Modellazione numerica 2D e 3D nel progetto di opere sotterranee per l'estensione della linea 14 Métro di Parigi

Analisi numeriche 2D e 3D per la progettazione di una caverna atta allo smantellamento di una TBM in un area urbanizzata

Titolo originale del caso studio: 2D and 3D numerical analysis for the design of a TBM dismantling cavern to be excavated under sensitive buildings for Paris metro line extension

Nella pratica progettuale di opere in sotterraneo, la modellazione numerica bidimensionale viene spesso impiegata grazie alla sua relativa semplicità e per i tempi di calcolo ridotti. Tuttavia, in alcuni casi l’approccio tridimensionale é necessario per ottimizzare e verificare la geometria e i metodi di costruzione, in particolare per opere sotterranee da realizzare in ambiente urbano, dove esistono vincoli restrittivi per evitare il danneggiamento delle sturtture in superficie.

Questo studio presenta il caso di una caverna atta allo smantellamento di una TBM nel progetto dell’estensione della linea 14 della metropolitana di Parigi. Il progetto si situa in un'area fortemente urbanizzata, caratterizzata da edifici residenziali risalenti all'epoca Haussmann, particolarmente sensibili ai cedimenti superficiali del piano campagna (subsidenza).

Un modello numerico 2D in deformazioni piane, agli elementi finiti, è stato inizialmente utilizzato per valutare gli effetti causati dallo scavo della caverna. Le fasi di costruzione sono state simulate utilizzando il metodo di convergenza-confinamento per ogni sezione di scavo. Questo primo approccio ha portato a previsioni di subsidenze superiori alle soglie ammissibili. Di conseguenza, sono stati ridefiniti le dimensioni e la forma della caverna e il processo di scavo. Un modello 3D ad elementi finiti è stato quindi utilizzato per verificare l'efficacia delle scelte progettuali nel ridurre le subsidenze provocate dallo scavo dell’opera. Ciò ha permesso di tenere conto degli effetti volta 3D ed evitare le approssimazioni solitamente introdotte nella determinazione del coefficiente di rilascio degli sforzi nel metodo di convergenza-confinamento, utilizzato nei modelli 2D.

Vista del modello numerico 3D - software PLAXIS

In questo caso di studio, la validazione del progetto rispetto al controllo delle subsidenze indotte in superficie puo essere ottenuta solo utilizzando un approccio di modellazione 3D.

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