Lug
18
2019

Buche stradali: prevenire è meglio che colmare

buca stradale

Le buche stradali costituiscono la tipologia di dissesto più comune e preoccupante per cittadini e amministratori pubblici. Sono il simbolo dell’emergenza che interessa le strade di molte nostre città: quasi ogni giorno, ognuno di noi ne ha esperienza, consapevole che ogni buca è sinonimo di pericolo.
La quantità e le dimensioni delle buche presenti sulle strade comunali spesso rappresentano per il cittadino un semplice indicatore per valutare il buon governo della propria amministrazione che, in quanto gestore della cosa pubblica, ha il compito di garantire sicurezza, comfort di guida, durabilità ed estetica dell’asset strada.

In generale, può definirsi buca un dissesto localizzato in cui la pavimentazione flessibile si è disgregata in piccole parti che poi sono asportate dal passaggio ripetuto dei carichi indotti dal traffico. Fisicamente trattasi di una deformazione plastica localizzata del piano viabile. Per una definizione standardizzata è possibile riferirsi alla normativa internazionale ASTM D6433 che definisce buche quelle cavità sulla superficie stradale a forma di recipiente con un diametro solitamente inferiore ai 75 cm, caratterizzate da bordi taglienti e verticali. La profondità della buca può interessare, nei casi più gravi, anche gli strati sottostanti il manto d’usura e, in tal caso, il dissesto rientra tra quelli definiti strutturali.

Tecnicamente, infatti, si distinguono le buche superficiali (rottura per sgranamento), che interessano in particolare lo strato d’usura e raramente anche il sottostante binder, dalle buche strutturali o profonde (rottura per fatica).
Queste ultime si originano da dissesti molto seri, come le fessurazioni a pelle di coccodrillo o le ormaie, che intaccano primariamente la portanza dell’intera sovrastruttura stradale e che nella fase di disintegrazione del conglomerato bituminoso evolvono appunto nella buca compromettendo anche i parametri progettuali di aderenza e regolarità che consentono la mobilità in sicurezza di persone e veicoli.
Di conseguenza risulta fondamentale saper riconoscere la tipologia di buca soprattutto per la scelta delle riparazioni più idonee e per la valutazione delle priorità di intervento. Come si approfondirà nel prossimo articolo, la colmatura di una buca stradale, pur essendo un intervento temporaneo e localizzato, deve essere sempre orientata a prolungare il più possibile la durata della riparazione.
Un monitoraggio costante delle superfici stradali, invece, consente di gestire la buca con largo anticipo rispetto alla sua formazione. Parafrasando un saggio motto frequente in ambito medico, si può affermare che

prevenire è meglio che colmare.

serie di buche stradali in città
buche stradali – photo by Pawel Kuzniar (CC BY-SA 4.0)

Argomenti:

Il meccanismo fessurativo e le cause delle buche in città

in città, acqua e traffico sono i principali fattori che, da un punto di vista fisico, attivano il meccanismo di formazione delle buche stradali
acqua e traffico – photo by Nikolay Vorobyev

Perché le strade di molti comuni italiani sono piene di buche?
Conoscere il meccanismo fessurativo con cui si forma una buca e come si presenta visivamente consente di individuare cause e strategie correttive.
Nel dettaglio, il principio fisico che porta allo sviluppo di una buca stradale è attivato dall’azione simultanea di due fattori: acqua e traffico. L’assenza dell’una o dell’altro preclude la formazione della buca.

Infatti, già durante la guida ci accorgiamo che la posizione più frequente delle buche stradali è proprio lungo i tracciati degli pneumatici, cioè lungo le direzioni longitudinali in corrispondenza delle quali il traffico veicolare agisce sulla pavimentazione.
L’azione simultanea dell’acqua e del traffico attiva un meccanismo fessurativo che può generare due differenti rotture:

  • Rottura per sgranamento (buche superficiali)
  • Rottura per fatica (buche profonde o strutturali).

LE BUCHE SUPERFICIALI

buca superficiale
buche superficiali (rottura per sgranamento) – archivio pavement.it

Nel meccanismo di rottura per sgranamento l’azione dell’acqua riduce il potere adesivo del bitume che nel conglomerato bituminoso ha il compito fondamentale di legare insieme gli aggregati. Questa azione e la presenza ciclica del traffico veicolare portano ad un graduale distacco degli elementi litici dallo strato d’usura e, quindi, alla rottura per sgranamento che si verifica soprattutto nei tratti di pavimentazione caratterizzati da scarse densità e resistenza alla penetrazione dell’acqua (errato drenaggio per progetto o per esecuzione lavori, pavimentazioni datate). Tratti che generalmente sono localizzati in prossimità dei bordi della sede stradale, in corrispondenza di giunti o in vicinanza di chiusini o in corrispondenza di altre lesioni trascurate.

