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Committente Principale Alta Sorveglianza Contraente Generale

RFI ITALFERR NODAVIA s.c.p.a.PASSANTE AV – LOTTO 2 GALLERIE NATURALI - Elaborati generali Resistenza al fuoco delle gallerie

PROGETTO ESECUTIVODI 1° LIVELLO

File: FEW1_40_E_ZZ_RG_GN0000_002_B.doc n. Elab.: Pagina 2 di 39





INDICE

1. INTRODUZIONE ............................................................................................................6

2. RIFERIMENTI NORMATIVI.................................................................................................7

3. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI............................................................................................7

4. CARATTERISTICHE DELLE OPERE PROGETTATE NEI RIGUARDI DELLA PROTEZIONE DALL’AZIONE DEL FUOCO ......................................................................................................8

5. PROCEDIMENTO DI VERIFICA DI RESISTENZA AL FUOCO .................................................9

5.1 TIPOLOGIA DI ANALISI..............................................................................................9

5.2 SEZIONI DI VERIFICA ................................................................................................9

5.3 SOLLECITAZIONI ....................................................................................................9

5.4 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI................................................................................10

6. CURVA DELLA TEMPERATURA/TEMPO PER TUNNEL [UNI 11076] ......................................12

7. CONDIZIONI AL CONTORNO APPLICATE PER L’ANALISI TERMICA ...................................12

8. PARAMETRI TERMICI .....................................................................................................13

9. COEFFICIENTI PER LA VALUTAZIONE DELLA DIMINUZIONE DELLE CARATTERISTICHE DI RESISTENZA DEI MATERIALI IN FUNZIONE DELLA TEMPERATURA ................15

10. PRESENTAZIONE DEI CASI ANALIZZATI PERL LA VERIFICA DELLE STRUTTURE ......................16

10.1 GALLERIA NATURALE A SINGOLO BINARIO SCAVATA CON METODO MECCANIZZATO.................17

10.2 GALLERIA NATURALE A DOPPIO BINARIO ......................................................................27 10.2.1 Azioni sollecitanti e verifiche SLU nei vari istanti temporali ........ 28

10.2.1.1 .................................................Coefficienti a rapporto Mx/My costante ......28

10.2.1.2 ...................................................Coefficienti a sforzo normale costante ......28

10.3 CAMERA DI MANOVRA SCAVATA CON METODO TRADIZIONALE ..........................................29 10.3.1 Azioni sollecitanti e verifiche SLU nei vari istanti temporali ....... 30



10.4 GALLERIE ARTIFICIALI LATO RIFREDI – SOLETTA INTERMEDIA ...............................................31 10.4.1 Azioni sollecitanti e verifiche SLU nei vari istanti temporali ........ 32







10.5 GALLERIE ARTIFICIALI LATO CAMPO MARTE – SOLETTA INTERMEDIA .....................................33 10.5.1 Azioni sollecitanti e verifiche SLU nei vari istanti temporali ........ 34



10.6 RIEPILOGO DEI RISULTATI DELLE VERIFICHE STRUTTURALI ...................................................35

11. VERIFICA TERMICA DEL TUBO ANTINCENDIO ................................................................36

11.1 GEOMETRIA DELLA SEZIONE DI MARCIAPIEDE ................................................................36

11.2 ANALISI TERMICA DELLA SEZIONE...............................................................................37

11.3 CONCLUSIONI ....................................................................................................39





1. INTRODUZIONE

Il rivestimento interno delle gallerie naturali ed artificiali del Passante AV è stato dimensionato nell’ambito della progettazione geomeccanica e geotecnica. Le esigenze di resistenza al fuoco impongono di verificare le condizioni di sicurezza delle gallerie esposte al rischio d’incendio. In particolare si esamina il fattore di sicurezza per un’esposizione al fuoco della durata di 120 minuti, secondo quanto richiesto dal D.M. del 28 ottobre 2005 e specificato nella norma UNI 11076 del 1 luglio 2003. Viene inoltre presentata la verifica termica del tubo antincendio.





2. RIFERIMENTI NORMATIVI

• D.M. Infr. e Trasp. 28 ottobre 2005 (G.U. n.83 del 8.4.2006), “Sicurezza nelle gallerie ferroviarie. Analisi dei rischi – Misure di prevenzione e protezione – Approvazione dei progetti”.

• UNI 11076 del 1 luglio 2003, “Modalità di prova per la valutazione del comportamento di protettivi applicati a soffitti di opere sotterranee, in condizioni di incendio”.

• UNI 9502 dell’ 8 maggio 2001, “Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso”.

• UNI EN 1992-1-2:2005, “Progettazione delle strutture di calcestruzzo Parte 1-2: Regole generali - Progettazione strutturale contro l’incendio”

• D.M. LLPP. 16 gennaio 1996 (G.U. n.29 del 5.2.1996), “Norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche”.

3. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

• Bryan Ellis, Ray Smith, October 2008, “Polymers: A Property Database”





4. CARATTERISTICHE DELLE OPERE PROGETTATE NEI RIGUARDI DELLA PROTEZIONE DALL’AZIONE DEL FUOCO

Le opere sotterranee prevedono particolari accorgimenti costruttivi adottati per contrastare l’azione del fuoco. Da una parte si cerca di limitare l’aumento di temperatura in corrispondenza delle barre d’armatura, in quanto la resistenza dell’acciaio decade sensibilmente in seguito al riscaldamento a temperature elavate. Dall’altra si agisce in modo da contrastare il fenomeno del distacco di placche di calcestruzzo dalla superficie del rivestimento, detto spalling, causato delle svrapressioni che si originano nella massa di calcestruzzo riscaldato, dove si assiste alla formazione di vapore acqueo che tende ad espandersi. In particolare, per le diverse opere sono stati adottati i seguenti accorgimenti: gallerie artificiali imbocco Nord e Sud Le pareti armate esposte all’incendio, oltre ad un copriferro netto di 4 cm sono protette da una lastra prefabbricata a perdere, dello spessore di 6 cm gallerie naturali realizzate con metodo meccanizzato Le pareti armate esposte all’incendio presentano un copriferro netto minimo di 4 cm, con le armature circonferenziali protette da un copriferro netto di 5 cm. Il calcestruzzo è di tipo strutturale ordinario, con RCK = 45 Mpa, caratterizzato da bassa porosità. Il fenomeno dello spalling (distacco di placche di calcestruzzo dalla superficie del rivestimento) è mitigato dall’aggiunta di fibre in polipropilene . gallerie naturali realizzate con metodo tradizionale (gallerie a doppio binario di precedenza e camera di manovra) Le pareti armate esposte all’incendio presentano un copriferro netto minimo di 4 cm. Inoltre il calcestruzzo utilizzato è caratterizzato da resistenza cubica caratteristica RCK = 30 Mpa, con elevata porosità. Questa caratteristica lo rende meno suscettibile al fenomeno dello spalling rispetto al calcestruzzo a più alta resistenza utilizzato per i conci delle gallerie naturali realizzate con metodo meccanizzato.





5. PROCEDIMENTO DI VERIFICA DI RESISTENZA AL FUOCO

5.1 Tipologia di analisi

L’azione del fuoco viene schematizzata attraverso una condizione al contorno di temperatura variabile nel tempo in corrispondenza della superficie interna della galleria. Viene risolto il modello di trasmissione del calore in regime non stazionario all’interno del rivestimento della galleria. Da esso si evince che la sezione strutturale, nel suo spessore, è riscaldata in maniera non uniforme, oltre che variabile nel tempo. Vengono svolte in diversi istanti temporali le verifiche di resistenza delle sezioni pressoinflesse, con riferimento alle caratteristiche di resistenza puntuali modificate in funzione della temperatura raggiunta dal materiale. La verifica di resistenza al fuoco viene sempre condotta nell’ipotesi d’integrità del calcestruzzo per tutta la durata di resistenza al fuoco (fino a R120), nell’ipotesi cioè che non si abbiano fenomeni di spalling. I calcoli oggetto della presente relazione vengono effettuati con l’aiuto del software Thermo CAD 4.13 (Annno 2009) della Concrete S.r.l., che utilizza il metodo degli elementi finiti.

5.2 Sezioni di verifica

Per la resitenza delle gallerie nei riguardi dell’esposizione al fuoco vanno sottoposte a verifica tutte le sezioni dimensionanti sull’anello di rivestimento, per ogni tratto di galleria analizzato in condizioni ordinarie.

5.3 Sollecitazioni

La normativa UNI 9502 prescrive l’utilizzo del seguente moltiplicatore dei carichi permanenti in caso d’incendio: γGA=1.0

La convenzione dei segni di riferimento delle azioni indicate nella presente relazione prevede il segno positivo per:

• azioni assiali di trazione • momenti flettenti con fibre esposte all’incendio compresse

I valori caratteristici delle azioni interne al rivestimento sono, per la verifica in presenza d’incendio, le stesse utilizzate nelle verifiche in condizioni ordinarie. Gli effetti delle dilatazioni termiche impedite non rientrano quindi nel calcolo. Di seguito si riporta l’elenco dei documenti progettuali di riferimento per l’acquisizione dei valori di sollecitazione sui rivestimenti.





(1): FEW1 40 E ZZ CL GN0100 001 Gallerie naturali eseguite con sistema meccanizzato - Relazione di calcolo

(2): FEW1 40 E ZZ CL GN1000 001 Gallerie a doppio binario - Relazione di calcolo (3): FEW1 20 E ZZ CL GA0100 001 Imbocco Nord Rifredi - Galleria artificiale -

Relazione di calcolo (4): FEW1 20 E ZZ CL SL0100 001 Imbocco Nord Rifredi – Opera di scavalco -

Relazione di calcolo (5): FEW1 20 E ZZ CL GA0200 001 Imbocco Sud Campo Marte – Pozzo di lancio

frese - Relazione di calcolo (6): FEW1 20 E ZZ CL GA0300 001 Imbocco Sud Campo Marte – Galleria artificiale -

Relazione di calcolo

5.4 Caratteristiche dei materiali

Definizione delle deformazioni limite allo Stato limite ultimo: Primo limite deformativo del calcestruzzo Ec1 [-] : - 0.0020 Secondo limite deformativo del calcestruzzo Ec2 [-] : - 0.0035 Limite de formativo massimo per l’acciaio Ef2 [-] : 0.0100 Parametri per calcestruzzo: Resistenza cubica caratteristica in condizioni ordinarie: Rck [daN/cm2]: 300~450 a seconda

dell’opera analizzata Coefficiente di sicurezza parziale: γc,fi: 1.2 Incremento γc in compressione semplice: 1.0 Coefficiente di passaggio da Rck a Fck α1: 0.83 Coefficiente riduttivo per carichi permanenti α2: 0.85





Parametri per acciaio (armature lente): Coefficiente di sicurezza parziale: γs,fi: 1.0 Tensione caratteristica di snervamento: fyk [daN/cm2]: 4300 Modulo elastico : Es[daN/cm2]: 2060000





6. Curva della temperatura/tempo per tunnel [UNI 11076]

L’esposizione al fuoco viene descritta dalla curva del-la temperatura/tempo da utilizzare per i tunnel della normativa UNI 11076, di seguito riportata.

