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Progettiamo una clessidra ad acqua

Arte Con Un Computer (Parte 2)

marzo 13, 2018 Comments (2) Ingegneria, Ingegneria Civile, Slideshow Evidenza

La galleria di base del San Gottardo, la più lunga al mondo

Introduzione

La Galleria di base del San Gottardo è la galleria più lunga del mondo, inaugurata il 1° Giugno 2016, è considerata una delle imprese pionieristiche del XXI secolo. La lunghezza complessiva del tunnel è di 57 Km, supera di ben 3 Km il Tunnel del Seikan, in Giappone, che fino ad ora deteneva il record di lunghezza. Si tratta di un tunnel ferroviario ad alta velocità che collega le due località svizzere di Erstfeld e Bodio, i cui treni possono raggiungere velocità fino a 250 km/h. Scopo del progetto è collegare la Svizzera alle reti ferroviarie ad alta velocità del resto d’Europa e di spostare per quanto possibile i crescenti flussi di traffico transalpino dalle strade alle ferrovie. Grazie alla possibilità di utilizzare treni più rapidi e lunghi sulla nuova linea, il traffico merci potrà essere più che raddoppiato, mentre per i passeggeri il viaggio tra Zurigo e Milano, ad esempio, verrà ridotto dalle attuali quattro ore abbondanti a meno di tre. Per realizzare questo enorme progetto nel minor tempo possibile, l’opera è stata suddivisa in cinque sezioni, da nord a sud Erstfeld (7,4 km), Amsteg (11,4 km), Sedrun (8,8 km), Faido (14,6 km) e Bodio (16,6 km).

 

Figura 1: Galleria

Storia

Il Passo del San Gottardo (con i relativi tunnel) è uno dei passaggi più importanti per attraversare le Alpi in direzione nord-sud. Rispetto al 1980 il traffico è aumentato più di dieci volte e le gallerie esistenti sono ai loro limiti di capacità.

Per fornire un passaggio più veloce e più orizzontale attraverso le Alpi svizzere, il tunnel di base del Gottardo attraversa il Massiccio del San Gottardo circa 600 metri sotto il tunnel più vecchio. Fino all’apertura del nuovo tunnel, sulla Ferrovia del Gottardo possono transitare treni solo fino a 1 300 tonnellate quando si utilizzano due locomotive o fino a 1 500 tonnellate con un ulteriore motrice posta alla fine del treno; questi sono infatti gli unici convogli in grado di passare attraverso le strette valli montane e le gallerie elicoidali fino ad un’altezza di 1 100 metri sul livello del mare.

I treni merci standard fino a 3 600 tonnellate sono in grado ora di superare questa barriera naturale tramite una ferrovia di pianura. A causa del crescente traffico di camion internazionale, la Svizzera ha cambiato la propria politica dei trasporti con lo scopo di aumentare il trasporto su rotaia di camion, rimorchi e container tra la Germania meridionale e l’Italia settentrionale in modo da alleviare il traffico stradale (attraverso il trasporto intermodale delle merci e la cosiddetta autostrada viaggiante in cui l’intero camion viene trasportato) e da soddisfare l’esigenza politica di spostare più stazza possibile da trasporto camion per la formazione di trasporto, come richiesto dalla ‘Alpine Protection Act’ del 1994.

Dopo il referendum del 1992 in cui il 64% degli elettori svizzeri approvò il progetto AlpTransit, la costruzione del tunnel iniziò nel 1996. I lavori di perforazione della galleria orientale sono stati completati il 15 ottobre 2010 in una cerimonia trasmessa in diretta dalla televisione svizzera, mentre il tunnel occidentale è stato aperto il 23 marzo 2011. L’inaugurazione è avvenuta il 1º giugno 2016; la fase di test è continuata fino all’11 dicembre 2016 quando, in concomitanza con il cambio orario annuale, la galleria è stata ufficialmente aperta al traffico viaggiatori. Il costo totale del progetto è di 12 miliardi di franchi svizzeri.

