Le sfide nella costruzione di tunnel e gallerie
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- Sfide nella costruzione di tunnel e gallerie
I carichi dinamici causati dal traffico o dall'attività sismica impongono requisiti stringenti in termini di stabilità e durabilità delle strutture nei tunnel. Inoltre, le sollecitazioni ripetute possono influire negativamente sul comportamento a fatica dei materiali utilizzati, causando danni progressivi che compromettono la sicurezza e la vita utile dell'infrastruttura.
Particolari rischi sono rappresentati dalla fessurazione del calcestruzzo, la quale non solo compromette la capacità portante, ma può anche accelerare i processi di corrosione dell'armatura e permettere l'infiltrazione di acqua.
Un ulteriore aspetto fondamentale è la resistenza al fuoco delle strutture: in caso di incendio, devono essere in grado di resistere a temperature estreme per garantire la sicurezza degli utenti e dei soccorritori.
Queste sfide evidenziano l'importanza cruciale di adottare tecnologie collaudate e innovative per costruzioni sicure, durature e sostenibili, che fungano da base per la realizzazione di progetti infrastrutturali che rispondano ai più elevati standard di funzionalità e sicurezza.
Nella costruzione di nuovi tunnel e gallerie e nella ristrutturazione di quelle esistenti, i sistemi di fissaggio rivestono un ruolo fondamentale per garantire la capacità portante e la stabilità della struttura. Questi elementi non devono resistere solo alle sollecitazioni statiche e dinamiche durante la fase di costruzione e durante il funzionamento, ma anche alla corrosione a lungo termine.
Questi requisiti sono particolarmente rilevanti poiché le gallerie sono costantemente esposte a sollecitazioni dovute al traffico, alle vibrazioni generate dai macchinari e agli effetti sismici, che incidono direttamente sul comportamento a fatica dei materiali.
Il comportamento a fatica dei sistemi di fissaggio dipende in modo determinante dalle proprietà dei materiali, ad esempio dalla qualità dell'acciaio, dalle condizioni e tecnologie di ancoraggio e dai fattori ambientali.
I sistemi chimici distribuiscono le forze su una vasta superficie, riducendo i picchi di carico e aumentando la resistenza alla fatica: una caratteristica che li rende particolarmente adatti ad applicazioni dinamiche ad alta sollecitazione. Gli ancoranti meccanici sono invece caratterizzati da un'elevata robustezza e sono idonei per applicazioni dinamiche di media entità.
Per assicurare che i sistemi di fissaggio mantengano la loro capacità portante anche dopo milioni di cicli di carico, i test di carico ciclico risultano indispensabili. Ulteriori criticità possono derivare da condizioni ambientali estreme, come forti escursioni termiche o la presenza di agenti chimici aggressivi, ad esempio i gas di scarico dei motori.
I sistemi di fissaggio impiegati nella costruzione di tunnel e gallerie, come gli ancoranti meccanici o chimici, sono spesso soggetti a forze cicliche generate da sollecitazioni ricorrenti, come ad esempio il transito di treni, camion o metropolitane. Queste forze cicliche provocano vibrazioni e micromovimenti che sollecitano sia la struttura dell'opera che gli elementi di fissaggio. Un requisito fondamentale per questi sistemi è, quindi, la resistenza alla fatica, essenziale per prevenire cedimenti come rotture o allentamenti.
Gli ancoranti chimici offrono il vantaggio di una distribuzione uniforme delle forze nella zona di ancoraggio. Questo li rende particolarmente adatti per sollecitazioni cicliche quali vibrazioni o frequenti variazioni di carico. I bulloni di ancoraggio meccanici, che si fissano nel materiale tramite accoppiamento geometrico, si distinguono invece per l'immediato trasferimento del carico.
La sicurezza e l’affidabilità di questi sistemi devono essere comprovate attraverso test approfonditi e specifiche omologazioni.
Nella ristrutturazione di tunnel e gallerie, i sistemi di fissaggio devono adattarsi in modo flessibile al supporto, che è spesso eterogeneo e danneggiato.
Gli ancoranti chimici sono ideali per supporti fessurati o fragili, poiché l'ancoraggio avviene senza generare forze di espansione. Gli ancoraggi meccanici, invece, sono la scelta perfetta quando è richiesta una trasmissione immediata del carico o quando i sistemi chimici sono meno adatti a causa delle condizioni ambientali, ad esempio in caso di esposizione a temperature molto elevate sotto carico incendio.
Entrambi i sistemi contribuiscono in modo significativo alla stabilizzazione delle strutture esistenti e all'integrazione di nuove strutture portanti.
I sistemi come canaline porta cavi, impianti di ventilazione o sistemi di drenaggio vengono testati non solo per la resistenza al fuoco, ma anche per la loro funzionalità in caso di incendio.
La resistenza al fuoco di questi sistemi, per l'uso in tunnel o gallerie, viene specificata in base a curve di incendio appositamente sviluppate.
