Infrastrutture Viarie in Sotterraneo - Progetto

Università degli Studi di Trieste

Facoltà di Ingegneria CDLS in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi di Trasporto

Corso di Infrastrutture Viarie in Sotterraneo Prof. Crisman

Riccardo Gatti Matricola n. 88600013 e‐mail: [email protected] a.a. 2008/2009

Progetto di una

GALLERIA AUTOSTRADALE

Riccardo Gatti N. Matricola 88600013

i

Indice Verifica della sezione pag. 1 Galleria a cielo aperto pag. 5 Galleria a foro cieco pag. 10 Impianto di ventilazione pag. 20 Appendici Appendice A – Rilievo del fronte di scavo pag. 24


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Introduzione La presente relazione ha lo scopo di illustrare i passi eseguiti per redigere un progetto per la realizzazione di una galleria stradale. Tale progetto prende in considerazione anche tutte le disposizioni attualmente vigenti in merito alla sicurezza.

Verifica della sezione Caratteristiche della strada: - Autostrada extraurbana (categoria A) composta da due corsie di marcia e la corsia d’emergenza; - Lunghezza: 2500m; - Velocità di progetto massima: 140km/h; - Velocità di progetto minima: 90km/h. La sezione tipo è la seguente (quote in metri):

Si verifica che essa sia compatibile con la sezione autostradale e nel caso di galleria in curva con raggio 1000m. Per calcolare la larghezza della piattaforma si fa riferimento ai moduli di corsie e banchine imposti dal DM 05.11.2001 “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade”. Lo schema organizzativo della piattaforma stradale per autostrada extraurbane è il seguente:


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Nel caso in esame si considera solamente metà piattaforma perché si ipotizza una galleria monodirezionale, quindi la larghezza totale delle corsie risulta 7,50m, la banchina di destra 3,00m e quella di sinistra 0,70m. Per quanto riguarda gli ingombri verticali, il DM 05.11.2001 richiede un franco di 5,00m al di sopra delle corsie e 4,80m al di sopra delle banchine.

Il decreto richiede inoltre che per gallerie di lunghezza superiore a 1000m siano previste piazzole di dimensioni minime 45x3m con interdistanza di 600m per ogni senso di marcia. Infine per gallerie a doppio fornice devono essere previsti collegamenti pedonali ogni 300m e collegamenti per il passaggio di veicoli di soccorso o di servizio ogni 900m. Sono invece rinviati ad apposita normativa specifica tutti gli apprestamenti ulteriori di sicurezza attiva e passiva (illuminazione, ventilazione, sorveglianza, impianto antincendio, uscite di emergenza, cavedii di servizio,…). Ipotizzando che la galleria sia realizzata con una curva di raggio 1000m, è necessario calcolare la velocità massima che l’utente potrà mantenere all’interno della galleria che permetta la verifica della distanza di visibilità per l’arresto. Il DM 05.11.2001 fornisce un grafico in cui è possibile dedurre la distanza di visibilità per l’arresto in funzione della velocità e della pendenza longitudinale. Considerando una massima pendenza longitudinale pari a ‐2,5% si ottengono i seguenti valori di visibilità:


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Velocità [km/h]

Distanza di visibilità [m]

140 240 130 215 120 180 110 160 100 135 90 120 80 95

Per ottenere i raggi minimi della curva in funzione delle distanze di visibilità si utilizza la seguente formula:

8 ·

con n = distanza tra l’asse della corsia e il margine interno della corsia d’emergenza (si ipotizza la presenza di un

mezzo pesante fermo nella corsia d’emergenza): n = 1,875 + 0,401 = 2,275m

Velocità [km/h]

Distanza di visibilità [m]

Raggio della curva [m]

Verifica

140 240 3164,84 F 130 215 2539,84 F 120 180 1780,22 F 110 160 1406,59 F 100 135 998,37 V 90 120 791,21 V 80 95 495,88 V

Dunque la velocità massima sarà 100km/h. Ne segue una pendenza trasversale in curva pari a 4,25%, ricavata dal diagramma fornito dal DM.

1 Ottenuto sottraendo al modulo della banchina la larghezza massima prevista per i veicoli = 2,60m (veicoli per trasporto di merci deperibili in regime di temperatura controllata, ATP).