Una errata composizione della miscela di conglomerato bituminoso dovuta ad esempio all’utilizzo di aggregati idrofili, ad insufficiente percentuale di legante, comporta fenomeni di disgregazione del manto stradale con la conseguente perdita localizzata di materiale dalla superficie della pavimentazione.

Per tali motivi le buche superficiali da rottura per sgranamento non appaiano circolari, ma abbastanza irregolari e di forma allungata.
Spesso lo sviluppo della buca può essere previsto da alcuni evidenti segni rivelatori che permangono sulla sede stradale. Infatti, per lo più in seguito a periodi di forte pioggia, le zone della pavimentazione che potenzialmente svilupperanno la buca restano visivamente umide per lunghi periodi di tempo, al contrario di altre parti di strada contigue che invece sono asciutte.

LE BUCHE STRUTTURALI

evoluzione delle fessurazioni a pelle di coccodrillo in buca strutturale (o profonda)
buca strutturale (rottura per fatica) – photo by Steven Saus (CC BY-SA 2.0)

Un eccessivo stato flessionale della pavimentazione determina la rottura per fatica. Come nasce questo stato flessionale?
Negli strati non legati della sovrastruttura stradale (quelli più profondi) può esser presente acqua, infiltratasi per forti eventi piovosi o per drenaggio insufficiente o per fessurazioni già presenti sulla superficie del manto stradale. In seguito soprattutto ai cicli di gelo/disgelo, l’acqua si ghiaccia e si espande, si scioglie e si contrae, lasciando in questi strati dei volumi vuoti che potrebbero essere ubicati anche subito al di sotto degli strati legati a bitume.

Nella fase di espansione (periodo freddo) l’acqua ghiacciata imprime agli strati legati (ad esempio strati d’usura e binder) un graduale stato di sollecitazione dal basso verso l’alto che genera trazione nelle fibre superiori del conglomerato e compressione in quelle inferiori.

Nei periodi miti, l’acqua, sciogliendosi, si contrae e lascia al suo posto dei vuoti, cioè dei volumi d’aria, dove prima vi era materiale compattato. Il passaggio del traffico veicolare schiaccia, in corrispondenza dei volumi vuoti, lo strato d’usura e di binder che, in questa conformazione di carico, si presentano sollecitati a flessione.

Nel conglomerato bituminoso tale stato flessionale determina prima la formazione di (ulteriori) lesioni e poi la successiva disgregazione in frammenti, lasciando sul piano viabile delle cavità di forma sostanzialmente circolare, note appunto come buche stradali.

Le buche stradali si formano, quindi, dall’oggi al domani?
Non proprio, come dimostrano le fasi temporali del meccanismo fessurativo appena esposto. Certamente esiste una velocità di formazione delle lesioni e quindi della buca stradale; velocità che dipende soprattutto dallo spessore con cui si costruiscono gli strati d’usura e binder, in quanto le pavimentazioni con spessori sottili (quindi sottodimensionate) sono soggette alla formazione di questa tipologia di buca in maniera più rapida.

In ogni caso, la pavimentazione subisce comunque il processo di fessurazione ma si posticipa il momento in cui si forma la buca vera e propria. Nell’arco di tempo che porta alla formazione della buca la pavimentazione svilupperà fessurazioni a pelle di coccodrillo di severità iniziale bassa e, pur conservando al limite i parametri di aderenza e regolarità necessari per una mobilità sicura, segnalerà al gestore la necessità di intervenire tempestivamente.

LE CAUSE DELLE BUCHE STRADALI IN CITTÀ

Stabilito quindi il come si forma una buca (superficiale o profonda) da un punto di vista fisico, si può affermare con certezza che il perché si forma una buca (cioè l’individuazione delle cause scatenanti) è strettamente collegato al ritardo con cui si interviene sui più classici dissesti stradali nelle fasi iniziali del loro sviluppo.

I più comuni dissesti correlati allo sviluppo di una buca stradale sono di natura fessurativa e, in particolare:

  • le fessurazioni longitudinali e trasversali,
  • le fessurazioni di richiamo di giunto,
  • le fessurazioni presenti in vecchi rappezzi (o in vecchie colmature) o contigue a chiusini o radici di alberi,
  • le fessurazioni a blocchi e, soprattutto,
  • le frequentissime fessurazioni ramificate.

Se queste lesioni continuano ad essere trascurate (rientrando nel cosiddetto arretrato manutentorio), si consente all’acqua di infiltrarsi negli strati del pacchetto stradale attivando, col contributo del traffico veicolare, il meccanismo fessurativo esposto in precedenza.

