La messa in sicurezza delle gallerie

La necessità di garantire la sicurezza della circolazione nelle gallerie stradali reca in sé una serie di criticità connesse al fatto che l’intervento deve essere inserito in un contesto più ampio: la rete stradale nel suo complesso.
Pertanto è necessario predisporre interventi che non pregiudichino la sicurezza della circolazione, evitando ad esempio, l’installazione simultanea di numerosi cantieri su arterie già fortemente congestionate propendendo invece per interventi mirati e ottimizzati in modo da minimizzare i disturbi al flusso del traffico.

L’approccio progettuale
L’esigenza di garantire condizioni di sicurezza in caso di incendio in galleria e la salvaguardia dei volumi di traffico dell’arteria stradale nel suo complesso ha innescato una sinergia tra due figure chiave del mondo delle costruzioni.
Da un lato i Progettisti attivi a ricercare soluzioni operative che consentano di ridurre al minimo le riduzioni del livello di servizio indotto dall’intervento, dall’altro le aziende produttrici sollecitate a proporre materiali e prodotti innovativi che consentano di individuare ed adottare nuove soluzioni progettuali.
Con questa chiave di lettura si deve leggere la logica operativa dell’adeguamento dei tunnel stradali eseguita connettendo al manufatto esistente una sottostruttura realizzata mediante messa in opera di elementi prefabbricati.
La criticità di questa soluzione progettuale risiede nel mutuo collegamento delle due strutture: esso infatti deve garantire oltre alla logica affidabilità della soluzione, una curabilità compatibile con i piani di manutenzione ordinaria del tunnel.

L’utilizzo di sistemi di fissaggio strutturale
L’ancoraggio strutturale fa parte delle nuove tecniche strettamente connesse al nuovo modo di interpretare l’approccio al mondo delle costruzioni.
Esso può essere realizzato mediante un ancoraggio meccanico o mediante un ancoraggio chimico.
Sono due i possibili meccanismi di funzionamento di un ancorante meccanico:
Espansione forzata
L’applicazione della coppia di serraggio induce una pressione ortogonale localizzata lungo la fascetta di espansione; tale azione, moltiplicata per il coefficiente di attrito delle superfici a contatto, è in grado di generare un’azione in grado di contrastare la trazione sull’ancorante. (Foto 1)
Espansione geometrica
La tenuta è realizzata dalla reazione di contrasto tra l’elemento di fissaggio ed il supporto.
L’installazione non induce tensioni nel materiale di supporto perché il meccanismo di tenuta è associato alla geometria e non all’attrito. (Foto 2 e 3)
L’ancoraggio chimico invece avviene per adesione e attrito combinati con l’accoppiamento geometrico della resina con le asperità della superficie del foro da una parte e per accoppiamento geometrico con il filetto della barra metallica dall’altra. (Foto 4)
L’esigenza di caricabilità e l’affidabilità riconosciuta spesso fanno propendere la scelta del Progettista verso la prescrizione di un ancoraggio chimico. In questo senso il Gruppo Fischer ha concentrato il suo know how nello sviluppo di resine chimiche che ottimizzassero le performance sia in termini di prestazione meccanica, sia in termini di durabilità e resistenza al fuoco.
Ci si è mossi dalla considerazione che le resine chimiche organiche (poliestere, vinilestere e epossidiche) se presentavano da un lato reattività molto elevata (che conferiva tempi di indurimento molto contenuti) e sistemi di iniezione pratici ed efficienti, dall’altro però subivano pesantemente l’influenza di temperature elevate e non presentavano adeguate garanzie in presenza di aggressioni chimiche.
Di contro il cemento Portland mostrava grossi limiti nella velocità di reazione e nelle modalità di posa, ma ottime qualità in termini di resistenza al fuoco e resistenza alle aggressioni chimiche.
Nei laboratori Fischer è stata messa a punto una nuova generazione di ancoranti chimici ibridi basati sulla combinazione sinergica della matrice organica con il legante inorganico per eccellenza, il cemento Portland.
Questi concetti hanno trovato loro concretizzazione nella Linea Blu Performance che si pone ai vertici della gamma ancoranti chimici professionali Fischer: si tratta di sistemi avanzati volti a risolvere criticità tipiche di situazioni progettuali in cui all’ancoraggio vengono richieste performance estreme sia a livello di caricabilità che a livello di curabilità della connessione.

L’applicazione in galleria
L’applicazione presentata si inquadra perfettamente nella logica d’intervento descritta precedentemente; si tratta della realizzazione di un canale fumi in volta della galleria di gallerie collegamento della S.S. 1 Aurelia con la S.S. 582 del colle del San Bernardo messo in opera sospendendo lastre in calcestruzzo alveolare precompresso con barre filettate ancorate nella calotta della galleria stessa mediante ancoranti chimici. (Foto 5)
Le criticità in gioco erano notevoli: la caricabilità richiesta imponeva il fissaggio di barre M30 in acciaio inox A4/50 ancorate per 280 mm in un foro di diametro 35mm; il fissaggio a soffitto richiedeva che la resina presentasse tixotropia tale da non fuoriuscire dal foro.
Oltre a questo l’ANAS e la Direzione Tecnica del Consorzio Villanova92Bis, richiedevano l’utilizzo di un prodotto qualificato e con resistenza a fuoco certificata; alla luce di queste richieste, la scelta dell’ancorante chimico è ricaduta sull’UPM44 che oltre ad essere il primo ancorante chimico ad aver ottenuto il Benestare Tecnico Europeo ed il Marchio CE che ne attesta l’idoneità per impieghi di tipo strutturale, gode della certificazione antifuoco; oltre a questo è disponibile in versione con tixotropia ottimizzata per fissaggi su fori di grosso diametro e applicazioni a soffitto. (Foto 6)
A livello preventivo si è discusso con i Progettisti per definire una profondità di posa che consentisse di salvaguardare la capacità di carico del sistema di fissaggio in presenza di spalling del calcestruzzo conseguente ad incendio; tale fenomeno consiste essenzialmente in un decremento di sezione resistente contestualmente al quale si innesca una riduzione della profondità di posa dell’ancorante che elide parte della sua capacità resistente.
Attraverso la valutazione della propagazione del danno all’interno del supporto è stato possibile definire la profondità di posa che garantisse la tenuta richiesta. (Foto 7 e 8)
A conclusione del lavoro, la Committenza ha richiesto una serie di prove funzionali volte a verificare l’idoneità dei fissaggi eseguiti.
Sono state eseguite una serie di prove di trazione in presenta dei Tecnici della Committenza svolte dal Servizio Tecnico Fischer.
Pur essendo la richiesta di caricabilità da garantire pari a 15000 kg, alcune barre sono state sollecitate con una trazione di 21500 kg senza manifestare alcun segno di cedimento. (Foto 9)

Conclusioni
L’utilizzo di ancoraggi strutturali consente oggi di intervenire sul costruito consentendo una gestione del cantiere che minimizza gli effetti negativi sul livello di servizio della via di comunicazione interessata dall’intervento.
L’utilizzo di ancoranti chimici ibridi consente di operare con prodotti affidabili ed efficaci in grado di garantire affidabilità della prestazione meccanica e durabilità della connessione anche in presenza di incendio.
Sarebbe auspicabile che anche a livello normativo si prendesse in considerazione la necessità di definire degli standard che consentano ai Progettisti strutturali di lavorare con strumenti consoni alla loro attività.

Per ulteriori informazioni sui sistemi di fissaggio Fischer
www.fischeritalia.it

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