immissione del progetto che la sua costruzione. Per iniziare, va da subito osservato che il costruttore non deve rifare il progetto, ma immetterlo rapidamente in una procedura automatizzata allo scopo di eseguirlo. Se nella pratica, poi, si debba anche rifare il progetto, a causa di cambiamenti ecc., ciò non toglie validità agli argomenti qui esposti, volti ad evidenziare alcune peculiarità del Galileo2000, legate alla semplificazione delle procedure legate alla realizzazione della strada, che lo rendono lo strumento ideale per quest'ultima attività.

Il primo argomento, di sapore qualitativo, ma molto significativo, sta nel fatto che la progettazione e la costruzione sono effettuate con intenti ed interessi diversi. Un progettista, ad esempio, è solitamente più interessato alla globalità del progetto e può trascurare spesso alcuni particolari che possono invece essere importanti per l'impresa. Questo può avvenire non per negligenza, ma magari semplicemente perchè il contratto è forfetario. Un'impresa, inoltre, può essere interessata solo ad una parte del progetto, perchè ha ottenuto un appalto solo su questa. Ciò ha una conseguenza pratica: l'impresa non ha la necessità ne' l'interesse ad inserire l'intero progetto.

Il lavoro principale dell'impresa, in questo caso, è quello di inserire un progetto esistente, non di rifarlo. Detto inserimento può avvenire con criteri diversi da quelli usati dal progettista.

1) I tracciati

La prima attività riguarda l'inserimento del tracciato. Il progettista lo ha eseguito per intero, mentre all'impresa può essere stato assegnato solo un pezzo, "ritagliato" dall'insieme con criteri del tutto avulsi dalla tecnica di progettazione (ad esempio economici).

Ciò produce la necessità di inserire parti del tracciato indipendenti, al limite anche un solo elemento (ad esempio una clotoide), senza interessarsi ne' di come detto elemento è stato calcolato ne' di che relazioni abbia con gli altri. Sempre per esempio, per progettare una curva, sono necessarie le coordinate di tre vertici, del raggio della curva e dei parametri di due clotoidi (se ci sono). Il risultato di tale calcolo è dato da un rettifilo in entrata, una clotoide in entrata, un raccordo circolare, una clotoide in uscita ed un rettifilo in uscita. Se fossimo interessati solo ad una delle clotoidi, con un'ottica da progettazione, non potremmo scorporarla. Dovremmo comunque inserire i dati di tutta la curva. Fin qui sarebbe poco grave. Se, poi, per motivi anche logici, ci venissero negati i dati non di nostra pertinenza (ad esempio le coordinate del vertice di uscita, perche' noi dobbiamo realizzare solo la clotoide in entrata) i problemi sarebbero ben più gravi ed addirittura non potremmo inserire il tracciato e quindi il singolo elemento che ci interessa. Questo caso, anche se limite, fa capire che le due situazioni di progettazione e costruzione sono operativamente diverse ed esistono casi meno limite del precedente ma più frequenti nella realtà, che richiedono la trattazione di elementi separati. Il discorso di fondo è che, come già detto, l'impresa deve riprodurre, spesso parzialmente, il progetto, non rifarlo. Come illustrato, le due cose non coincidono e comunque una procedura che tratti gli elementi singolarmente, presentata nel seguito, fornisce la massima elasticità d'uso che si può chiedere ad un programma per gestire la costruzione di una strada.

2) Inserimento di tracciati con elementi separati indipendenti.

Da quanto esposto si evince che un'impresa costruttrice, (o un topografo che assiste il costruttore) necessita di una procedura che inserisca il minimo di un tracciato, nella fattispecie un cosiddetto "elemento" ossia un rettilineo, una clotoide o un arco di cerchio, da solo.

Questo viene realizzato dal Galileo2000 con la funzione "Tracciato da tabella elementi" che richiede solo i punti estremi dell'elemento, il suo tipo (clotoide, rettifilo, arco circolare), e, in dipendenza del tipo, i suoi dati caratteristici (raggio se cerchio, raggio e parametro se clotoide, due raggi e parametro se clotoide di continuità). Ogni elemento viene posizionato planimetricamente con l'azimut della tangente nel punto di inizio. La tabella seguente illustra un caso. Ogni elemento viene trattato dal programma separatamente, e Galileo2000 è in grado di posizionarlo senza altre informazioni che quelle contenute nell'elemento stesso. Salvo casi particolari, non è neppure necessario calcolare l'azimut della tangente iniziale, ne' indicare al programma se le curve sono a destra o a sinistra.