I ritardi degli interventi rappresentano, quindi, la causa principale che ha portato ad una situazione divenuta ormai emergenziale in molti comuni italiani.
Vero è che nei centri abitati difficilmente si ha la possibilità di realizzare le pavimentazioni stradali con criteri, progettuali e costruttivi, tipici di strade statali e autostrade soprattutto per quanto riguarda:

  • materiali,
  • stratigrafie,
  • sistemi di drenaggio e
  • sottoservizi.

Ma è altrettanto vero che, indipendentemente da situazioni che contraddistinguono ogni rete stradale urbana più o meno estesa, ogni comune può:

  • intervenire nella scelta e nel controllo della qualità dei materiali e della stratigrafia,
  • coordinare e calendarizzare le giuste sequenze tra i lavori stradali per manutenzione e i lavori per sottoservizi,
  • aumentare la conoscenza storica della propria rete stradale,
  • monitorare costantemente lo stato di salute delle pavimentazioni gestite,
  • adottare una strategia manutentiva preventiva volta a definire una programmazione a lungo termine di priorità e interventi.

Misurazione e gradi di severità delle buche stradali

Buche, voragini e addirittura crateri lunari: come si determina la severità di una buca stradale?
Nella scienza dei materiali la buca stradale è una deformazione plastica del piano viabile.
Senza dubbio, voragine o cratere sono termini che rendono rapidamente l’idea delle dimensioni e della pericolosità.
Da un punto di vista tecnico, tuttavia, il livello di severità di una buca stradale è funzione di due grandezze geometriche: il diametro medio e la profondità, così come indicato nel seguente grafico, elaborato sui dati della norma ASTM D6433.

grafico per la determinazione del grado di severità di una buca stradale
gradi di severità delle buche stradali (basso L, in verde / medio M, in giallo / alto H, in rosso) secondo dati ASTM D6433 – archivio pavement.it

Durante i monitoraggi, inoltre, si valuta la frequenza delle buche della sezione stradale in esame, divise per gradi di severità. Il valore numerico del conteggio, infatti, rientra nelle procedure di calcolo atte a stabilire, tramite determinazione del Pavement Condition Index, l’incidenza delle buche al degrado superficiale e quindi l’effettivo stato di salute complessivo del tratto di pavimentazione sotto osservazione.

Impatti su comfort, sicurezza, durabilità

guidare tra le insidie stradali
guidare tra le insidie stradali – photo by StateFarm (CC BY-SA 2.0)

La buca stradale, similmente ad altri dissesti che determinano pericolose deformazioni plastiche sul piano viabile, abbatte le caratteristiche funzionali e prestazionali della pavimentazione in quanto agisce su aderenza, regolarità e portanza, influenzando direttamente il comfort e la sicurezza e compromettendo la durabilità del tratto stradale in esame.

Quanto più leggero è il mezzo di locomozione che transita su strada, tanto maggiore è la penalizzazione causata dalla buca in termini di comfort e sicurezza di guida.

Il dovere di conservare strade urbane quanto più possibile regolari e prive di buche deriva ormai anche dal crescente consenso, commerciale e normativo, dei veicoli a due ruote tradizionali (motorizzati e non) e di quelli classificati, da un recente decreto ministeriale del MIT, come dispositivi personali per la micromobilità elettrica (in particolare monopattini e segway).
Pertanto, da parte delle amministrazioni che gestiscono infrastrutture stradali si tratta anche di accogliere le esigenze e le preoccupazioni degli utenti quotidiani della strada, come rilevato dallo studio “La sicurezza stradale nella Capitale delle due ruote” (2019) sulla qualità e sicurezza della circolazione di ciclomotori e motoveicoli nelle strade urbane di Roma, secondo il quale, su un campione di 805 persone:

fra i fattori di rischio percepiti come maggiormente pericolosi (sia fattori infrastrutturali sia legati agli altri utenti della strada), la quasi totalità degli intervistati ha citato le buche (98,8%) e i tombini (81,5%), seguono le automobili (64,4%) …

[La sicurezza stradale nella Capitale delle due ruote. Fondazione Caracciolo – Centro Studi ACI, 2019]

Nè deve essere trascurato il rischio di inciampo per il pedone durante l’attraversamento di un tratto di strada interessato da buche o da altre insidie stradali.

In attesa di colmature e riparazioni temporanee, automobilisti e motociclisti come possono difendersi dalle buche stradali in città?

