LA PROGETTAZIONE DELLE GALLERIE:
IL METODO DELLE CURVE CARATTERISTICHE
Le progettazioni definitiva ed esecutiva di una galleria e più in generale di un'opera sotterranea si sviluppano secondo diversi gradi di approfondimento.
In relazione alle risultanze della caratterizzazione geologica e geotecnica, che portano all'individuazione del modello geotecnico e ricorrendo ad idonei metodi di analisi si perviene alla definizione delle scelte progettuali in termini di metodo di scavo, interventi di miglioramento, rinforzo e stabilizzazione, rivestimenti da adottare.
Tali scelte sono da riferire a tratti di galleria geotecnicamente omogenei e sono da illustrare in sezioni tipo o di progetto.
Scavare una galleria consiste nell'eliminare una massa di roccia o di terreno e nel sostituirla, se del caso, con un rivestimento più o meno resistente e più o meno rigido, ma comunque sempre molto più deformabile della massa di terreno
eliminata.
La tendenza attuale è di aprire la galleria a piena sezione prima di procedere al getto del rivestimento definitivo in calcestruzzo, pressoché sempre da prevedersi.
L'energia per realizzare lo scavo è fornita mediante mezzi meccanici (macchine di scavo continuo ed integrale) o chimici (esplosivo).
Gli interventi che contribuiscono a rendere stabile il cavo sono diversi:
RIVESTIMENTO DEFINITIVO:
* getto in cls debolmente armato di spessore 0.5-0.8 m per la calotta
* piedritti in cls armati di spessore 0.6-1.0 m
* arco rovescio in cls armato di spessore 0.7-1.2 m
RIVESTIMENTO DI PRIMA FASE:
1) volto principalmente al sostegno
* arco in spritz-béton armato con rete elettrosaldata
* centine annegate nello strato di spritz-béton, solitamente doppie
2) volto al sostegno e miglioramento
* tecnica della bullonatura del cavo nella zona della calotta (barre in acciaio o vetroresina)
La progettazione viene condotta con diversi approcci : empirici (grafici, tabelle...) o analitici (per esempio i metodi del solido di carico, che valutano la pressione sul rivestimento sotto l'ipotesi che in un certo volume - sopra e a lato
del cavo - sia stato raggiunto lo stato limite).
Fra gli analitici mi soffermerò sul metodo delle curve caratteristiche (Lombardi, 1973):
Si costruisce la curva caratteristica della cavità cilindrica nel piano (p,u)
(u = convergenza del cavo, p = pressione agente sul contorno del cavo).
Essa sarà costituita da un ramo elastico, a partire dalla condizione (p = gh,0) e da uno plastico, quest'ultimo costruibile per punti assegnando p via via decrescenti a partire dalla p
critica .
Fisicamente si avrà, nel momento in cui la tensione supera la resistenza, un anello in stato plastico intorno al cavo, ovvero
una corona circolare plasticizzata di raggio b > a ( = raggio del cavo "elastico")
Tralascio la trattazione analitica, peraltro molto complessa, rimandando a testi specializzati.
Si costruisce la curva caratteristica del fronte nel piano (p,u)
(u = convergenza del cavo, p = pressione agente sul contorno del cavo).
Essa (concettualmente simile alla precedente) sarà costituita, a parità di p, da valori minori di quelli della c.c. della cavità cilindrica, sempre partendo da
(p = gh,0).
Tralascio la trattazione analitica, peraltro molto complessa, rimandando a testi specializzati.
Per determinare le suddette curve si fa riferimento a cavità circolari.
Si costruisce la curva caratteristica del rivestimento nel piano (p,u)
(u = convergenza del cavo, p = pressione agente sul contorno del cavo).
Il comportamento è definito dalla relazione sforzi-deformazioni in campo elastico : la c.c. del rivestimento è pertanto una retta, del tipo
d = (1 / k) p.
La rigidezza del rivestimento k sarà la somma delle rigidezze costituenti lo stesso.
Tralascio la trattazione analitica, peraltro molto complessa, rimandando a testi specializzati.
Si costruisce la curva caratteristica del nucleo nel piano (p,u)
(u = convergenza del cavo, p = pressione agente sul contorno del cavo).
Essa sarà rappresentata dalla retta verticale
p limite,n = k = 2 c r tg (45 + f r / 2)
Dall'analisi contemporanea di tutte le c.c. tracciate è possibile definire il comportamento del fronte e della cavità cilindrica (collasso o stabilità con
adeguato grado di sicurezza) ed intervenire, se del caso, con un adeguato rivestimento.
