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Numerical analysis of traditionally excavated shallow tunnels
Full text linkLo scavo di gallerie rappresenta sicuramente una tra le sfide più impegnative che un ingegnere civile possa affrontare. Ciò è dovuto principalmente alla natura tridimensionale di questo problema di interazione terreno-struttura ma anche alle numerose incertezze che possono entrare in gioco nella progettazione.
Recentemente, le tecniche di calcolo numeriche, che permettono una più ampia comprensione del problema, hanno subito un notevole sviluppo, diventando una risorsa fondamentale per la progettazione di scavi in sotterraneo. Tuttavia, solo ingegneri con una buona preparazione numerica sono in grado di gestire la modellazione di problemi di interazione terreno-struttura così complessi. Inoltre, tali modelli richiedono una attenta calibrazione dei parametri e una costante validazione con dati di monitoraggio.
Lo scopo di questa tesi è quello di analizzare alcune delle principali problematiche legate alla progettazione di gallerie superficiali scavate in tradizionale. Il vantaggio principale dello scavo in traditionale rispetto a quello meccanizzato è legato alla maggiore flessibilità nella scelta dei rivestimenti e delle techniche di rinforzo del cavo e del fronte della galleria. Tuttavia, una maggiore flessibilità progettuale è necessariamente legata ad una profonda conoscenza del comportamento deformativo dell’ammasso, nonché ad un utilizzo consapevole delle tecniche modellazione numerica. Il presente lavoro è principalmente incentrato sulle seguenti tematiche riguardanti la progettazione di gallerie superficiali:
- la stabilità di fronti di scavo rinforzati e non rinforzati;
- l’applicabilità degli Eurocodici ad una progettazione condotta mediante tecniche di modellazione numerica;
- la calibrazione dei parametri del modello numerico e la sua validazione attraverso dati di monitoraggio
Finite element simulations of twin shallow tunnels
No full textUnlike for deep tunnels, prediction of displacements represents a key factor when analyzing tunnel excavation with low overburden, not only for defining the influence of the excavation on preexisting structures but also for providing a basis to put the observational method in place. The accurate assessment of the deformations induced by tunneling is strongly dependent on the choice of the appropriate constitutive model and on the parameter calibration against experimental data.
The case study presented in this paper deals with the construction works of a new highway in Southern Italy, including five twin tube shallow tunnels. Considering that two-dimensional analyses are usually not able to reproduce simultaneously all the aspects of the stress-strain response due to tunneling, three-dimensional finite element analyses were performed in order to compare the results of the numerical analysis with the monitoring data. The available database includes a wide range of displacement and deformation measurements
Numerical analyses of stability and deformation behavior of reinforced and unreinforced tunnel faces
No full textIn traditional tunneling, an analysis of the face stability is required to avoid failure mechanisms or excessive face extrusion. Face reinforcement can improve face stability and reduce deformations. In the present work a numerical study of both unreinforced and reinforced tunnel excavation faces by means of 3D FEM analyses is presented. The results are compared with those of the traditional limit equilibrium method and with an analytical solution based on previous numerical studies. It could be shown that the LEM may lead to non-conservative results. Finally, the deformation response is assessed and the benefits of face reinforcements are investigated
PRESTAZIONE SISMICA DI UN’OPERA MARITTIMA IN ACCORDO CON LE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI
No full textLa descrizione dell’approccio metodologico utilizzato per la valutazione delle prestazioni sismiche di un’opera marittima in una zona ad alta sismicità costituisce l’oggetto della presente comunicazione. Pur necessitando di alcune approssimazioni, i metodi di verifica che le norme europee esplicitano per i ponti e che la vigente norma nazionale riprende, in generale, per le strutture, risultano applicabili anche alle opere geotecniche, quali il molo foraneo in progetto a Tremestieri, in provincia di Messina
CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA DELLE ARGILLE GRIGIO-AZZURRE CALABRIANE
No full textLa presente nota costituisce un contributo di sintesi sulle proprietà geotecniche della formazione argillosa Calabriana presente nei pressi di Amendolara (CS) nota come formazione delle Argille marnose del Torrente Straface. La caratterizzazione geotecnica proposta deriva da un’ampia campagna di indagini in situ e in laboratorio sviluppata per la progettazione definitiva del Maxilotto DG41 della S.S. 106 Jonica. Considerando la quantità dei dati sperimentali disponibili, la ripetibilità dei valori ricavati per i parametri significativi anche con indagini diverse e il buon accordo con i dati di letteratura, ne risulta un quadro sperimentale particolarmente affidabile per la caratterizzazione geotecnica di questa formazione argillosa, utile sia a fini progettuali che di ricerca scientifica
COSTRUZIONE DI INFRASTRUTTURE STRADALI IN FORMAZIONI COMPLESSE: ESPERIENZE NELLA REALIZZAZIONE DELLA S.S. 106 JONICA
No full textNel corso della realizzazione di scavi per la costruzione di due tratte della nuova “Strada Statale Jonica 106” si sono evidenziate alcune situazioni di rilievo da un punto di vista geotecnico, che riflettono il comportamento tipico delle formazioni strutturalmente complesse della Calabria. L’analisi ha evidenziato tipologie di fenomeni gravitativi ricorrenti che possono essere individuati e anticipati con un piano di indagini adeguato e risolti adottando la giusta metodologia di intervento. Dalla disamina di alcuni esempi derivano indicazioni utili per contenere il rischio di fenomeni di instabilità in contesti geotecnici analoghi
Le indagini e il modello geotecnico come strumenti di prevenzione dai rischi in aree ad elevata complessità geologica
No full textNumerosi sono i rischi connessi alla costruzione delle grandi infrastrutture specie se collocate in contesti geologici e geotecnici complessi e se linearmente molto estese. Una serie di circostanze che attengono alla gestione del procedimento amministrativo che termina con la realizzazione dell’opera conducono ad un progetto che, con l’obiettivo di minimizzare i costi ed i tempi di costruzione, risulta spesso inadeguato alla complessità del contesto territoriale e talora implica l’adozione di costose varianti e ritardi di esecuzione. Le criticità non affrontate nelle fasi progettuali che precedono la stipula del contratto d’appalto si ripropongono poi nelle fasi progettuali successive e poi anche in fase di costruzione e devono essere gestite con importi economici ormai bloccati contrattualmente.
Il tema, ben noto anche a livello internazionale, va inquadrato nel campo della valutazione e gestione del rischio nella realizzazione delle opere pubbliche. Pertanto le riflessioni sono sviluppate non esclusivamente in termini ingegneristici, ma affrontano anche aspetti più strettamente economici e gestionali
RISPOSTA ALLO SCAVO DI DUE GALLERIE GEMELLE A SEZIONE ALLARGATA: IL CASO GERACE
No full textLa presente nota illustra il caso studio della galleria naturale Gerace, facente parte della S.S 106 Jonica. In particolare vengono esposti i punti salienti delle attività di caratterizzazione geotecnica, elaborazione dei dati di monitoraggio e modellazione numerica, svolte per fornire un’interpretazione coerente dei fenomeni deformativi osservati
Comparisons of Eurocodes design approaches for numerical analysis of shallow tunnels
Full text linkAlthough Eurocode 7 is not meant to be applied to the design of tunnels, the lack of standard codes explicitly focusing on tunneling leads to the situation that it is increasingly used in practice, at least for shallow tunnels in soil. However, there is no general agreement on which of the approaches defined in EC7 is the most suitable for the design of shallow tunnels, in particular when it comes to applying them in combination with numerical analyses. In this paper, the results of numerical calculations aimed at assessing ultimate limit state conditions of a shallow tunnel in soil are presented. The focus of the present work is firstly on the verification of the applicability of the Eurocodes in combination with numerical analyses and the comparison of different design approaches. Secondly, the consequences of the choice of a nonlinear material model for the shotcrete primary lining are discussed
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