Tempo Temperatura [min] [°C]

0 20 5 1140

10 1200 15 1235 20 1270 25 1290 30 1300 35 1312 40 1320 45 1330 50 1340 55 1345 60 1350 65 1345 70 1340 75 1330 80 1320 85 1312 90 1300 95 1290

100 1270 105 1250 110 1230 115 1215 120 1200

7. Condizioni al contorno applicate per l’analisi termica

La sezione strutturale viene analizzata tramite le seguenti condizioni al contorno:

1. condizione di temperatura ambiante (20°C) lungo il lato a contatto con il terreno 2. condizione di esposizione al fuoco (curva di temperatura/tempo applicata al gas) lungo il

lato esposto alle fiamme, per una lunghezza pari alla larghezza della sezione strutturale analizzata

3. condizione di adiabaticità lungo le linee laterali che segnano il limite della sezione strutturale

Temperatura [ °C]25

; 129

030

; 130

035

; 131

240

; 132

045

; 133

050

; 134

055

; 134

560

; 135

065

; 134

570

; 134

075

; 133

080

; 132

085

; 131

290

; 130

095

; 129

010

0; 1

270

105;

125

011

0; 1

230

115;

121

512

0; 1

200

20; 1

270

15; 1

235

10; 1

200

5; 1

140

0; 2

0

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 20 40 60 80 100

120

Tempo [min]





8. Parametri termici

Nell’analisi termica delle sezioni, la condizione al contorno viene imposta al gas. Per ottenere la mappatura termica all’interno della sezione viene considerato il seguente modello di trasmissione del calore fra il gas e gli elementi strutturali:

• Trasmissione per convezione ed irraggiamento fra il gas e la superficie della sezione da sottoporre a verifica strutturale (parametri α, ε)

• Trasmissione per conduzione all’interno del materiale solido costituente la sezione da sottoporre a verifica strutturale (parametri λ, c, ρ)

I parametri termici che influenzano l’analisi sono di seguito riportati: Cofficiente di convezione α [W/(mq °C)] : 25 superfici direttamente esposte al fuoco 9 superfici non direttamente esposte al fuoco Cofficiente d’irraggiamento ε [-] : 0.56 Per i parametri che regolano la trasmissione all’interno del materiale solido costituente la sezione si ha la dipendenza nei riguardi della temperatura. L’andamento di tali parametri, descritto dalla normativa UNI EN 1992-1-2:2005, è riportato di seguito:

conducibilità termica calcestruzzo

λ [W/mq °C]

1200; 0,6

800; 0,724

400; 1,191

100; 1,766

0; 1,951

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

θ [ °C]





calore specifico calcestruzzo

c [ J/kg °C]

0; 900

100; 900

400; 1100 800; 1100

1200; 1100

850

900

950

1000

1050

1100

11500

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

θ [ °C]

massa volumica calcestruzzo

ρ [ kg/mc]

1200; 2024

800; 2104,5

400; 2185

100; 2300

0; 2300

2000

2050

2100

2150

2200

2250

2300

2350

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

θ [ °C]





9. Coefficienti per la valutazione della diminuzione delle caratteristiche di resistenza dei materiali in funzione della temperatura

Per tener conto della diminuzione di resistenza provocata dal surriscaldamento delle strutture portanti si mettono in conto i coefficienti della normativa UNI 9502, con le modalità indicate nella stessa normativa. Di seguito si riportano i diagrammi che descrivono questi cefficienti:

coefficienti kc(θ) e kct(θ) per valutare la diminuzione di resistenza del calcestruzzo

kct

kc

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

θ [°C]

fattori di riduzione della resistenza dell’acciaio ks1(θ) e ks2(θ)

ks1

ks2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

θ [°C]





10. PRESENTAZIONE DEI CASI ANALIZZATI PERL LA VERIFICA DELLE STRUTTURE

Sono stati analizzati i seguenti casi: • Galleria naturale a singolo binario scavata con metodo meccanizzato • Galleria naturale a doppio binario scavata con metodo tradizionale • Camera di Manovra scavata con metodo tradizionale • Gallerie artificiali lato Rifredi • Gallerie artificiali lato Campo di Marte





10.1 Galleria naturale a singolo binario scavata con metodo meccanizzato

Viene analizzata una sezione di larghezza pari a 3m, corrispondente ad una coppia di anelli. Come per le verifiche svolte in condizioni ordinarie infatti si considera che, grazie al posizionamento sfalsato degli elementi, una coppia di anelli conserva sempre la rigidezza flessionale di uno di essi e quella circonferenziale di entrambi. Larghezza della sezione L: [cm]: 300 Altezza della sezione h: [cm]: 40 Resistenza cubica caratteristica del calcestruzzo Rck: [daN/cm2]: 450 Armatura circonferenziale sezione analizzata numero barre lato1+lato2 e diametro: 12+12 φ12 Viene considerata una scanalatura della profondità di 3.6 cm in corrispondenza dell’unione di due conci, per simulare la presenza delle fessure sui giunti.

