Come calcolare un tunnel
La progettazione strutturale delle gallerieimplica procedure di calcolo complesse e diverse incertezze. La corretta modellazione del carico della roccia e dell’interazione terreno-struttura richiede un’analisi accurata dei dati geotecnici.
Sono state proposte diverse relazioni analitiche per stimare i valori delle forze interne (momento flettente, forza normale, forza di taglio) per le gallerie in ambiente roccioso. Tuttavia, queste formule sono solitamente disponibili solo per le gallerie circolari.
A parte gli scavi di gallerie con frese (TBM), la geometria della galleria in genere NON è circolare. La forma del rivestimento influenza fortemente la distribuzione delle forze interne.
Nel caso di geometrie complesse, ad esempio nel caso di allargamenti/limitazioni di gallerie o di intersezioni di gallerie, l’uso di formule analitiche implica ipotesi troppo forti. Nella maggior parte dei casi, il loro utilizzo porterebbe a risultati molto imprecisi. D’altra parte, l’uso corretto di FEA e della simulazione numerica permette di superare efficacemente queste difficoltà.
Simulazione FEA avanzata per gallerie migliori e più sicure
I progressi della simulazione numerica consentono un livello di precisione impossibile da raggiungere fino a qualche anno fa.
- Possiamo modellare l’interazione terreno-struttura con specifici elementi di allettamento non lineari, che reagiscono solo in compressione e consentono di modellare correttamente l’attrito tangenziale con il terreno;
- Un’analisi moderna può simulare l’intero mezzo roccioso, con specifici modelli non lineari (Mohr-Coulomb, Cam-Clay, Drucker Prager, ecc.). Questi modelli di materiali rappresentano le proprietà specifiche del terreno;
- In caso di NATM l’interazione tra il rivestimento iniziale e quello finale può essere modellata in modo efficiente tenendo conto del contatto tra le strutture;
- Possiamo eseguireanalisi termomeccaniche per tenere conto delle variazioni stagionali di temperatura, dei gradienti di temperatura e dell’eventualità di un incendio nella galleria;
- La deformazione viscosa del calcestruzzo (
creep
) può essere presa in considerazione, in modo che il ritiro possa essere modellato esattamente, evitando ipotesi e approssimazioni inaffidabili;
- Possiamo simulare la natura fragile del calcestruzzo con l’uso di modelli di materiali specifici. Inoltre, possiamo considerare con precisione l’influenza del rinforzo in acciaio sulla resistenza a trazione del composito.
Risultati economici e affidabili
L’uso corretto delle tecniche di simulazione sopra descritte porta a progetti migliori. Questi progetti tengono conto del reale comportamento strutturale e consentono quindi di ridurre le operazioni di manutenzione e ristrutturazione della struttura. E, cosa più importante, le strutture sono più sicure.
La recente tragedia del Ponte Morandi a Genova dovrebbe farci riflettere sull’importanza dell’uso delle tecnologie disponibili nell’analisi strutturale. Nella speranza che tali disastri non si verifichino più.
