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Tecnologia delle casseforme per gallerie

Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge: un esempio di applicazione delle tecnologie di casseforme per la costruzione di tunnel e gallerie

La costruzione di tunnel e gallerie è un settore in forte espansione in tutto il mondo. Questa crescita è riconducibile sia al notevole aumento del trasporto privato sia all’incremento esponenziale di produttori di merci e materie prime che mirano a raggiungere i quattro angoli del globo nel minor tempo possibile.

 

L’ingegneria dei trasporti acquisisce sempre più importanza. Se si osservano i dati statistici relativi alla costruzione di tunnel e gallerie dagli anni Sessanta ad oggi, è facile individuare una corrispondenza tra la curva di crescita di questo settore e l’aumento del traffico nel corso dei decenni. “Di più, più veloce, più lontano!” è la continua richiesta del mercato, a cui corrisponde la richiesta di infrastrutture che facciano risparmiare tempo e denaro, che siano sicure e per lo più libere da ostacoli.


Accelerazione, decentramento e delocalizzazione

Oggi, il principio ispiratore della progettazione di opere infrastrutturali è la possibilità di spostarsi dal punto A al punto B nel minor tempo possibile, in modo sicuro e senza interruzioni. Questo vale sia per le aree rurali che per le città e gli spazi metropolitani congestionati dal traffico. I flussi di traffico si concentrano sulle rotte transnazionali a lunga percorrenza, con l’obiettivo di collegare vaste aree economiche a livello globale.

In questo contesto, tunnel e ponti sono i componenti più importanti delle reti viarie, poiché permettono di attraversare le montagne, scavalcare le acque, ridurre le distanze, evitare lunghe deviazioni, appianare i dislivelli ed eliminare gli incroci. Contemporaneamente, i tunnel di incanalamento del traffico proteggono le persone e la natura dal rumore e dall’inquinamento.


PERI, specialisti a tutto campo

Parallelamente allo sviluppo della costruzione di tunnel e gallerie si sono create nuove figure di tecnici specializzati a tutti i livelli progettuali ed esecutivi, che permettono di completare con successo progetti di grande portata, ricorrendo a tipologie costruttive già sperimentate e collaudate, a reti di informazioni e ad apposite strutture organizzative.

La complessità della progettazione di tunnel e gallerie viene affrontata da team composti generalmente da geologi, geodeti, specialisti dei lavori di sterro, delle fondazioni e della costruzione di strade, ingegneri gestionali, tecnici del calcestruzzo e progettisti esperti di sicurezza dei trasporti e operativa. Tra tutti gli specialisti del settore, il gruppo PERI ha conquistato a livello internazionale la fama di partner affidabile, grazie ai suoi sistemi di casseforme e impalcature. E questo vale per tutte le fasi progettuali, dalla pianificazione al completamento dei lavori.


Principi base e obiettivi della costruzione di gallerie

Il supporto della tecnologia del calcestruzzo

L’impiego del calcestruzzo ha portato a una definizione generale delle principali tipologie costruttive di tunnel e gallerie. Sono nati così metodi, via via sempre migliori, per affrontare questo tipo di progetti con sistemi di attrezzature standard e per improntare la progettazione, il design strutturale e l’implementazione su principi di natura economica.

Nel tempo si è verificato un importante ribaltamento dei ruoli: mentre in passato le casseforme e le impalcature erano semplicemente accessori necessari alla costruzione, acquistati senza particolare criterio, a poco a poco si sono affermate come veri e propri strumenti produttivi e organizzativi. Oggi è la possibilità di coordinare questi versatili sistemi a determinare il successo dei cantieri nella costruzione di tunnel e gallerie.


Tipologie costruttive e strutture portanti

I criteri principali per determinare la tipologia costruttiva e le strutture portanti sono le sezioni trasversali e la lunghezza dei tunnel. Oltre a queste caratteristiche è necessario considerare anche la presenza di curve e inclinazioni lungo il tunnel, oppure di variazioni di altezza o larghezza. Queste variazioni possono servire, ad esempio, per integrare piazzole di sosta e di emergenza, gallerie di fuga e di accesso, oppure strutture che collegano gallerie adiacenti o conducono in superficie.