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Verifica degli ingombri in rettifilo e in curva (pendenza trasversale del 4,25% richiesta per curve di raggio 1000m con velocità di progetto di 100km/h):


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Galleria a cielo aperto Per calcolare le sollecitazioni a cui è sottoposta la galleria si è utilizzato il programma SAP2000 v.12.0. Il modello inserito in SAP è composto da: ‐ aste numerate 201‐213 e 222‐233 di sezione 1,00x1,00m, con le caratteristiche del terreno; ‐ aste dell’arco di sezione 0,90x1,00m; ‐ aste del piedritto di sezione 1,00x1,00m.

Per quanto riguarda i carichi si sono considerati i seguenti dati a disposizione:

Ricoprimento R 5 m Peso specifico γ 18 kN/m3 Carico verticale σv = R ∙ γ 90 kN/m2 Coefficiente carichi orizzontali Ka 0,5Carico orizzontale σh = σv ∙ Ka 45 kN/m2 Modulo della molla Kmolla 1500 kN/m


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Le travi risultano quindi caricate in questo modo:

Trave σv σh

Traveσv σh

kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2

1 90,0 45,0 22 90,0 45,0 2 90,0 45,0 23 90,0 45,0 3 90,0 45,0 24 90,0 45,0 4 117,0 58,5 25 117,0 58,5 5 129,6 64,8 26 129,6 64,8 6 147,6 73,8 27 147,6 73,8 7 165,6 82,8 28 165,6 82,8 8 183,6 91,8 29 183,6 91,8 9 212,4 106,2 30 212,4 106,2 10 234,0 117,0 31 234,0 117,0 11 255,6 127,8 32 255,6 127,8 12 279,0 139,5 33 279,0 139,5

PRIMO CASO: CERNIERA CEDEVOLE In prima analisi si è ipotizzato di avere appoggi cedevoli come vincoli dei piedritti, di considerare tutte le aste che rappresentano la reazione del terreno (lunghezza 1m) e vincolate con molle di modulo Kmolla. Le sollecitazioni risultanti dall’analisi col SAP sono state:

Sforzo normale Momento flettente

Elemento N Mf e

[kN] [kN∙m] [m] 1 ‐182,35 189,95 ‐1,04 2 ‐196,01 174,47 ‐0,89 3 ‐221,13 130,52 ‐0,59 4 ‐253,89 66,35 ‐0,26 5 ‐290,93 ‐7,03 0,02 6 ‐330,48 ‐81,98 0,25 7 ‐372,32 ‐147,34 0,40 8 ‐416,67 ‐193,09 0,46


7

9 ‐462,01 ‐206,01 0,45 10 ‐504,89 168,09 ‐0,33 11 ‐562,50 ‐59,79 0,11 12 ‐615,29 ‐24,09 0,04 12 ‐615,29 0,00 0,00

SECONDO CASO: INCASTRO CEDEVOLE Gli appoggi cedevoli che vincolavano i piedritti sono stati sostituiti da incastri cedevoli. Le sollecitazioni risultanti dall’analisi col SAP sono state:


Elemento N Mf e

[kN] [kN∙m] [m] 1 184,71 ‐168,20 ‐0,91 2 198,28 ‐153,08 ‐0,77 3 223,38 ‐110,17 ‐0,49 4 256,43 ‐47,71 ‐0,19 5 294,25 23,00 0,08 6 334,98 93,45 0,28 7 377,88 150,89 0,40 8 422,33 182,68 0,43 9 465,68 172,61 0,37 10 503,80 ‐100,38 ‐0,20 11 564,78 ‐54,71 ‐0,10 12 618,04 ‐149,72 ‐0,24 12 618,04 ‐241,55 ‐0,39

TERZO CASO: INCASTRO CEDEVOLE CONSIDERENDO SOLO LE ASTE COMPRESSE Rispetto al caso precedente l’unica variazione è quella di non aver considerato tutte le aste che rappresentano la reazione del terreno ma solamente quelle che risultavano compresse nell’analisi precedente.


