Scavare nel Futuro Urbano: L’Analisi High-Tech Dietro la Ristrutturazione dei Parcheggi Sotterranei

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante, un po’ insolito forse, ma che riguarda da vicino le nostre città e come cerchiamo di renderle più vivibili e funzionali. Parliamo di parcheggi. Sì, lo so, argomento non proprio da prima pagina, ma pensateci un attimo: quante volte avete girato a vuoto cercando un posto auto, magari vicino a un hotel dove dovevate soggiornare o incontrare qualcuno? Ecco, il problema del parcheggio, specialmente nelle grandi città turistiche, è diventato un vero e proprio “punto dolente”, come dicono gli esperti. E indovinate un po’? Incide parecchio sulla nostra soddisfazione da turisti o visitatori.

La Sfida: Più Posti Auto Senza Toccare il Cielo

Allora, qual è la soluzione quando lo spazio in superficie scarseggia? Semplice (si fa per dire!): andare sottoterra! Lo sviluppo e l’utilizzo dello spazio sotterraneo sono diventati fondamentali per risolvere la congestione del traffico e ampliare le nostre città in modo sostenibile. Immaginate di poter trasformare aree vicino a edifici esistenti, come gli hotel, creando nuovi parcheggi interrati. Sembra fantastico, vero? Migliora la funzionalità turistica, rende la città più attrattiva… ma c’è un “ma”.

Realizzare questi progetti, specialmente vicino a strutture già presenti e operative, è una sfida ingegneristica non da poco. Scavare in profondità accanto a un edificio può disturbare il terreno, mettendo a rischio le fondamenta e la stabilità dell’intera struttura. Non è uno scherzo! Ecco perché è cruciale studiare nel dettaglio cosa succede laggiù, nel sottosuolo, durante i lavori.

Il Caso Studio: Un Parcheggio Sotterraneo tra Due Hotel

Proprio per capire meglio questi meccanismi, voglio parlarvi di un caso specifico: un progetto di ristrutturazione di un parcheggio sotterraneo vicino a un hotel (anzi, due!) a Hefei, in Cina. Questi due hotel, chiamiamoli A e B, funzionavano normalmente ma non avevano parcheggi sotterranei. Con l’aumento dei turisti automuniti, i posti auto in superficie non bastavano più. La soluzione? Costruire un parcheggio interrato di ben cinque piani (profondo 16 metri!) proprio nello spazio tra i due edifici. Una mossa intelligente per aumentare i posti auto senza intaccare l’uso commerciale dell’area in superficie.

Ma capite bene la delicatezza della situazione: scavare un “buco” di 60 metri per 10, profondo 16 metri, a soli 2 metri dall’Hotel A e 3 metri dall’Hotel B! Qui entra in gioco la tecnologia.

La Lente d’Ingrandimento Digitale: L’Analisi agli Elementi Finiti (FEA)

Come si fa a prevedere l’impatto di uno scavo così complesso? Non possiamo certo andare a tentativi. Usiamo strumenti potentissimi come l’analisi agli elementi finiti (FEA). Immaginatela come una simulazione computerizzata super dettagliata, una sorta di “gemello digitale” del cantiere. Abbiamo costruito un modello 3D con un software specializzato (MIDAS/GTS NX) che riproduceva il terreno (con i suoi strati: riporto misto, argilla limosa, argilla), i due hotel con le loro fondamenta a trave rovescia e la struttura di sostegno dello scavo (un muro diaframma in cemento armato spesso 0,8 metri e profondo 22 metri, più 4 livelli di puntelli interni in acciaio).

Questo modello ci permette di simulare passo dopo passo le 13 fasi di costruzione previste, dall’inizio dello scavo fino al completamento. Ma come facciamo a sapere se il modello è affidabile? Confrontando i risultati della simulazione con i dati reali misurati in cantiere! Ebbene, i nostri calcoli si sono rivelati molto vicini alle misurazioni effettive (ad esempio, per lo spostamento orizzontale del muro di sostegno e l’abbassamento dei pilastri dell’hotel). Questo ci ha dato la fiducia necessaria per usare il modello come una sorta di “sfera di cristallo” per analizzare il comportamento meccanico di tutto il sistema durante la costruzione.

Cosa Succede Davvero Sottoterra? I Risultati dell’Analisi

E qui viene il bello! Cosa abbiamo scoperto analizzando il nostro modello digitale?

Il Terreno Sotto Pressione: Sollevamenti e Assestamenti

Una delle prime cose che abbiamo osservato è il comportamento del terreno sul fondo dello scavo. Man mano che si scava e si rimuove il peso del terreno sovrastante, il fondo tende a… sollevarsi! È come se “respirasse” dopo essere stato compresso. Nel nostro caso, alla fine dello scavo, il sollevamento massimo al centro ha raggiunto i 26,9 mm. Ai bordi, invece, il sollevamento era minore (circa 4,5 mm), trattenuto dal muro diaframma. Questo fenomeno è importante perché influenza la stabilità del muro stesso.

Le Fondamenta degli Hotel: Come Reagiscono?