Esiste un solo modo: durante la guida, indipendentemente dal tipo di veicolo che si sta conducendo, tentare di evitare la buca è ovviamente la soluzione migliore, quasi un’azione istintiva. Ma non sempre è possibile. Quindi, cosa si può realmente fare per garantire sicurezza a se stessi e agli altri e per tentare di evitare potenziali danni al veicolo?

  • Conservare o aumentare la distanza di sicurezza col veicolo che precede: guidare in sicurezza, infatti, richiede consapevolezza su ciò che sta accadendo più avanti. Aumentare la distanza dal veicolo che precede consente di avere più tempo per valutare visivamente le condizioni superficiali della strada e reagire di conseguenza; non bisogna sottovalutare le buche stradali: nelle giornate piovose, ad esempio, i cosiddetti crateri possono esser pieni d’acqua, confondendosi col resto della sede stradale bagnata, nascondendo così la loro pericolosità.
  • Contenere la velocità prima di percorrere il tratto degradato: evitare la buca è infatti un gesto quasi istintivo, ma qualora sia inevitabile, è opportuno controllare lo specchietto retrovisore (per valutare la distanza di chi ci segue) e quindi rallentare per quanto possibile prima che lo pneumatico la percorra. Mai frenare in corrispondenza della buca. Infatti, frenare proprio mentre lo pneumatico è sulla buca fa scivolare le gomme sull’area dissestata, anziché consentire il normale e più sicuro rotolamento. È opportuno quindi azionare il freno prima della buca e rilasciarlo prima di percorrerla: ciò consente agli ammortizzatori di assorbire l’impatto. Durante queste rapidissime fasi è importante afferrare saldamente il volante, o il manubrio, con entrambe le mani per conservare il pieno controllo del veicolo.
  • Controllare periodicamente la pressione degli pneumatici: un modo efficace per cercare di ridurre il potenziale danno da buca stradale è mantenere gli pneumatici gonfiati alla pressione raccomandata dalla casa costruttrice del veicolo. Il controllo della pressione di gonfiaggio, qualora il veicolo non sia già dotato di un sistema elettronico di monitoraggio della pressione, deve essere effettuato col pneumatico a temperatura ambiente, comunque mai dopo un viaggio a velocità sostenute.

La gestione delle buche stradali

La complessità gestionale di una rete stradale comunale dipende principalmente da due vincoli (l’estensione chilometrica delle rete di competenza e il budget a disposizione) e dall’approccio con cui si amministra il patrimonio stradale. Due vincoli all’interno dei quali ci si può muovere poco per evidenti ragioni matematiche. Quello che può cambiare è che, con molta pazienza, si può trasformare l’emergenza buche in semplice attività di routine.

Si tratta di un cambio di approccio alla questione e cioè di un passaggio verso un nuovo stile gestionale dell’asset stradale, caratterizzato dall’adozione della manutenzione preventiva e da un uso migliore del budget disponibile per le spese relative alle funzioni nel campo della viabilità e dei trasporti: le basi su cui ho sviluppato Delta Zero Pavement, sistema di gestione della manutenzione di pavimentazioni stradali calibrato ad hoc per reti stradali comunali, e anche per quelle di zone industriali, campus universitari, centri commerciali, villaggi turistici.
Le buche stradali non sono un problema insormontabile. Possono non essere un’emergenza: ne conosciamo le cause, le tipologie, quali dissesti possono evolversi fino alla buca, in quali periodi dell’anno è più probabile che si formino, quali segnali la pavimentazione comunica (anche senza attendere i sensori wireless autoalimentati e integrati nel conglomerato bituminoso delle future smart pavement), prima di farci provare l’esperienza di percorrere un paesaggio lunare.

crateri su strada lunare
buche, voragini e crateri lunari – archivio pavement.it

Gestire una buca stradale significa gestirla quando ancora non è comparsa, quando la pavimentazione appare in buone condizioni e necessita di trattamenti conservativi e preventivi.
Trattamenti, non riparazioni come appunto la classica colmatura.

Sembra quasi una prassi: si tende ad intervenire quando le buche si sono già formate e causano i primi disagi e costi inattesi (risarcimenti per veicoli danneggiati, riparazioni costose per i veicoli e per il manto stradale, aumento dei consumi di carburante, maggiore usura degli pneumatici), quando invece un’attività costante di monitoraggio e valutazione programmata dello stato di salute delle pavimentazioni stradali comunali consentirebbe negli anni di programmare i trattamenti, ridurre il numero degli interventi manutentori aumentandone nel contempo la qualità e la durata utile.

Il tutto a beneficio di un graduale miglioramento della sicurezza stradale, dei bilanci e dell’estetica del paesaggio urbano.

Perché prevenire è meglio che colmare.