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Le sollecitazioni risultanti dall’analisi col SAP sono state:


Elemento N Mf e

[kN] [kN∙m] [m] 1 ‐136,64 230,13 ‐1,68 2 ‐151,77 209,43 ‐1,38 3 ‐181,07 149,91 ‐0,83 4 ‐222,05 61,20 ‐0,28 5 ‐271,35 ‐41,30 0,15 6 ‐325,16 ‐142,14 0,44 7 ‐379,03 ‐217,64 0,57 8 ‐428,42 ‐245,26 0,57 9 ‐466,26 ‐201,90 0,43 10 ‐500,80 102,81 ‐0,21 11 ‐562,68 73,94 ‐0,13 12 ‐615,51 188,51 ‐0,31 12 ‐615,51 299,14 ‐0,49

Per dimensionare le armature della sezione tipo, si sono considerate 2 coppie N‐Mf delle tre analisi precedenti, una in corrispondenza di Nmax e una in corrispondenza di Mf,max, esse sono:

Sezione Caso Elemento N Mf

[kN] [kN∙m]

A 3 12 ‐615,51 299,14 B 2 12 618,04 ‐241,55

Per verificare lo spessore della struttura e dimensionare le armature si è utilizzato il programma VCASLU (scaricabile gratuitamente all’indirizzo: http://dicata.ing.unibs.it/gelfi/software/programmi_studenti.html) realizzato dal professor Piero Gelfi dell’Università degli Studi di Brescia. Calcoli e verifiche sono stati condotti con riferimento alle nuove Norme Tecniche sulle Costruzioni (NTC2008). Si sono utilizzati per le sezioni: - Calcestruzzo: classe di resistenza: Rck 30 - Acciaio: barre FeB44k, tensione di snervamento 255N/mm²


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Si è considerato di predisporre l’armatura in modo simmetrico:

SezioneN Mf Armatura superiore Armatura inferiore

[kN] [kN∙m] N° barre Φ N° barre Φ A ‐615,51 299,14 8 18 8 18 B 618,04 ‐241,55 8 18 8 18


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Galleria a foro cieco Il tratto di imbocco della galleria, data la modesta altezza del ricoprimento sulla sommità della cavità, si è inteso totalmente plasticizzato e dunque gravante sul rivestimento definitivo dello scavo, costituito dalla struttura portante ad arco dimensionata con il SAP2000. Invece per il tratto di galleria realizzato a foro cieco, l’altezza dell’ammasso sovrastante è pari a 90m e quindi non si può ipotizzare la totale decompressione dell’ammasso. Bisogna valutare l’effetto dello scavo nei confronti dello stato tensionale e deformativo all’interno dell’ammasso. Tale analisi , per scavi di forma non circolare, può essere condotta con rapidità di calcolo con l’ausilio del metodo numerico agli elementi finiti, implementato dal programma PHASE2 v.6.0 della Rocscience. A monte delle operazioni di calcolo svolte dal software, vi è una fase di modellazione del sito oggetto di scavo, sulla base delle indicazioni; a valle vi è invece una fase interpretativa dei risultati del calcolo numerico, che fa uso di opportune rappresentazioni grafiche generate dal software. Questo schema concettuale è quello che si seguirà nell’uso del PHASE2 caratterizzato, coerentemente con l’ottica esposta, dai seguenti tre moduli: - Modeller: modellazione dello scavo, del sito interessato dallo scavo, del sostegno di prima fase e del tempo

di applicazione del sostegno; - Compute: calcolo del modello con il metodo agli elementi finiti; - Interpreter: analisi, con il supporto di grafici, dei risultati del calcolo numerico con possibilità di editing di

reports relativi ai calcoli svolti. Sezione normale della galleria FASE “MODELLER” - Dal file CAD relativo alla sezione normale della galleria, si ricava il modello da importare nel PHASE2

mediante l’inviluppo della sezione stessa, tenendo conto dello scavo che effettivamente si ritiene necessario per realizzare la forma e la dimensioni previste per la sezione della galleria.

- Si immettono nel foglio del PHASE2 le coordinate dei punti che individuano la forma dello scavo; le coordinate possono essere indicate sullo schermo utilizzando gli snap del programma, oppure possono essere immesse dalla riga di comando.