Illustrazione: Sezione riscaldata a 0 min








Illustrazione: Legenda e particolare del giunto fra due conci

Nelle illustrazioni sopra è rappresentata la simulazione di trasmissione del calore all’interno della sezione. In allegato sono presenti i tabulati con il valore della temperatura ai vari passi temporali. Le analisi svolte sono relative alle sole fasi di calcolo in cui si vede la presenza di entrambe le gallerie realizzate. In riferimento alla relazione di calcolo delle gallerie, le sollecitazioni sono quelle riferite alle fasi in cui si vede l’annullamento della regione di scavo in corrispondenza della seconda galleria di linea (galleria per B.D.) e la contemporanea attivazione degli elementi strutturali che simulano il rivestimento in conci prefabbricati.

Illustrazione: Andamento dei momenti flettenti su entrambe le gallerie, nella fase in cui entrambi e

tunnel sono stati realizzati (vedi ralazione di calcolo gallerie naturali scavate con metodo meccanizzato)

Di seguito è riportato lo schema per l’individuazione delle sezioni di rivestimento, all’interno della singola sezione di galleria analizzata.





Illustrazione: schema per l’individuazione della sezione sul sistema di gallerie. La galleria destra

corrisponde al B.P.

Di seguito si riportano i domini di rottura della sezione in termini di diagrammi M/N, con riportata la situazione di carico più gravosa, corrispondente alla Sezione 5.1 lungo il sistema di gallerie, sottosezione 1 sull’anello (Binario pari, sezione in calotta)





Illustrazione: Dominio di rottura M/N T=0; T=40min; sollecitazione da Sezione 5.1,calotta B.P.

Illustrazione: Dominio di rottura M/N T=80; T=120min; sollecitazione da Sezione 5.1,calotta B.P.





Di seguito si riportano i dati di input in termini di sollecitazione ed i risultati delle analisi, per ognuna delle sezioni sottoposte ad analisi. Le tabelle sono precedute da uno schema descrittivo del loro contenuto

azioni interne al rivestimento per sezione di lunghezza unitaria rispetto all'asse della galleria,

risultato dell'analisi di interazione terreno - struttura (vedi relazione di calcolo scavo meccanizzato)

azioni utilizzate nelle verifiche a caldo in fase di esercizio della

galleria, con la presenza di entrambi i tunnel scavati, con convenzioni ThermoCAD, per

sezione di lunghezza 3m rispetto all'asse della galleria, con

applicazione coefficiente γGA = 1,0

coefficiente di sicurezza

N [kN/1m] M [kNm/1m] Nd [daN/3m] Md [daNcm/3m] c.s.

T=120min N=cost

c.s. T=120min

M=cost

c.s.>1

Tabella: Schema descrittivo contenuto tabelle numeriche

Sezione 5.1 N [kN/1m]

M [kNm/1m]

Nd [daN/3m]

Md [daNcm/3m]

c.s. T=120min

N=cost

c.s. T=120min

M=cost Sez . n° 1 -504,1 108,2 -151230 -3246000 1,14 1,62 Sez . n° 2 -841,3 -77,1 -252390 2313000 2,18 4,03 Sez . n° 3 -787,2 44,2 -236160 -1326000 3,86 9,79 Sez . n° 4 -827,8 -70,3 -248340 2109000 2,37 4,4 Sez . n° 5 -652 -28,7 -195600 861000 5,11 8,31 Sez . n° 6 -769,6 19,6 -230880 -588000 8,55 12,09 Sez . n° 7 -752,1 28,1 -225630 -843000 5,86 11,62

Gal

leria

des

tra

Sez . n° 8 -664,4 -46,2 -199320 1386000 3,21 6,41 Sez . n° 9 -841,4 -71,3 -252420 2139000 2,36 4,34 Sez . n° 10 -814,3 44,4 -244290 -1332000 3,94 9,57 Sez . n° 11 -859 -76 -257700 2280000 2,24 4,08 Sez . n° 12 -651,6 -16,9 -195480 507000 8,68 9,69 Sez . n° 13 -779 20,7 -233700 -621000 8,17 12,06 Sez . n° 14 -792 18,2 -237600 -546000 9,41 11,51 Sez . n° 15 -649 -5,7 -194700 171000 25,69 11,08 G

alle

ria s

inis

tra

Sez . n° 16 -497 81,4 -149100 -2442000 1,5 4,85






M [kNm/1m]

Nd [daN/3m]

Md [daNcm/3m]

c.s. T=120min

N=cost

c.s. T=120min

M=cost Sez. n° 1 -2269,9 -11,1 -680970 333000 25,57 3,26 Sez. n° 2 -2376,2 3,4 -712860 -102000 114,92 3,25 Sez. n° 3 -2519,3 -10,5 -755790 315000 28,07 2,95 Sez. n° 4 -2372,3 2,3 -711690 -69000 169,68 3,24 Sez. n° 5 -2289,6 1,6 -686880 -48000 237,96 3,35 Sez. n° 6 -2482,4 -9 -744720 270000 32,61 3 Sez. n° 7 -2462,5 1,9 -738750 -57000 210,88 3,12