3) Rilevazione del profilo e delle sezioni di terreno

Il passo successivo alla definizione del tracciato è quello di inserire il profilo e le sezioni del terreno. Anche questa fase viene effettuata con metodiche da progettazione che possono essere anche completamente errate per la costruzione. Infatti nella progettazione si è soliti rilevare il terreno mediante intersezione del tracciato e delle sue le sezioni trasversali, perpendicolari all'asse a progressive assegnate (o, più frequentemente a passo costante), con un modello matematico a triangoli. Questa metodica è verosimile per la progettazione, in cui, essendo necessaria la massima libertà nel posizionare il tracciato, è necessario operare in un contesto che consenta di interpolare le quote di profili e sezioni in qualsiasi posizione. Essere immersi in un reticolo di triangoli assicura questa possibilità. Per le quote così ottenute sono il massimo della teoricità, dipendendo esse dalla costruzione di un reticolo a maglia triangolare arbitrario che, nella migliore delle ipotesi può dare quote sensate e verosimili, ma non precise e, soprattutto, certe. L'impresa non si trova in questa situazione. Una cattiva interpolazione può significare errori sostanziali, almeno in terreni accidentati. Il lavoro corretto in questo caso prevede un rilievo effettuato nella posizione approssimativa dove si trovano le sezioni ed il profilo. L'approssimazione nel posizionamento di un rilievo effettuato a sezioni è comunemente accettata ed è più sensata di una interpolazione teorica, sia a livello di principio che in pratica. A livello di costruzione, la posizione planimetrica delle sezioni è definita e si può pensare di andare in campagna e rilevarle. Ovviamente così la sezione può essere presa solo approssimativamente, come detto, ma questo è uno dei parametri dl problema: si accetta che i punti rilevati abbiano una determinata imprecisione rispetto alla loro posizione, intesa come distanza dall'asse ed appartenenza alla sezione a progressiva data (ossia che si trovino sulla perpendicolare all'asse).

Galileo2000 permette il rilevamento di profili e sezioni di terreno anche sulla scorta di un rilievo effettuato con i punti soltanto, senza costruire un modello matematico, che, tra l'altro, con punti posizionati lungo allineamenti approssimativi, come si fa nelle sezioni, risulterebbe alquanto criticabile. Ciò che invece l'utente si aspetta, è che i punti rilevati lungo gli allineamenti delle sezioni, concorrano alla formazione del terreno delle stesse, nell'ambito della approssimazione planimetrica decisa dall'utente stesso, ed esattamente con la stessa quota rilevata in campagna, non con una quota interpolata non verificabile sul terreno

4) Rilievo del terreno con soli punti.

La metodica suddetta trova perfetto riscontro nelle possibilità offerte da Galileo2000. La figura seguente illustra il caso di un tracciato con un rilievo "per punti":

La rilevazione dei profili e delle sezioni avviene mediante la opportuna selezione del dialogo della rilevazione del Galileo2000, che prevede tutte le possibili casistiche e le relative combinazioni.

Come visto, Galileo2000 oltre a rispondere alle esigenze classiche di rilevazione del terreno, presenta aspetti pi� legati alle situazioni reali di costruzione. Tra l'altro la applicazione dei criteri non è esclusiva ma essi possono essere applicati simultaneamente, a tutto o parte di un tracciato. Quindi una parte del tracciato può essere fatto a triangoli, uno per punti, ed un terzo "per linee", una terza possibilità offerta dal programma. Non solo, ma anche all'interno del singolo tratto le sezioni possono essere determinate son i vari criteri applicati contemporaneamente. Quest'ultima metodica è ovviamente sconsigliabile perche' può produrre dati incongruenti.

5) Inserimento automatico degli elaborati di un progetto, fatti da altri software.

Introduciamo ora una delle applicazioni più avanzate del Galileo2000, illustrando la situazione di un impresa, dopo l'assegnazione di un lavoro stradale. Una prima verifica che deve essere fatta riguarda la correttezza del progetto. Serve quindi reinserire il progetto anche a livello di sezioni fatte dal progettista, giuste o sbagliate che siano, per confrontarle con il rilievo reale, od anche, pur prendendole per buone, per ben comprendere le quantità coinvolte.

Gli elaborati delle sezioni vengono forniti, di solito, in formato Autocad Dxf. Detti elaborati raggruppano le sezioni, divise per foglio, in ordine qualsiasi. Gli unici elementi distintivi sono la progressiva in cui si trovano, la quota di riferimento e l'asse.

La figura seguente illustra una sezione:

Va sottolineato che si tratta di un semplice disegno dxf, senza alcun legame con Galileo2000.

La figura sottostante illustra l'aspetto di un insieme di sezioni, sparse a caso:

Galileo2000 è in grado di trasformare in automatico i dati suddetti, in sezioni utili.