- Dalla barra degli strumenti del programma si seleziona: o BOUNDARIES – Add external : si inserisce la parte di ammasso circostante lo scavo e perturbato dallo

stesso. Digitando “t” nella riga di comando compare il box di dialogo sotto indicato in cui inserire le coordinate dei vertici:


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o MESH ‐ Setup: si imposta la mesh per l’applicazione del metodo degli elementi finiti, usando elementi triangolari a tre nodi e ponendo come numero di nodi sul contorno 90:

MESH – discretize : viene realizzata la mesh a triangoli equilateri.

o LOADING – Field stress : si assegna lo stato tensionale dell’ammasso in sito. Nel nostro caso il campo di forze è di tipo costante, con tensione principale verticale σ1 pari a: 18 kN/m3 ∙ 90 m = 1620 kN\m2 = 1,62 MPa. Si osservi che σ1 di default è quella orizzontale, bisogna ruotare l’elemento di 90 gradi per ottenere la situazione idrostatica.

A questo punto si definiscono le proprietà meccaniche dell’ammasso roccioso, il quale deve essere schematizzato inizialmente come un materiale elastico.

o PROPERTIES – Define materials : si assegnano all’ammasso le caratteristiche geo‐meccaniche ricavate

dal rilievo del fronte di scavo (Appendice A) e con l’utilizzo del software Roclab.


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PROPERTIES – Assign properties : si seleziona Excavate, si clicca all’interno della sezione, e così viene cancellata la parte di roccia che si intenderà scavare.

La fase “Modeller” è conclusa. Abbiamo realizzato lo scavo della sezione normale e ne abbiamo creato il modello agli elementi finiti, nell’ipotesi di materiale elastico e con le proprietà ricavate dall’analisi al Roclab.

FASE “COMPUTE” Lanciata tramite l’icona posta sulla barra degli strumenti del programma.

FASE “INTERPRETER” Lanciata cliccando sull’icona apposita. Ora è possibile indagare, in tutta la porzione di ammasso interessata dallo scavo e con il grado di approfondimento desiderato, i vari aspetti che possono interessare nell’analisi tenso‐deformativa. ANALISI ELASTICA È sicuramente interessante analizzare l’andamento del fattore di sicurezza intorno allo scavo: più estese sono le zone dove il fattore di sicurezza è inferiore a 1, tanto più sarà avanzata la plasticizzazione della roccia attorno alla cavità. In figura è riportata la grafica rappresentante l’andamento del fattore di sicurezza attorno allo scavo.


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Si osserva che sulle pareti sono presenti porzioni di roccia plasticizzate, sarà dunque necessario prevedere opere di sostegno impegnative per garantire durante l’esecuzione e l’esercizio la stabilità e il contenimento delle deformazioni. Il software permette anche di valutare l’entità delle deformazioni del contorno dello scavo fornendo, in scala opportuna, la deformata dello scavo:


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ANALISI PLASTICA Si passa ora ad analizzare l’effetto dello scavo nell’ipotesi più realistica di materiale roccioso in condizioni di plasticità e, in particolare, si ipotizza un legame elasto‐plastico perfetto ossia con valori residui dei parametri di resistenza identici ai valori di picco (m=mr=mp e s=sr=sp adottando il criterio di Hoek‐Brown). In figura sono presentati l’andamento del fattore di sicurezza intorno allo scavo e la deformata al contorno dello scavo. Analizzando i risultati si osserva che il fattore di sicurezza è ovunque superiore a 1, come ci si aspettava avendo ipotizzato il materiale plastico.

È possibile visualizzare anche i punti dell’ammasso che hanno superato la fase di resistenza residua e che dunque non accettano più carichi (Yielded Elements). In figura è rappresentato anche l’andamento degli spostamenti totali dei punti dell’ammasso. Interrogando il programma, si ottiene che il massimo spostamento sul contorno dello scavo vale 2,22∙10‐2m; dunque una deformazione massima dell’ordine del centimetro. L’obiettivo progettuale non è quello di eliminare i punti sovraccaricati, in quanto essi comunque saranno presenti, si cercherà invece di contenerne il numero, ossia di regimare le deformazioni a bordo scavo e di mettere in sicurezza lo stesso durante i lavori per evitare il distacco di pezzi dalle pareti e dalla calotta.