Clima e geografia

Figura 2: percorso galleria

La galleria di base del San Gottardo attraversa completamente le Alpi, in particolare, si possono osservare le condizioni climatiche drasticamente differenti alle due estremità della galleria, con differenze che possono superare i 10 °C. In media, la temperatura è di 2-3°C più elevata sul lato sud rispetto a quello nord. Inoltre per l’effetto sbarramento della catena alpina, all’ingresso del tunnel può esservi bel tempo mentre all’uscita condizioni climatiche e meteorologiche opposte. L’ingresso nord della galleria si trova a nord del comune di Erstfeld, a un’altitudine di 460 metri sul livello del mare e a est del fiume Reuss, prosegue verso sud verso Bodio attraversando vallate e montagne. Il punto più profondo del tunnel con uno strato di roccia di ben 2450 m si trova in corrispondenza della vetta del Piz Vatgira (2981 m), ciò lo rende anche il tunnel ferroviario più profondo al mondo.

 

Costruzione e dati tecnici

La costruzione del tunnel è iniziata nel 1999, mentre l’inaugurazione è avvenuta il 1º giugno 2016, con un anno d’anticipo rispetto a quanto previsto inizialmente. Nel tunnel, che è costruito solamente per il trasporto ferroviario, potranno circolare treni con velocità massima di 250km/h: collegheranno Zurigo con Milano in, una volta ultimata la galleria del Ceneri, appena 3 ore, con una riduzione dei tempi di percorrenza di 60 minuti. La galleria di base del San Gottardo è costituita da due canne a binario unico lunghe 57km. Le canne sono collegate fra loro da cunicoli trasversali ogni 325 metri. Se si contano anche tutti i cunicoli di collegamento e di accesso, nonché i pozzi, la lunghezza complessiva del sistema di gallerie è di 152km. Collega il portale nord a Erstfeld con il portale sud a Bodio.

Per realizzare questo enorme progetto nel minor tempo possibile, l’opera è stata suddivisa in cinque sezioni (5 punti di accesso), da nord a sud: Erstfeld (7,4 km), Amsteg (11,4 km), Sedrun (8,8 km), Faido (14,6 km) e Bodio (16,6 km).

Le due gallerie sono unite circa ogni 325 m con tunnel laterali di collegamento. I treni possono scambiare il tunnel di percorrenza nelle due stazioni multifunzionali (MFS) a Sedrun e Faido. Queste stazioni ospitano impianti di ventilazione ed infrastrutture tecniche e servono, in caso di eventi, come arresti di emergenza e vie di trasferimento a piedi per i viaggiatori.

 

Figura 3: Galleria in costruzione

 

Si riportano di seguito dei dati tecnici della galleria:

  • Lunghezza totale di tutte le gallerie e pozzi: 151,840 km
  • Diametro di ciascuno dei tubi a binario unico: 8,83-9,58 m
  • Distanza tra i tunnel di passaggio trasversali: circa 325 m
  • Capacità di transito: 200-250 treni al giorno
  • Elettrificazione del sistema: 15 kV, 16,7 Hz
  • Capacità di transito: 200-250 treni al giorno
  • Elettrificazione del sistema: 15 kV, 16,7 Hz
  • 2 stazioni multifunzionali con prese d’acqua per i treni di spegnimento e salvataggio
  • 4 stazioni di soccorso, due per ogni canna
  • 13 chilometri di nuova linea ferroviaria a cielo aperto
  • 20 minuti scarsi è il tempo che un treno viaggiatori impiega ad attraversare la Galleria di base del S. Gottardo
  • 43 scambi
  • 50 treni viaggiatori che attraversano la galleria di base ogni giorno
  • 57 chilometri di lunghezza delle due canne parallele
  • 153 chilometri di linea di contatto
  • 178 cunicoli trasversali, che ogni 325 metri offrono uno spazio sicuro e un collegamento con la canna parallela
  • 308 chilometri di rotaie
  • 360 conta-assi
  • 500 chilometri di condotte di drenaggio
  • 900 balise ETCS
  • 7200 lampade
  • 1900 armadi elettrici

Per quanto concerne la geotecnica: i grandi strati sovrastanti fino a 2400 metri che caratterizzano il progetto del San Gottardo nelle zone di disturbo possono determinare aree con un livello di sollecitazione insolitamente elevato. In alcuni punti, la pressione ha causato la deformazione di enormi profili in acciaio massiccio nel giro di poche settimane e la necessità di inserire nuovi profili e mettere in sicurezza i sistemi. Con l’ausilio di CAD, gli ingegneri hanno affrontato tali sfide in due modi: introducendo nei punti sensibili un grado di resistenza adeguato in fase di progettazione sotto forma di archi in acciaio, armature e calcestruzzo spruzzato, o shotcrete, oppure lasciando strati morbidi all’interno dei quali le formazioni rocciose possano deformarsi. A tale scopo vengono impiegati speciali profili in acciaio, comprimibili a mo’ di ammortizzatori. Ulteriori armature prevengono i residui rischi di movimento. In aree come queste, che presentano sfide geotecniche particolarmente ostiche, l’arco o la volta all’interno sono stati dotati di armature progettate con l’apposito modulo del CAD. Oltre alla rappresentazione in 3D degli elementi complessi, è stata estremamente utile la possibilità di produrre automaticamente gli elenchi dei componenti per gli elementi di armatura, evitando così la necessità di calcoli manuali.