Detta opzione richiede quanto segue:

a)      la linea d'asse e quella di riferimento si trovino su un cosiddetto layer (o piano) nel dxf

b)      nei pressi della linea della quota di riferimento venga riportato il valore numerico della stessa

c)      le linee che rappresentano il terreno, il progetto, od una delle linee interessanti della sezione (ad esempio lo scortico o il cassonetto) si trovino su layer diversi

d)      nei pressi dell'asse di ciascuna sezione venga riportato il valore della sua progressiva, anche nella forma particolare in uso nelle strade (ad es. KM 0+200)

In queste condizioni, solo selezionando tutte le sezioni che interessano, in un solo colpo, si ha la generazione di un file che il galile2000 importerà poi nelle proprie sezioni, alla progressiva corretta e nella linea scelta dall'utente (ad esempio il terreno, il progetto ecc.)

Il processo qui illustrato richiederebbe giorni e settimane di immissioni manuali di quote e distanze dall'asse, con tutti i problemi derivanti. Una corretta interpretazione di questa funzione può far risparmiare una enorme quantità di tempo.

6) Calcolo dei punti di costruzione

Dopo aver inserito il progetto o una parte di esso da costruire, si deve poter ottenere la sua definizione plano-altimetrica. Ingenuamente si può pensare che, inserite le sezioni, si possa procedere per interpolazione lineare in qualsiasi punto (qualsiasi progressiva), tra di esse. Questo è, ovviamente, corretto solo se si tratta di tratti la cui altimetria sia piana, ossia se siamo su una livelletta. Quando invece siamo in raccordo altimetrico, parabolico o circolare che sia, detta interpolazione lineare è semplicemente errata. Anche qui va sottolineata la diversità tra la metodica di progettazione e quella di costruzione: nel primo caso è stato definito un insieme di sezioni a determinate progressive, senza alcun legame con le effettive necessità del costruttore. Ad esempio un progettista può aver lavorato con un passo di 12.5 o 25 metri tra sezioni, mentre il costruttore può necessitare di dati ogni 5 metri. Interpolare, lo abbiamo detto, è sbagliato se siamo in raccordo altimetrico. Galileo2000 consente di definire una serie di distanze dall'asse, a sinistra e destra, e produce punti sulla superficie della strada (o sul cassonetto, o in qualsiasi posizione ad essi correlata) ad intervalli di progressiva indipendenti dalle sezioni.

La schermata seguente illustra detta opzione:

Si possono richiedere anche punti fuori dalla piattaforma, circostanza non strana per i costruttori.

I punti così calcolati, ad un intervallo longitudinale diverso da quello delle sezioni (nell'esempio suddetto ogni due metri contro i cinque di intervallo delle sezioni), possono essere direttamente salvati in formato gsi per passare sullo strumento.

Tra le opzioni della fase qui descritta c'è anche una procedura che consente di fornire il punto esatto del piede scarpata, che, manco a dirlo, non può mai coincidere con quello calcolato dal programma. (n.b. da qualsiasi programma): sarà il topografo in campagna, basandosi sul ciglio della strada a determinarlo, con una procedura semi automatica basata sui dati forniti dal Galileo2000 (opzione "estremi" nel dialogo suddetto).

7) Posizionamento di punti qualsiasi rispetto al progetto

La situazione illustrata in precedenza non è l'unica che si può incontrare. Infatti è possibile che il costruttore non voglia i punti nelle posizioni calcolate in precedenza, bensì adotti una strategia diversa: si va sul luogo ove si deve costruire e si rilevano dei punti qualsiasi, comodi per il rilievo. Infatti non è detto che i punti prodotti dalla procedura precedente siano accessibili, ad esempio. Questa diversa strategia prevede quindi un rilievo completamente slegato dalle sezioni, in punti qualsiasi. Ciò che viene richiesto è di avere, per ciascuno di essi, la differenza di quota del punto rilevato, rispetto alla quota finale di costruzione, sia essa della superficie stradale finita o di qualsiasi strato inferiore. Tra l'altro va osservato, e questo vale anche per la opzione precedente, che fondo di cassonetto e superficie possono avere andamenti diversi. Gli strati del cassonetto, a parte il primo in basso, normalmente sono paralleli alla superficie. Galileo2000 fornisce le differenze di quota di tutti i punti di un piano quotato (o anche singolarmente) rispetto al progetto. La opzione che realizza questo è illustrata nella figura seguente:

Nel listato precedente si può notare che sono state evidenziate le linee pertinenti ai punti che superano una determinata tolleranza. (Anche se nella figura la cosa non è coerente).