E le fondamenta dei nostri hotel? Lo scavo provoca un disturbo nel terreno circostante, che tende a spostarsi verso il basso e verso lo scavo. Questo causa un assestamento (un abbassamento) delle fondamenta. Abbiamo visto che le fondamenta dell’Hotel A si sono abbassate al massimo di -5,2 mm, mentre quelle dell’Hotel B, forse a causa della diversa struttura o distanza, hanno raggiunto i -10,98 mm. È interessante notare che le parti delle fondamenta più vicine allo scavo, dopo un iniziale abbassamento, hanno mostrato una leggera tendenza a risalire, probabilmente influenzate dal sollevamento del fondo dello scavo trasmesso attraverso il muro diaframma.

Guardando i pilastri, abbiamo notato una deformazione che potremmo definire “a pendenza”: i piedi dei pilastri più vicini allo scavo tendevano a sollevarsi leggermente, mentre quelli più lontani si abbassavano. Questo movimento differenziale è cruciale da monitorare per evitare danni alla struttura portante degli hotel.

Il Muro di Sostegno: Il Guardiano dello Scavo

Il muro diaframma è il vero protagonista della sicurezza dello scavo. Abbiamo analizzato i suoi spostamenti orizzontali, le tensioni e i momenti flettenti. Lo spostamento massimo verso l’interno dello scavo è stato di 6,09 mm per il muro vicino all’Hotel A e -6,56 mm (quindi verso l’esterno, ma sempre rispetto all’asse dello scavo) per quello vicino all’Hotel B, entrambi valori ben al di sotto dei limiti di sicurezza. Questi spostamenti massimi si verificano, come prevedibile, vicino alla superficie di scavo attuale.

Anche le tensioni (massima -494,2 kN/m) e i momenti flettenti (massimo -746,1 kN m/m) aumentano con la profondità dello scavo, concentrandosi soprattutto vicino alla base dello scavo e negli angoli della struttura. Questo ci dice dove il muro è più sollecitato e dove bisogna prestare maggiore attenzione in fase di progettazione e costruzione.

I Puntelli Interni: Eroi Sotto Compressione

Infine, i puntelli interni, quelle travi orizzontali che contrastano la spinta del terreno sul muro diaframma. La nostra analisi ha confermato che lavorano principalmente a compressione. La forza assiale massima registrata è stata di ben -1225,9 kN (il segno meno indica compressione) e si è verificata nel puntello più basso (il quarto livello), nella sua parte centrale, una volta completato lo scavo. È interessante notare come la forza su ogni livello di puntelli cambi durante le fasi di scavo: aumenta quando si scava sotto di esso e poi tende a diminuire (o aumentare più lentamente) quando vengono installati nuovi puntelli più in basso, che contribuiscono a sostenere il carico. La somma totale delle forze massime su tutti i puntelli installati cresce costantemente man mano che si scava più a fondo, raggiungendo i -2748,3 kN alla fine. Questo valore ci dà un’idea del carico complessivo che la struttura di sostegno deve sopportare.

Lezioni Imparate e Momenti Chiave

Cosa ci insegna tutto questo? Prima di tutto, che l’analisi agli elementi finiti è uno strumento potentissimo e affidabile per progettare e gestire in sicurezza scavi profondi vicino a edifici esistenti. Ci permette di “vedere” cosa succede e di intervenire prima che si verifichino problemi.

Abbiamo capito che la profondità dello scavo è il fattore chiave: più si scava, maggiori sono gli spostamenti, le tensioni e le forze. Ma non tutte le fasi sono uguali. Le fasi iniziali (le prime due, quando si installa il primo puntello e si scava sotto di esso) e le fasi finali (le ultime due, quando si raggiunge la massima profondità, specialmente quelle senza l’aggiunta immediata di un nuovo supporto) sono risultate le più critiche, quelle che inducono i maggiori incrementi nelle sollecitazioni. Sono questi i momenti in cui bisogna intensificare i controlli e il monitoraggio in cantiere.

Un altro aspetto fondamentale è l’effetto spaziale: deformazioni e forze sono quasi sempre maggiori al centro dello scavo rispetto ai bordi o agli angoli. Il centro è il punto più “debole” e va tenuto d’occhio.

Guardando al Futuro: Oltre la Simulazione

Certo, il nostro studio ha delle limitazioni. Non abbiamo considerato l’effetto di tubature interrate, strade vicine, carichi temporanei in cantiere o la pioggia. Non abbiamo nemmeno analizzato in dettaglio il comportamento della struttura portante degli hotel stessi (solai, travi, pilastri al di sopra delle fondazioni). Sarebbe interessante, in futuro, includere questi fattori e magari confrontare scenari diversi, cambiando l’altezza degli edifici vicini o la distanza dallo scavo.

Ma il messaggio chiave resta: grazie a queste analisi avanzate, possiamo affrontare progetti complessi come la ristrutturazione di parcheggi sotterranei in contesti urbani delicati con maggiore sicurezza e consapevolezza. Possiamo bilanciare l’esigenza di migliorare le infrastrutture e l’esperienza turistica con la necessità imprescindibile di proteggere il patrimonio edilizio esistente. È un passo importante verso città più resilienti e sostenibili. E, perché no, verso una ricerca di parcheggio un po’ meno stressante per tutti noi!

Fonte: Springer