Per lo scavo delle gallerie sono stati utilizzati due metodi: TBM e dinamite. Il numero di frese meccaniche a piena sezione (TBM) (talpe meccaniche): 4 Herrenknecht Gripper TBM (le talpe meccaniche con matricola S-210 e S-211 hanno operato in direzione nord da Bodio a Faido e Sedrun e sono state soprannominati rispettivamente Sissi e Heidi; le macchine con matricola S-229 e S-230 hanno lavorato in direzione sud da Erstfeld a Sedrun e sono stati battezzate Gabi I e Gabi II).

 

Foto 4: TBM

 

Descrizione TBM:

Lunghezza totale della fresa: 440 metri

Peso totale della fresa: 3 000 tonnellate

Potenza della fresa: 5 MW

Scavo quotidiano: massimo 25-30 metri (in condizioni di roccia eccellenti)

Lunghezza totale scavo per TBM: circa 45 km (per ogni tubo)

Produttore delle frese: Herrenknecht AG di Schwanau (Germania)

Operai morti durante la costruzione: 9

Figura 8: Schematizzazione metodi di scavo

Costi

  • Costo dell’ opera: 12 mld di Franchi svizzeri
  • Manutenzione della galleria di base del San Gottardo: quasi 40 milioni franchi / anno
  • Manutenzione di impianti e opere finanziati con il credito d’impegno NFTA delle FFS (ad es. centri di manutenzione, nuovi apparecchi centrali a nord e a sud, sottocentrali): 4 milioni franchi / anno
  • Esercizio della galleria di base del San Gottardo: circa 24 milioni franchi / anno (include: esercizio e interventi, esercizio degli impianti elettrici e di telecomunicazione, tecnica informatica)
  • Totale costi di manutenzione e d’esercizio GbG: quasi 68 milioni franchi / anno

Figura 5: Schematizzazione metodi di scavo

 Benefici

  • In linea generale i treni viaggiatori circoleranno attraverso la galleria di base del San Gottardo a una velocità di 200 km/h. L’attraversamento del tunnel richiederà pertanto poco meno di 20 minuti.
  • I treni merci circoleranno attraverso la galleria di base del San Gottardo a una velocità minima di 100 km/h.
  • Da dicembre 2016, il tempo di viaggio tra la Svizzera tedesca e il Ticino si ridurrà di circa 25–40 minuti a seconda del collegamento.
  • La nuova galleria del San Gottardo è da sempre stata pensata come galleria per il trasporto merci, come appare evidente dal principio di utilizzo che prevede per ogni ora e direzione fino a sei tracce merci e due tracce viaggiatori (dopo la messa in servizio della galleria di base del Ceneri).
  • La nuova galleria del San Gottardo è da sempre stata pensata come galleria per il trasporto merci, come appare evidente dal principio di utilizzo che prevede per ogni ora e direzione fino a sei tracce merci e due tracce viaggiatori (dopo la messa in servizio della galleria di base del Ceneri).
  • A regime, l’opera consentirà di viaggiare da Milano a Zurigo in poco meno di tre ore.
  • In media è attraversato da 9000 viaggiatori al giorno.

 

Bibliografia

  1. https://company.sbb.ch/it/media/informazioni-approfondite/galleria-di-base-del-san-gottardo.html
  2. http://www.ingegneri.info/news/infrastrutture-e-trasporti/ingegneria-strutturale-civile-il-bim-per-la-galleria-di-base-del-san-gottardo/

 

2 Responses to La galleria di base del San Gottardo, la più lunga al mondo

  1. Furmine ha detto:

    Bell’opera, e li benefici so parecchi.
    Certo, su la pelle de nove poveracci…

    • Alessio Brunetti ha detto:

      Salve, senza dubbio è un’opera straordinaria e in quanto tale ha richiesto sforzi enormi e purtroppo non tutto va sempre nel verso giusto. La ringrazio per il commento!

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