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SOSTEGNO DI PRIMA FASE Sì è considerato di realizzare un sostegno di prima fase utilizzando spritz beton di spessore 25cm. Per fare ciò è necessario però fare un passo indietro e tornare alla fase “Modeller” in cui inserire il rivestimento di prima fase impostandone anche il momento di applicazione: questo aspetto, trattato con rigore matematico nel metodo delle linee caratteristiche, relativamente però al caso semplice di scavo circolare, può essere inserito tra i dati del calcolo numerico del modello. Si impone usualmente che l’applicazione dei sostegni di prima fase sul bordo dello scavo intervenga quando sia avvenuto il 30% della deformazione che si avrebbe nel caso di scavo non sostenuto (con l’ammasso roccioso ipotizzato a comportamento elasto‐plastico perfetto). La procedura da seguire al PHASE2 è la seguente: o ANALYSIS – Project settings ‐: si imposta il numero di stage pari a due.


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o LOADING – Load split : si attiva il pulsante “Enable Load Split”. Per lo stage 1 si impone il valore 0,30, per lo stage 2 si impone il valore 0,70. In tal modo si intende che i supporti sono posti sul fronte scavo quando è già avvenuto il 30% della deformazione totale.

Nella schermata del programma, nell’angolo in basso a sinistra, si trovano le caselle stage 1 (in cui lo scavo non sostenuto si deforma in campo plastico) e stage 2, in quest’ultimo si inserisce lo strato di spritz beton e se ne assegnano le proprietà. o SUPPORT – Add Liner: permette di definire se aggiungere un unico strato di spritz beton oppure, spuntando

la voce “Composite”, coppie di strati di spritz beton applicati l’uno sull’altro;

o PROPERTIES – Define Liners: si definiscono le proprietà del materiale, si considera uno spessore di 25cm,

modulo di Young E = 36870MPa e ν = 0,2;


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o PROPERTIES – Assign Properties : nel menù a discesa inferiore si seleziona la voce “Spritz‐Beton” e si seleziona l’area in cui si desidera assegnare quelle proprietà, tasto “Invio” per terminare.

In seguito alla realizzazione del sostegno di prima fase si osserva: o L’aumento del carico porta ad un aumento dello spostamento massimo alla base dello scavo, ciò implica la

progettazione di un sostegno anche per la parte inferiore (arco rovescio); o L’aumento del numero di elementi “overstressed” nell’ammasso non preoccupa perché la loro entità

numerica non è considerevole, e comunque l’aspetto da tenere sotto controllo sono le deformazioni, ampiamente contenute entro limiti accettabili;

o Sulle pareti e in calotta le deformazioni sono contenute. SOSTEGNO DI SECONDA FASE Sì è considerato di realizzare un sostegno definitivo utilizzando un arco in calcestruzzo di spessore 1m completato da un arco rovescio di uguale spessore. Per fare ciò è necessario però fare un passo indietro e tornare alla fase “Modeller” in cui inserire il rivestimento definitivo impostandone anche il momento di applicazione come visto per il rivestimento di prima fase. Si realizzano quindi altri 3 stage: uno per considerare il momento in cui si realizza lo scavo dell’arco rovescio, uno quando viene realizzato il rivestimento definitivo ed uno per considerare il momento finale con “split factor“ nullo. La situazione finale ottenuta è la seguente:


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In seguito alla realizzazione del sostegno definitivo si osserva che: o L’introduzione dell’arco rovescio ha portato ad una riduzione dello spostamento massimo alla base dello

scavo; o L’aumento del numero di elementi “overstressed” nell’ammasso non preoccupa perché la loro entità

numerica non è considerevole, e comunque l’aspetto da tenere sotto controllo sono le deformazioni, ampiamente contenute entro limiti accettabili;

o Sulle pareti e in calotta le deformazioni sono contenute. METODI EMPIRICI Per ottenere una conferma della bontà delle conclusioni a cui si è giunti, si considera la progettazione dei sostegni adoperando i metodi empirici, che si basano sulla classificazione degli ammassi. Adoperando il metodo empirico basato sulla classifica di Beniawski per un ammasso di classe III (RMR=41‐60), si ottengono le seguenti indicazioni progettuali: - scavo parzializzato, perforando prima in calotta e poi nel resto del fronte, avanzando da 1,5 a 3m ad ogni

esplosione; - inizio dell’installazione del sostegno di prima fase subito dopo l’esplosione, e completamento dello stesso

entro un avanzamento di 10m dall’apertura del fronte; - bulloni2 sistematicamente disposti ad interasse di 2m in testa e pareti, con lunghezza di 4m; - strato di spritz beton di 50‐100mm in calotta e di 30mm sulle pareti. La classifica considera scavi a forma di ferro di cavallo con una larghezza di 10m, realizzati con la tecnica dell’esplosivo in ammassi rocciosi con sollecitazione verticale minore di 25MPa (situazioni simili a quelle in esame).

