Gallerie in zona sismica

Durante un evento sismico, una struttura lineare come la galleria sviluppa un complesso meccanismo di interazione tridimensionale con una porzione di terreno al contatto da cui deriva una ridistribuzione degli sforzi interni al rivestimento con conseguenti incrementi delle sollecitazioni. Questi ultimi dipendono, da una parte, dalle condizioni iniziali di rigidezza relativa terreno-struttura, dalle condizioni di interfaccia e dallo stato tenso-deformativo iniziale, dall'altra dalla tecnologia del rivestimento, la geometria del tracciato e del sottosuolo, e dalle condizioni dinamiche sollecitanti la struttura. In alcuni casi il problema può essere ben definito e studiato in condizioni piane con approcci semplificati (soluzioni analitiche, analisi pseudo statiche e dinamiche semplificate) o avanzati (analisi numeriche accoppiate); in altri casi in cui il problema è marcatamente tridimensionale, gli approcci bidimensionali non sono in grado di formulare correttamente il problema prevedendone soluzioni errate. Partendo dai risultati di prove sperimentali condotte in centrifuga presso lo Schofield Centre dell'Università di Cambridge (UK), è stato calibrato un modello numerico 3D di una galleria in grado di riprodurre il comportamento osservato sperimentalmente. Il modello è stato utilizzato come benchmark numerico per indagare l'effetto del processo di scavo e l'effetto della presenza dei giunti longitudinali e trasversali nel rivestimento tipico di uno scavo meccanizzato. Sulla base dei risultati ottenuti, viene individuata come possibile fragilità dei rivestimenti segmentati di gallerie l'apertura del giunto proposto come parametro di danno per la definizione di curve di fragilità per questa particolare tipologia strutturale. Viene studiato inoltre l'effetto dell'asincronismo del moto sismico sulla risposta dinamica del terreno e della galleria, discutendo i risultati ottenuti da un modello numerico 3D agli elementi finiti opportunamente calibrato. L'asincronismo aumenta l'incremento dinamico delle caratteristiche della sollecitazione nella sezione trasversale e da luogo a sforzo normale lungo l'asse della galleria, momento flettente nel piano orizzontale e sforzo di taglio perpendicolare all'asse, che sono invece nulli nel caso di moto sincrono.