PERI si occupa di quattro tipologie di costruzione di gallerie:

  • a cielo aperto
  • in sotterraneo
  • metodo "cut-and-cover"
  • costruzioni speciali

Indipendentemente dal metodo di costruzione, sono disponibili strutture portanti con sezioni trasversali differenti a seconda delle condizioni geologiche e dell’impiego previsto dal progetto.

La variante semplice di forma rettangolare rappresenta l’opzione più conveniente dal punto di vista economico. Tuttavia, a seconda del contesto di lavoro, anche le sezioni circolari, ellittiche o speciali possono offrire vantaggi specifici.


Le strutture portanti nella costruzione di gallerie

Le strutture portanti nella costruzione dei tunnel: anche in quest'ambito PERI è il partner ideale

Le soluzioni PERI per la costruzione di gallerie ed esempi di progetti

Tutte le soluzioni PERI per la costruzione dei tunnel sono basate su un unico sistema - il sistema modulare VARIOKIT - indipendentemente dal grado di automazione richiesto per le procedure di armo e disarmo o di movimentazione. Le soluzioni di sistema PERI coprono le fasi dell’intero ciclo di vita dei tunnel: dalla costruzione alla manutenzione, fino alla riparazione.


Panoramica delle soluzioni PERI per tunnel e gallerie

Tra le soluzioni PERI per tunnel e gallerie, la costruzione a cielo aperto: struttura con più giunti (pittogramma)

Costruzione a cielo aperto: struttura con più giunti

Come nelle normali costruzioni multipiano, la platea di fondazione, i piedritti e la soletta di copertura del tunnel sono realizzati in modo indipendente.

Condizioni generali

  • Lunghezza dei conci fino a 30 m
  • Altezza libera da 3 m circa a 10 m
  • Larghezza libera in base alle restrizioni strutturali
  • Numero di conci max. 10

Tra le soluzioni PERI per tunnel e gallerie, costruzione a cielo aperto: struttura semimonolitica (pittogramma)

Costruzione a cielo aperto: struttura semimonolitica

I piedritti e la soletta di copertura sono realizzati in un’unica fase di getto con due casseforme autonome traslabili separatamente.

Condizioni generali

  • Lunghezza dei conci fino a 25 m circa
  • Altezza libera da 4 m circa a 10 m
  • Larghezza libera da 4 m circa a max. 20 m per carreggiata
  • Numero di conci da 10 a 60 circa

Tra le soluzioni PERI per tunnel e gallerie,  Costruzione a cielo aperto: struttura semimonolitica (pittogramma)

Costruzione a cielo aperto: struttura semimonolitica

La platea di fondazione e i piedritti sono realizzati in un’unica fase di getto. Data la perfetta tenuta stagna, questa tipologia costruttiva è adottata prevalentemente in presenza di acque freatiche.

Condizioni generali

  • Lunghezza dei conci fino a 15 m
  • Altezza libera da 4 m circa a 8 m
  • Larghezza libera 25 m circa
  • Numero di conci da 10 a 60 circa

 


Tra le soluzioni PERI per tunnel e gallerie, Costruzione a cielo aperto: struttura monolitica (pittogramma)

Costruzione a cielo aperto: struttura monolitica

La platea di fondazione, i piedritti e la soletta di copertura sono realizzati in un’unica fase di getto. Dato il numero minimo di giunti, l’intera sezione del tunnel garantisce un’elevata tenuta stagna.

Condizioni generali

Variante con centine di traslazione:

  • Lunghezza dei conci da 10 m a 24 m circa
  • Altezza libera da 3 m a 10 m circa
  • Larghezza libera fino a 20 m circa
  • Numero di conci min. 50

Variante con incastellatura e carro

  • Lunghezza dei conci da 10 m a 20 m circa
  • Altezza libera da 4 m a 9 m circa
  • Larghezza libera fino a 18 m
  • Numero di conci min. 25

Tra le soluzioni PERI per tunnel e gallerie, Costruzione in sotterraneo (pittogramma)

Costruzione in sotterraneo

Il tunnel viene costruito sotto terra. Lo scavo della sezione trasversale ovale o circolare avviene mediante esplosione o con frese di perforazione.