Gal

leria

des

tra

Sez. n° 8 -2301,5 -7,8 -690450 234000 36,64 3,24 Sez. n° 9 -2273,5 -10,9 -682050 327000 26,06 3,25 Sez. n° 10 -2378 2,2 -713400 -66000 177,7 3,23 Sez. n° 11 -2525,5 -9,9 -757650 297000 29,79 2,94 Sez. n° 12 -2380,2 2,9 -714060 -87000 134,89 3,24 Sez. n° 13 -2307,1 -6 -692130 180000 47,68 3,25 Sez. n° 14 -2467 -0,3 -740100 9000 976,43 3,1 Sez. n° 15 -2488,7 -7,2 -746610 216000 40,79 3,01 G

alle

ria s

inis

tra

Sez. n° 16 -2292,1 -0,1 -687630 3000 2851,94 3,33


M [kNm/1m]

Nd [daN/3m]

Md [daNcm/3m]

c.s. T=120min

N=cost

c.s. T=120min

M=cost Sez. n° 1 -2704,1 -11,8 -811230 354000 25,52 2,74 Sez. n° 2 -2850,7 -8,2 -855210 246000 37,35 2,63 Sez. n° 3 -2938,5 1,1 -881550 -33000 407,25 2,61 Sez. n° 4 -2828,9 -1,3 -848670 39000 234,99 2,69 Sez. n° 5 -2690,9 19,6 -807270 -588000 21,74 2,99 Sez. n° 6 -2965,4 -21,9 -889620 657000 14,17 2,45 Sez. n° 7 -2886 5,6 -865800 -168000 79,17 2,68

Gal

leria

des

tra

Sez. n° 8 -2772,3 -17,7 -831690 531000 17,15 2,64 Sez. n° 9 -2701,2 -6 -810360 180000 50,18 2,79 Sez. n° 10 -2843,4 -4,9 -853020 147000 62,45 2,66 Sez. n° 11 -2939,6 4,4 -881880 -132000 101,84 2,63 Sez. n° 12 -2871,2 -13,9 -861360 417000 22,08 2,57 Sez. n° 13 -2792,1 -21,9 -837630 657000 13,89 2,59 Sez. n° 14 -2883,6 8,3 -865080 -249000 53,39 2,71 Sez. n° 15 -2982,6 -22,8 -894780 684000 13,63 2,43 G

alle

ria s

inis

tra

Sez. n° 16 -2688,6 22,1 -806580 -663000 19,28 3,02






M [kNm/1m]

Nd [daN/3m]

Md [daNcm/3m]

c.s. T=120min

N=cost

c.s. T=120min

M=cost Sez. n° 1 -2099,5 4 -629850 -120000 89,7 3,69 Sez. n° 2 -2330,9 4 -699270 -120000 96,37 3,32 Sez. n° 3 -2473,8 -10,4 -742140 312000 28,19 3 Sez. n° 4 -2326,8 3,1 -698040 -93000 124,2 3,32 Sez. n° 5 -2245,6 -1,5 -673680 45000 188,24 3,39 Sez. n° 6 -2436,9 -8,8 -731070 264000 33,17 3,06 Sez. n° 7 -2417 2,1 -725100 -63000 188,3 3,18

Gal

leria

des

tra

Sez. n° 8 -2257,7 -11,1 -677310 333000 25,5 3,27 Sez. n° 9 -2103,1 4,2 -630930 -126000 85,53 3,69 Sez. n° 10 -2332,5 2,9 -699750 -87000 132,99 3,31 Sez. n° 11 -2480 -9,8 -744000 294000 29,94 3 Sez. n° 12 -2334,8 3,6 -700440 -108000 107,208 3,31 Sez. n° 13 -2263,3 -9,2 -678990 276000 30,81 3,28 Sez. n° 14 -2421,5 -0,1 -726450 3000 2913,51 3,16 Sez. n° 15 -2443,2 -7 -732960 210000 41,73 3,07 G

alle

ria s

inis

tra

Sez. n° 16 -2248,1 -3,3 -674430 99000 85,61 3,37


M [kNm/1m]

Nd [daN/3m]

Md [daNcm/3m]

c.s. T=120min

N=cost

c.s. T=120min

M=cost Sez. n° 3 -1155,8 61,6 -346740 -1848000 3,73 6,8 Sez. n° 6 -1253,1 11,6 -375930 -348000 21,06 6,52 Sez. n° 2 -1370,9 -50,4 -411270 1512000 4,37 4,22 Sez. n° 5 -1197 -23,5 -359100 705000 8,74 5,55 Sez. n° 1 -1027,8 51,6 -308340 -1548000 4,06 7,81 Sez. n° 8 -1152 13 -345600 -390000 17,62 7,21 Sez. n° 4 -1397,2 -42 -419160 1260000 5,3 4,37

Gal

leria

des

tra

Sez. n° 7 -1354,9 -35,9 -406470 1077000 6,1 4,64 Sez. n° 11 -1158 107,1 -347400 -3213000 2,15 5,09 Sez. n° 15 -1281,7 19 -384510 -570000 13,08 6,66 Sez. n° 12 -1460,5 -63,4 -438150 1902000 3,6 3,73 Sez. n° 16 -1320,9 -118,9 -396270 3567000 1,82 2,61 Sez. n° 9 -1054,5 181,4 -316350 -5442000 1,18 1,95 Sez. n° 13 -1258 9,1 -377400 -273000 26,93 6,4 Sez. n° 10 -1549,2 -110,2 -464760 3306000 2,14 2,7 G

alle

ria s

inis

tra

Sez. n° 14 -1396,6 -42,7 -418980 1281000 5,21 4,35






M [kNm/1m]

