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Anno Accademico 2017/18
03BVBNF
Opere in sotterraneo
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Per L'Ambiente E Il Territorio - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Oreste Pierpaolo ORARIO RICEVIMENTO O2 ING-IND/28 64 16 0 0 12
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/28 8 B - Caratterizzanti Ingegneria per l'ambiente e il territorio
Presentazione
Nel corso sono trattati i temi inerenti la progettazione e realizzazione di opere sotterranee, quali parcheggi, passanti stradali e ferroviari in ambito urbano, stazioni di metropolitana, caverne idroelettriche in roccia, cave e miniere, pozzi.
Risultati di apprendimento attesi
Il corso si propone di impartire nozioni di base e metodologie pratiche per la pianificazione, progettazione e realizzazione delle principali opere sotterranee.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
L'allievo che accede a questo insegnamento deve conoscere i fondamenti della geologia, geotecnica, scienza delle costruzioni e ingegneria degli scavi.
Programma
1. Introduzione sulle opere in sotterraneo (4,5 ore)
Cenni allo sviluppo demografico in ambiente urbano. Tipologia ed utilizzo delle opere in sotterraneo. Caratteristiche e problematiche di un'opera in sotterraneo. Vantaggi e svantaggi di un'opera in sotterraneo. Possibile utilizzo dei vuoti sotterranei. La valutazione economica dei benefici ambientali: cenni all'economia ambientale.
Confronto economico tra opera di superficie e opera sotterranea. Andamento della curva critica e influenza dell'economia ambientale sulla curva critica.

2. Statica dei vuoti sotterranei (16,5)
Definizione dei parametri geomeccanici dell'ammasso roccioso a partire dalle classificazioni geomeccaniche.
Flusso delle tensioni intorno ad una cavitÓ sotterranea. Metodi semplificati di analisi delle tensioni intorno alla cavitÓ sotterranea.
Uso di diagrammi e tabelle per la individuazione dello stato tensionale sul contorno della cavitÓ.
Analisi di dettaglio dello stato tensionale intorno ad una cavita' sotterranea. Il metodo delle curve caratteristiche. Analisi dei carichi indotti sulle opere di sostegno con il metodo delle curve caratteristiche.
Influenza delle opere di sostegno e di rinforzo sulla distribuzione delle tensioni.
Plasticizzazione nella roccia intorno alle cavitÓ. Influenza dello stato tensionale originario sulla statica di una cavitÓ sotterranea.

3. Metodi costruttivi (18 ore)
Metodi costruttivi delle caverne e delle grandi cavitÓ sotterranee. Le caverne in roccia: attacco di calotta e ribassi a gradino diritto. Le grandi cavitÓ superficiali nei terreni (parcheggi sotterranei e stazioni della metropolitana): il Metodo Milano.
Metodi costruttivi dei pozzi.
Metodi di coltivazione adottati nelle miniere (metodi per vuoti, per frana, con ripiena), con particolare riferimento alle coltivazioni per vuoti. Analisi della stabilitÓ dei vuoti minerari.

4. Metodi di calcolo (16,5 ore)
Metodi numerici per la verifica della stabilitÓ di un'opera in sotterraneo: metodi del continuo e del discontinuo. Vantaggi e svantaggi. Il metodo agli elementi finiti (FEM) e alle differenze finite (FDM). Fondamenti matematici dei metodi numerici. Procedura per la costruzione di un modello numerico: le condizioni al contorno, la discretizzazione, l'inserimento dei parametri dell'ammasso roccioso, l'inizializzazione delle tensioni litostatiche, la simulazione delle fasi di scavo.

5. Strutture di rinforzo e sostegno (24 ore)
Le berlinesi di micropali e di jet-grouting e i diaframmi in calcestruzzo per il sostegno delle pareti di scavi delle opere sotterranee superficiali (Metodo Milano). Aspetti tecnologici e calcoli di dimensionamento. Il concetto della paratia equivalente. La valutazione dell'andamento dei momenti flettenti in una paratia libera e contrastata, attraverso l'approccio alla Winkler. L'effetto dei tiranti sul comportamento della paratia.
I sostegni delle cavitÓ sotterranee. Dimensionamento delle strutture di sostegno in calcestruzzo e in acciaio.
Le caratteristiche del calcestruzzo impiegato nelle costruzioni in sotterraneo. Mix design del calcestruzzo.
Caratteristiche tecnologiche delle opere di rinforzo della roccia e dei tiranti di ancoraggio.
Dimensionamento dei bulloni passivi e dei tiranti. Verifiche tensionali all'interno del bullone e allo sfilamento. Dimensionamento del bulbo di ancoraggio e dei trefoli dei tiranti.
Organizzazione dell'insegnamento
Le esercitazioni verteranno su:
confronto economico tra opera in superficie ed opera in sotterraneo, determinazione della curva critica e scelta della tipologia.
analisi di stabilitÓ in grande di una grande caverna con un metodo numerico.
dimensionamento degli interventi di rinforzo sulla calotta e sulle pareti laterali di una caverna.
calcolo e dimensionamento (dello spessore e dei ferri d'armatura) di un diaframma in calcestruzzo tirantato
dimensionamento del bulbo dei tiranti di ancoraggio
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
a) Appunti e dispense del corso elaborati dal docente;
b) Testi di approfondimento segnalati man mano per ogni argomento trattato, disponibili nella biblioteca del DITAG.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame Ŕ in forma scritta (2 ore) e orale e riguarda i concetti trattati durante il corso e le esercitazioni svolte.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2017/18
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