Condizioni generali

  • Brevi distanze: cassaforma della calotta combinata con impalcatura di sostegno
  • Medie distanze: casseforme con incastellature traslabili orizzontalmente
  • Più di 60 cicli di getto: casseforme ad arco traslabili automatizzate

Soluzione PERI per la costruzione di ponti e gallerie: Metodo "cut-and-cover", in sotterraneo con copertura (pittogramma)

Metodo "cut-and-cover"

Questa tipologia di costruzione interferisce solo in minima parte con la circolazione dei veicoli in superficie. Con questo metodo è necessario scavare solo fino a raggiungere l'intradosso della futura soletta di copertura del tunnel.

Condizioni generali

  • Lunghezza dei conci fino a 30 m circa
  • Altezza libera fino a 12 m
  • Larghezza libera senza restrizioni
  • Numero di conci min. 1

Soluzione PERI per tunnel e gallerie: Variazioni della sezione standard (pittogramma)

Variazioni della sezione standard

La sezione standard dei tunnel può variare a causa della presenza di piazzole di sosta e di emergenza, cunicoli di fuga, gallerie di accesso, ecc.

 

Condizioni generali

  • La cassaforma traslabile si adatta alle variazioni della sezione trasversale con poche operazioni
  • Nessuna difficoltà nella modifica della cassaforma per il passaggio dalla sezione trasversale standard a quella variante

Soluzione PERI per tunnel e gallerie: Tunnel di transizione | Gallerie artificiali (pittogramma)

Tunnel di transizione | Fuori terra

Le strutture di transizione collegano le vie di superficie con quelle interrate.

Condizioni generali

  • La forma e le dimensioni delle casseforme possono essere adattate in modo versatile alla topografia e al paesaggio circostante
  • Anche le finiture superficiali dei piedritti del portale possono essere variate

Soluzioni PERI per gallerie e casseforme: Gallerie semiaperte (pittogramma)

Gallerie semiaperte

Tunnel con apertura laterale su un solo lato o superiore. Queste gallerie possono essere sia strutture indipendenti che strutture di transizione particolarmente lunghe.

Condizioni generali

  • La progettazione e la realizzazione sono analoghe ai metodi normalmente utilizzati per la costruzione di tunnel e gallerie
  • Tutti i sistemi di casseforme e impalcature PERI sono adatti alla realizzazione di questa tipologia di tunnel

Soluzioni PERI per tunnel e gallerie: Manutenzione  (pittogramma)

Manutenzione dei tunnel

Misure per la manutenzione, il restauro parziale o la modifica di tunnel esistenti.

Condizioni generali

  • I componenti di sistema PERI possono essere utilizzati per tutte le procedure precedentemente descritte
  • Valutazione accurata dei danni nell’ambito della definizione delle necessità tecniche e organizzative
  • Pianificazione degli interventi di manutenzione e delle operazioni di lavoro in conformità alle norme e ai regolamenti vigenti

La tecnologia PERI nella costruzione di gallerie

 

Principio della modularità e benefici per il cliente

Fin dall’inizio, PERI ha adottato uno speciale concetto di modularità che persegue due finalità apparentemente contrastanti e le coniuga tecnicamente nello sviluppo di prodotti e componenti di costruzione. Da un lato, i sistemi di casseforme e impalcature PERI sono caratterizzati dal massimo grado di semplificazione possibile, sia dal punto di vista della struttura che dell’impiego. Dall’altro, essendo costituiti da componenti altamente standardizzati, i sistemi PERI consentono un'elevata varietà di combinazioni. 