Nd [daN/3m]

Md [daNcm/3m]

c.s. T=120min

N=cost

c.s. T=120min

M=cost Sez. n° 1 -1562,7 -1,6 -468810 48000 147,95 4,86 Sez. n° 2 -1754,5 5,4 -526350 -162000 58,54 4,45 Sez. n° 3 -1901,5 -9,9 -570450 297000 26,41 3,88 Sez. n° 4 -1747,4 4,7 -524220 -141000 67,04 4,46 Sez. n° 5 -1663,1 1,6 -498930 -48000 189,54 4,63 Sez. n° 6 -1865 -8,8 -559500 264000 29,46 3,97 Sez. n° 7 -1842 2,9 -552600 -87000 113,08 4,2

Gal

leria

des

tra

Sez. n° 8 -1673,9 -9,1 -502170 273000 27,06 4,4 Sez. n° 9 -1565,2 -1,3 -469560 39000 182,26 4,86 Sez. n° 10 -1753,2 4,9 -525960 -147000 64,47 4,45 Sez. n° 11 -1907,3 -9,5 -572190 285000 27,56 3,87 Sez. n° 12 -1758,1 5 -527430 -150000 63,32 4,44 Sez. n° 13 -1678,9 -7,5 -503670 225000 32,89 4,41 Sez. n° 14 -1846,2 0,7 -553860 -21000 469,22 4,15 Sez. n° 15 -1871 -6,9 -561300 207000 37,62 3,98 G

alle

ria s

inis

tra

Sez. n° 16 -1664,5 -0,1 -499350 3000 2454,21 4,59


M [kNm/1m]

Nd [daN/3m]

Md [daNcm/3m]

c.s. T=120min

N=cost

c.s. T=120min

M=cost Sez. n° 1 -1173 45,5 -351900 -1365000 5,11 7,38 Sez. n° 2 -1498,5 -62,6 -449550 1878000 3,69 3,69 Sez. n° 3 -1345,9 60,4 -403770 -1812000 4,27 6,18 Sez. n° 4 -1481,5 -48,9 -444450 1467000 4,7 4,03 Sez. n° 5 -1254 38,4 -376200 -1152000 6,37 7,29 Sez. n° 6 -1504,4 -35 -451320 1050000 6,62 4,29 Sez. n° 7 -1402,3 18,9 -420690 -567000 14,07 6,02

Gal

leria

des

tra

Sez. n° 8 -1348,2 -34,3 -404460 1029000 6,37 4,7 Sez. n° 9 -1132,6 42,4 -339780 -1272000 5,33 7,71 Sez. n° 10 -1433 -45,8 -429900 1374000 4,93 4,2 Sez. n° 11 -1325,3 53,7 -397590 -1611000 4,75 6,46 Sez. n° 12 -1440,6 -53 -432180 1590000 4,27 4,01 Sez. n° 13 -1257,3 -1,5 -377190 45000 140,41 6,03 Sez. n° 14 -1421,8 -10,4 -426540 312000 21,6 5,11 Sez. n° 15 -1410,6 -4,4 -423180 132000 50,84 5,3 G

alle

ria s

inis

tra

Sez. n° 16 -1253,1 2,6 -375930 -78000 93,97 6,19






M [kNm/1m]

Nd [daN/3m]

Md [daNcm/3m]

c.s. T=120min

N=cost

c.s. T=120min

M=cost Sez. n° 1 -854,4 35,8 -256320 -1074000 5,07 9,93 Sez. n° 2 -1122,3 -39,9 -336690 1197000 4,99 5,2 Sez. n° 3 -1034,9 46,2 -310470 -1386000 4,56 8,05 Sez. n° 4 -1131,2 -39,1 -339360 1173000 5,11 5,21 Sez. n° 5 -972,6 -9,9 -291780 297000 18,47 7,32 Sez. n° 6 -1094,7 2,2 -328410 -66000 100,01 7,08 Sez. n° 7 -1138,5 -17,5 -341550 525000 11,45 6,01

Gal

leria

des

tra

Sez. n° 8 -950,7 9 -285210 -270000 21,89 8,61 Sez. n° 9 -872,8 110,8 -261840 -3324000 1,66 4,79 Sez. n° 10 -1208,4 -81,6 -362520 2448000 2,53 3,6 Sez. n° 11 -1022,8 71 -306840 -2130000 2,94 6,87 Sez. n° 12 -1208,1 -67,7 -362430 2031000 3,05 4,02 Sez. n° 13 -1034,4 -13,1 -310320 393000 14,49 6,75 Sez. n° 14 -1128,4 3,2 -338520 -96000 70,43 6,91 Sez. n° 15 -1129,9 2,4 -338970 -72000 94 6,87 G

alle

ria s

inis

tra

Sez. n° 16 -1038,8 -38,2 -311640 1146000 4,98 5,56 La condizione con il coefficiente di sicurezza minimo è la seguente: Sezione 5.1 – Sez n°1, con c.s.MIN =1.14 Di seguito si fa il riepilogo delle sezioni maggiormante sollecitate (con c.s. <2 in questo caso), e si mette in evidenza la condizione di carico alla quale queste sono sottoposte:

c.s.MIN T=120min

sezione di galleria

sezione sull'anello

galleria Nd

[daN/3m] Md

[daNcm/3m] tipologia di azione

1,14 Sezione 5.1 Sez. n° 1galleria destra

-151230 -3246000 compressione lato

terreno, trazione lato esposto alle fiamme

1,18 Sezione 4.2 Sez. n° 9galleria sinistra



1,5 Sezione 5.1 Sez. n°

16 galleria sinistra



1,66 Sezione 1.1 Sez. n° 9galleria sinistra -261840 -3324000

compressione lato terreno, trazione lato esposto alle fiamme

1,82 Sezione 4.2 Sez. n°

16 galleria sinistra

-396270 3567000 trazione lato terreno, compressione lato

esposto alle fiamme





Di seguito si riporta l’andamento nel tempo del coefficiente di sicurezza minimo per le sezioni maggiormente sollecitate sopra riportate, che varia in virtù del surriscaldamento della sezione.

Sezione 5.1

Sezione 4.2

Sezione 5.1

Sezione 1.1

Sezione 4.2 T [min]

Sez. n° 1 Sez. n° 9 Sez. n° 16 Sez. n° 9 Sez. n° 16 0 1,45 1,35 1,91 1,96 2,4

20 1,44 1,35 1,89 1,95 2,15 40 1,36 1,31 1,8 1,88 2,05 60 1,31 1,28 1,73 1,83 1,98 80 1,26 1,25 1,66 1,78 1,93

100 1,19 1,21 1,57 1,71 1,86 120 1,14 1,18 1,5 1,66 1,82

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 20 40 60 80 100 120

tempo [min]

c.s.

min

Sezione 5.1 Sez. n° 1 Sezione 4.2 Sez. n° 9 Sezione 5.1 Sez. n° 16

Sezione 1.1 Sez. n° 9 Sezione 4.2 Sez. n° 16





10.2 Galleria naturale a doppio binario


Larghezza della sezione L: [cm]: 100 Altezza della sezione h: [cm]: 80 Resistenza cubica caratteristica del calcestruzzo Rck: [daN/cm2]: 300 Armatura circonferenziale sezione analizzata numero barre lato1+lato2 e diametro: 5+5 φ20





10.2.1 Azioni sollecitanti e verifiche SLU nei vari istanti temporali

10.2.1.1 Coefficienti a rapporto Mx/My costante

T(min) fam comb Mx My N coeff 10 1 1 -1711600 0 -197707 6.03 20 1 1 -1711600 0 -197707 6.04 30 1 1 -1711600 0 -197707 6.04 40 1 1 -1711600 0 -197707 6.04 50 1 1 -1711600 0 -197707 6.04 60 1 1 -1711600 0 -197707 6.04 70 1 1 -1711600 0 -197707 6.05 80 1 1 -1711600 0 -197707 6.05 90 1 1 -1711600 0 -197707 6.05

100 1 1 -1711600 0 -197707 6.05 110 1 1 -1711600 0 -197707 6.05 120 1 1 -1711600 0 -197707 6.05

10.2.1.2 Coefficienti a sforzo normale costante


100 1 1 -1711600 0 -197707 5.51 110 1 1 -1711600 0 -197707 5.37 120 1 1 -1711600 0 -197707 5.25





10.3 Camera di manovra scavata con metodo tradizionale


Larghezza della sezione L: [cm]: 100 Altezza della sezione h: [cm]: 100 Resistenza cubica caratteristica del calcestruzzo Rck: [daN/cm2]: 300 Armatura circonferenziale sezione analizzata numero barre lato1+lato2 e diametro: 5+5 φ20








100 1 1 -5119500 0 -162459 5.08 110 1 1 -5119500 0 -162459 5.04 120 1 1 -5119500 0 -162459 5.01



100 1 1 -5119500 0 -162459 2.08 110 1 1 -5119500 0 -162459 2.02 120 1 1 -5119500 0 -162459 1.97





10.4 Gallerie artificiali lato Rifredi – Soletta intermedia


Larghezza della sezione L: [cm]: 100 Altezza della sezione h: [cm]: 126 Resistenza cubica caratteristica del calcestruzzo Rck: [daN/cm2]: 350 Barre d’armatura: armatura tesa: 1 φ 30/10’’ + (1+1) φ 24/10’’ armatura compressa 1 φ 30/10’’







T(min) fam comb Mx My N coeff 10 1 1 -38519702 0 0 2.25 20 1 1 -38519702 0 0 2.25 30 1 1 -38519702 0 0 2.25 40 1 1 -38519702 0 0 2.25 50 1 1 -38519702 0 0 2.25 60 1 1 -38519702 0 0 2.25 70 1 1 -38519702 0 0 2.25 80 1 1 -38519702 0 0 2.25 90 1 1 -38519702 0 0 2.25

100 1 1 -38519702 0 0 2.25 110 1 1 -38519702 0 0 2.25 120 1 1 -38519702 0 0 2.25


T(min) fam comb Mx My N coeff 10 1 1 -38519702 0 0 2.25 20 1 1 -38519702 0 0 2.25 30 1 1 -38519702 0 0 2.25 40 1 1 -38519702 0 0 2.25 50 1 1 -38519702 0 0 2.25 60 1 1 -38519702 0 0 2.25 70 1 1 -38519702 0 0 2.25 80 1 1 -38519702 0 0 2.25 90 1 1 -38519702 0 0 2.25