2 Nel caso in esame non sono stati ipotizzati elementi di rinforzo di questo tipo.


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Adoperando il metodo empirico di Barton, è necessario innanzitutto calcolare il valore di Q:

1,95 per un valore di Q prossimo a 2, adottando ESR = 1 e dunque con la dimensione equivalente De= larghezza effettiva/ESR = 11,3 m, si ottengono le seguenti indicazioni progettuali: - spritz beton con fibre di rinforzo, in spessore variabile in 50‐100 mm; - bulloni di lunghezza di circa 3m , ad interasse di circa 2m.


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Impianto di ventilazione DATI DI PARTENZA: - Lunghezza galleria = 2500m; - Galleria autostradale, composta da due corsie di marcia e la corsia d’emergenza (non influente ai fini dei

calcoli dell’impianto di ventilazione); - Velocità = 60Km/h; - Traffico orario (espresso in veicoli equivalenti/ora) = 1800 per corsia; - Percentuale dei veicoli pesanti sul totale dei veicoli effettivi = 25%. COMPOSIZIONE DEL TRAFFICO Il traffico veicolare totale si ottiene attraverso la formula di seguito riportata, indicando con Tveicoli traffico effettivo espresso in veicoli/ora; Tveicoli eq. traffico in veicoli equivalenti/ora (3600); P percentuale dei veicoli pesanti (25%); feq. fattore di equivalenza per i veicoli pesanti (2).

. · 1100 100

· .

ne segue quindi Tveicoli = 2880 veicoli/h In base alla percentuale dei veicoli pesanti è possibile ricavare i volumi di traffico di veicoli pesanti e leggeri:

. · 2880 · 0,25 720 veicoli/h

. · 1 2880 · 0,75 2160 veicoli/h EMISSIONI DI INQUINANTI Non essendo nota la composizione del traffico intesa come ripartizione tra veicoli a benzina e diesel, e nemmeno gli anni d’immatricolazione dei veicoli in circolazione, si considera come riferimento la tabella dei valori delle emissioni di automobili ed autocarri (10 t) con velocità 60km/h e pendenza longitudinale nulla, proposte dal Centre d’Etudes des Tunnels (CETU, Francia). I valori, riferiti all’anno 2010, sono riportati nella tabella seguente:

Composizione Traffico CO NOx Fumi

[m3/veic∙h] [m3/veic∙h] [m2/veic∙h] veicoli leggeri (AC+AS) 37,5 10 10 veicoli pesanti (AC) 120 188 78

La capacità della galleria in esame si ottiene come:

3600/60 60⁄ veicoli/km


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Considerando una distribuzione uniforme dei veicoli lungo tutta la lunghezza della galleria, si ha:

· 60 · 2,5 150 veicoli Moltiplicando i valori di riferimento per la capacità della galleria si ottengono le emissioni globali dei veicoli:


[m3/h] [m3/h] [m2/h] veicoli leggeri (AC+AS) 5625 1500 1500 veicoli pesanti (AC) 18000 28200 11700

CALCOLO DELLE EMISSIONI DELLE SINGOLE SOSTANZE INQUINANTI A) Veicoli leggeri La Permanent International Association of Road Congress (PIARC) propone, per il calcolo delle emissioni di monossido di carbonio (CO), ossidi di azoto (NOx) e fumi la seguente espressione:

, · · · con Q x emissione di inquinante x (CO, NOx, fumi) per i veicoli AS (Benzina) e AC (Diesel); qx(v,i) emissione base di inquinante x; fh fattore di correzione legato all’altitudine; fCS fattore che tiene conto della partenza a freddo (cold start) dei veicoli; fM fattore che dipende dall’età dei veicoli dotati di marmitta catalitica. Nel caso in esame si sono assunti i seguenti valori: fh = 1 (fino a 700 m sopra il livello del mare); fCS = 1 (galleria extraurbana); fM = 1,2 (considerando che le emissioni di CO e NOx aumentano del 60‐75% ogni 100000km). B) Veicoli pesanti Per le emissioni dei veicoli commerciali e bus con motori AC (Diesel), la PIARC prevede invece:

, · · · con Q x emissione di inquinante x (CO, NOx, fumi) per i veicoli AS (Benzina) e AC (Diesel); qx(v,i) emissione base di inquinante x; fh fattore di correzione legato all’altitudine; fm fattore che tiene conto della massa del veicolo; fe fattore che del fatto che le emissioni base sono state stimate con riferimento alle direttive pre ‐EURO. Nel caso in esame si sono assunti i seguenti valori: fh = 1 (fino a 700 m sopra il livello del mare); fe = 1 (già considerato nella tabella PIARC delle emissioni francesi); fm = 2,3 (fattore fm stimato per veicoli di massa 20 e 30t).


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Si ottiene dunque:


[m3/h] [m3/h] [m2/h] veicoli leggeri (AC+AS) 6750 1800 1800 veicoli pesanti (AC) 41400 64860 26910

Totale 48150 66660 28710 I limiti imposti dalla normativa sono i seguenti:

COlim NOx,lim Fumilim [ppm] [ppm] [m‐1] 70 30 5∙10‐3

CALCOLO DEL FABBISOGNO D’ARIA FRESCA Si utilizza la seguente formula:

13600

· , · · … · · ·10

con Qaria fabbisogno d’aria fresca necessario per garantire in galleria una concentrazione massima del generico

inquinante x pari a Camm [m3/s];

qi(v,i) emissione base; di inquinante x; fi generico fattore di correzione per tener conto delle diverse situazioni previste; T traffico orario [veicoli /ora]; V velocità media della corrente veicolare [km/h]; L lunghezza della galleria [km]; Camm concentrazione ammissibile della generica sostanza inquinante [ppm]; Camb concentrazione della generica sostanza inquinante dell’ambiente [ppm]. Nel caso di verifica riguardante le emissioni di fumi, la formula diventa:

13600

· , · · … · · ·10

con qfumi(v,i)produzione di fumi dei veicoli leggeri e commerciali diesel; Kamm coefficiente di estinzione ammissibile [m‐1]; Kamb coefficiente di estinzione dell’aria dell’ambiente esterna alla galleria [m‐1]; Nel progetto si ipotizza che l’aria dell’ambiente esterno alla galleria sia pulita, quindi Camb=Kamb=0. Si sono ottenuti i seguenti valori:

Inquinante Qaria CO 191071 m3/s NOx 617222 m3/s Fumi 239250 m3/s


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La maggiore portata d’aria fresca risulta quindi essere quella legata al NOx. Per il progetto non viene però considerata (porterebbe a velocità di circolazione dell’aria maggiori di 9m/s). L’impianto di ventilazione verrà dunque progettato in base al valore del fabbisogno di aria fresca di 239250 m3/s. SISTEMA DI VENTILAZIONE LONGITUDINALE Si utilizza la seguente equazione:

·2· · ·

· Ω·12· · ∆ ∆

L’incognita è la spinta F del ventilatore, che serve a garantire una velocità dell’aria sufficiente w nelle peggiori condizioni di traffico. Considerando i seguenti valori: ρ = 1,29 densità dell'aria; α = 0,6 resistenza localizzata in ingresso; β = 1 resistenza localizzata in uscita; λ = 0,025 coefficiente di scabrezza per le gallerie rifinite in cemento grezzo; L = 2,5km lunghezza galleria; Dh = 7,34m diametro idraulico ( 4 · ⁄ ); ε=1 perché vi > wa; Cx=0,4 per i veicoli leggeri; Cx = 1 per i veicoli pesanti; Ω =2mq per i veicoli leggeri; Ω =5mq per i veicoli pesanti vi = 16,67m/s velocità dei veicoli in galleria (60km/h); w = 3,67m/s velocità dell’aria ventilata ( ⁄ ), si considererà w = 4m/s. Considerando una velocità dell’aria pari a 4 m/s, la forza F dei ventilatori è pari a 13,55MPa, necessari a garantire aria salubre, dissipare i fumi degli incendi e contrastare il vento.


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Appendice A – Rilievo del fronte di scavo


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Infrastrutture Viarie in Sotterraneo - Progetto