Questo concetto di modularità, ottimizzato in un’ottica funzionale e logistica, riguarda:

  • i pochi componenti di base del sistema (con connettori integrati, autobloccanti e autoregolabili)
  • le procedure di montaggio delle casseforme e delle impalcature (logiche e intuitive)
  • la progettazione digitale e gli strumenti esecutivi, che garantiscono un andamento dei lavori privo di intoppi, sia dal punto di vista costruttivo che logistico.

Fasi di lavoro nella costruzione di gallerie

Fasi dei progetti di costruzione, manutenzione e riparazione delle strutture di tunnel e gallerie

Parte occidentale della ex tunnel dell'Elba, in Germania, aperto al transito dei pedoni durante i lavori di ampliamento

Finalità del progetto

  • Costruzione ex-novo
  • Manutenzione | riparazione
  • Manutenzione | restauro
Ingegneri PERI alle prese con la progettazione di una galleria in 3D

Fase progettuale

  • Progettazione 2D | 3D
  • Scelta del sistema di cassaforma
  • Scelta della tipologia di pannello di rivestimento
  • Definizione delle fasi di costruzione
  • Creazione del concetto di logistica
Cassaforma traslabile VARIOKIT dotata di sistema di sollevamento e abbassamento idraulico

Fase di impiego delle casseforme

  • Montaggio della cassaforma
  • Regolazione della cassaforma
  • Movimentazione della cassaforma
  • Smontaggio della cassaforma
Soluzioni di casseforme traslabili su misura

Fase di getto

  • Fornitura | distribuzione del calcestruzzo
  • Getto del calcestruzzo
  • Vibrazione del calcestruzzo
  • Maturazione del calcestruzzo

Versatilità unica: il sistema modulare VARIOKIT

Il sistema modulare VARIOKIT trova impiego in qualsiasi campo. È uno dei pochissimi sistemi al mondo a poter essere utilizzato senza alcuna limitazione nella costruzione di tunnel e ponti e nelle opere di ingegneria civile. Questa caratteristica - che va tutta a vantaggio del cliente - deriva sia dall’alto grado di standardizzazione sia dalla possibilità di combinare elementi di sistema basati essenzialmente su tre soli componenti principali:

  • il corrente universale in acciaio SRU
  • la guida di ripresa RCS
  • il puntone ad elevata portata SLS

Il sistema modulare VARIOKIT è quindi costituito per l’80% circa da componenti standard; solo per il restante 20% da elementi speciali realizzati per i singoli progetti. Inoltre, la possibilità di noleggiare i componenti standard riduce il capitale di investimento. Allo stesso tempo, i clienti PERI in tutto il mondo hanno accesso a un assortimento di componenti di sistema e di prodotti testati dal punto di vista tecnico e funzionale, sottoposti a continua manutenzione.

VARIOKIT offre anche un ulteriore vantaggio economico considerevole: il sistema può essere convertito in un “macchinario-cassaforma” mobile per tunnel, dotato di sistema idraulico, capace di eseguire automaticamente molte sequenze di lavoro con estrema precisione.


Maggiori informazioni

Manuale PERI “Tunnel formwork technology"

Tutti gli argomenti fin qui esposti sono trattati con maggiore dettaglio e corredati di fotografie nel manuale PERI “Tunnel formwork technology” (in lingua inglese). I numerosi schemi e disegni riportati al suo interno integrano le spiegazioni relative ai singoli metodi di costruzione e alle situazioni pratiche di cantiere e illustrano alcuni esempi pratici di progetti di tunnel già realizzati.

Ampio spazio del manuale è dedicato alla documentazione di svariati progetti di costruzione. Anche in questo caso, gli schemi e le fotografie di grande formato servono a presentare le situazioni reali di lavoro in cantiere e le soluzioni elaborate e realizzate in collaborazione con PERI. Per illustrare anche il punto di vista delle imprese esecutrici, nel manuale sono riportate anche le opinioni delle “maestranze” di cantiere che hanno voluto esprimere un loro giudizio sull’impiego delle casseforme e motivare le loro scelte e decisioni.

Tunnel formwork technology

Un manuale conciso, chiaro e pratico. Preziose informazioni tecniche e know-how. Disponibile in lingua inglese.

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