100 1 1 -38519702 0 0 2.25 110 1 1 -38519702 0 0 2.25 120 1 1 -38519702 0 0 2.25





10.5 Gallerie artificiali lato Campo Marte – Soletta intermedia


Illustrazione: Sezione riscaldata a 120 min Larghezza della sezione L: [cm]: 100 Altezza della sezione h: [cm]: 126 Resistenza cubica caratteristica del calcestruzzo Rck: [daN/cm2]: 350 Barre d’armatura numero barre lato1+lato2 e diametro: 12+12 φ22








100 1 1 -6290400 0 -42663 5.45 110 1 1 -6290400 0 -42663 5.45 120 1 1 -6290400 0 -42663 5.45



100 1 1 -6290400 0 -42663 3.82 110 1 1 -6290400 0 -42663 3.82 120 1 1 -6290400 0 -42663 3.82





10.6 Riepilogo dei risultati delle Verifiche strutturali

Le strutture risultano verificate nei riguardi dell’esposizione agli incendi secondo la normativa vigente con R120 Di seguito si riepilogano i coefficienti di sicurezza minimi ottenuti per le diverse opere analizzate: CsMINT=120min

Galleria naturale a singolo binario scavata con metodo meccanizzato

1.14

Galleria naturale a doppio binario scavata con metodo tradizionale

5.25

Camera di Manovra scavata con metodo tradizionale

1.97

Gallerie artificiali lato Rifredi 2.25 Gallerie artificiali lato Campo di Marte 3.82





11. VERIFICA TERMICA DEL TUBO ANTINCENDIO

E’ stata verificata la temperatura raggiunta dal tubo antincendio posto al di sotto del marciapiede di servizio, in seguito all’applicazione della stessa curva d’incendio utilizzata per le verifiche di resistenza strutturale.

11.1 Geometria della sezione di marciapiede

Il tubo antincendio in polietilene, del diametro di 11cm è annegato nel cls, sovrastato da uno strato di calcestruzzo di almeno 18cm , a protezione dal fuoco incidente sul piano di calpestio.

Illustrazione: Particolare tubo antincendio in sezione corrente

Illustrazione: Particolare tubo antincendio in corrispondenza della nicchia





11.2 Analisi termica della sezione

La tipologia di analisi termica ricalca quella svolta per le verifiche strutturali. I parametri termici sono quelli derivanti dalla UNI EN 1992-1-2:2005. Per il dattaglio dei parametri termici usati e per la curva d’incendio si rimanda ai capitoli iniziali della presente relazione. Viene svolta un’analisi con gli elementi finiti. La mesh generata consente di avere indicazioni sulla temperatura raggiunta dagli elementi di cls nell’intorno della tubatuta antincendio. La superficie esposta al fuoco è costituita dall’intero marciapiede, dal rivestimento circolare della galleria, fino alla sommità del ballast. Si ha dunque un’altezza di 1m fra ballast e marciapiede, ed una larghezza di 1.70m del marciapiede (vedi sezione tipo). Il pozzetto che accoglie i cavedi presenta una dimensione in profondità non trascurabile ed è schematizzato, in analogia a quanto suggerito dalla normativa per i vuoti interni, come una zona a temperatura pressoché costante, che costituisce minimo ostacolo alla trasmissione del calore.

Illustrazione: Schema di analisi

Illustrazione: Particolare tubo antincendio con la mesh analizzata





La trasmissione del calore è influenzata dalle proprietà dei materiali, che sono cls e polietilene, ed anche dalle condizioni al contorno, costituite dall’esposizione al fuoco sul marciapiede e da una non ben definita condizione al contorno data dall’acqua all’intenro del tubo. Per la complessità del problema l’analisi viene svolta per due condizioni limite, considerando che il caso reale possa essere compreso fra esse.

1. Assenza di ostacoli alla propagazione del calore (l’area del tubo è schematizzata come una zona a temperatura pressochjè costanta)

2. Presenza di un ostacolo alla propagazione del calore in corrispondenza del tubo (la superficie del tubo è costituita da una condizione al contorno di adiabaticità)

Di seduito si illustrano i dettagli dell’analisi:

Illustrazione: Schematizzazione del caso 1 e risultato analisi

Illustrazione: Temperature raggiunte dal tubo. Caso 1

Risultato caso 1: L’intorno del tubo raggiunge temperature comprese fra i 54°C e i 79°C





Illustrazione: Schematizzazione del caso 2 e risultato analisi

Illustrazione: Temperature raggiunte dal tubo. Caso 2

Risultato caso 2: L’intorno del tubo raggiunge temperature comprese fra i 92°C e i 100°C

I risultati dettagliati dell’analisi sono riportati in allegato.

11.3 Conclusioni

I valori di temperatura raggiunta dal tubo sono compresi all’interno del range 54~100°C. Il Polietilene presenta prestazioni meccaniche dipendenti dalla temperatura. Il materiale HDPE (polietilene ad alta densità) fornisce prestazioni migliori. La temperatura di fusione riportata in letteratura è compresa nel seguente range: 120 ~ 147°C (Ellis B., 2008). Il tubo risulta quindi protetto rispetto alla fusione in presenza dell’esposizione al fuoco.

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