Interazione sismica di gallerie metropolitane

Le aree urbane sono comunemente interessate da costruzioni in sotterraneo, tra cui gallerie, per l’uso del sottosuolo a fini di trasporto. Le gallerie urbane sono spesso realizzate in depositi sciolti e a profondità relativamente piccole, rispetto alle gallerie più profonde che attraversano aree montuose. In zona sismica il progetto deve considerare anche gli incrementi di sollecitazione che nascono nel rivestimento per effetto della propagazione delle onde sismiche. Generalmente il comportamento di una galleria sotto azioni sismiche viene studiato considerando separatamente il comportamento della sezione trasversale e in direzione longitudinale. Le sollecitazioni indotte dallo scuotimento sismico possono essere suddivise convenzionalmente in due aliquote: una “inerziale” e una “cinematica”. Le sollecitazioni inerziali nascono per effetto delle masse che costituiscono l’opera soggetta alle accelerazioni sismiche. Le sollecitazioni di tipo cinematico si sviluppano invece perché la struttura, che ha una rigidezza diversa dal terreno circostante, tende a opporsi al moto oscillatorio di quest’ultimo. Stante la trascurabile inerzia degli elementi strutturali di una galleria rispetto al terreno circostante, gli effetti delle forze d’inerzia possono essere trascurati ai fini della valutazione della risposta sismica della galleria, al contrario dell’interazione cinematica, che invece dovrebbe essere portata in conto nelle analisi. Nella pratica l’attenzione della progettazione sismica è posta sulla valutazione delle deformazioni indotte dal moto sismico nel terreno e sulla interazione (cinematica) con la struttura, con il fine di valutare le variazioni di sollecitazione nella sezione strutturale. Incrementi di sollecitazione flessionale possono infatti comportare un danneggiamento della galleria durante lo scuotimento sismico. Nel caso di gallerie segmentate assumono particolare interesse anche le rotazioni relative in corrispondenza dei giunti, dal momento che la dislocazione delle guarnizioni di tenuta idraulica potrebbe compromettere la funzionalità della galleria, specialmente nel caso in cui l'opera sia sotto il livello della falda idrica in terreni di media-alta permeabilità. In tali situazioni, l'apertura permanente del giunto dopo un sisma potrebbe anche condurre al raggiungimento di una condizione non compatibile con la stabilità o l’operatività della galleria. Nella presente nota, dopo aver richiamato i metodi di calcolo usualmente adoperati nella progettazione di nuove gallerie, nonché le possibili metodologie di valutazione della vulnerabilità sismica di gallerie esistenti, si evidenzieranno alcuni aspetti peculiari relativi al comportamento delle gallerie segmentate.