Dove è coinvolto l'ETH nella Galleria di base del Gottardo

"Le costruzioni in sotterraneo vengono insegnate ad alto livello all'ETH da quasi 100 anni", afferma Georg Anagnostou, professore di costruzioni in sotterraneo. "Il suo predecessore Kalman Kovári è stato presidente del gruppo di lavoro sulle gallerie di base dell'ingegneria civile dal 1990 fino al suo pensionamento nel 2002. Questo gruppo ha valutato le questioni generali di pianificazione, come l'allineamento o la scelta dei sistemi ottimali di tunnel e canne, nonché le questioni chiave di ingegneria strutturale.

Superare la roccia galleggiante

Uno dei problemi principali è emerso nella fase iniziale della pianificazione nel bacino di Piora, sul versante sud del Gottardo. Questa zona di faglia era temuta dagli esperti per la sua natura geologica e ha fatto notizia per anni: Non si poteva escludere che la dolomia a grana zuccherina presente sulla superficie della montagna potesse raggiungere il livello della galleria. Ciò avrebbe significato che il tunnel avrebbe dovuto attraversare 30-50 metri di cosiddetta roccia galleggiante, ovvero roccia sciolta sottoposta a un'elevata pressione dell'acqua. Questo pericolo ha spinto gli scienziati dell'ETH a effettuare approfonditi calcoli sulla statica della galleria. "Le indagini hanno dimostrato l'importanza di fattori quali la resistenza del rivestimento, la resistenza alla compressione e lo spessore del corpo di iniezione per superare la roccia galleggiante", spiega Anagnostou.

Nel massiccio intermedio di Tavetsch, nel nord-est del Paese, l'ETH ha studiato la deformabilità della roccia e ha fornito le basi scientifiche che hanno contribuito a evitare ritardi nella costruzione. "La roccia pressurizzata può bloccare le macchine per lo scavo delle gallerie. Ciò comporta notevoli ritardi nella costruzione", spiega Anagnostou. ? ovvio che tali ritardi costano molto denaro. A questo proposito, i risultati della galleria di base del Gottardo - il tunnel ferroviario più lungo del mondo - sono di grande importanza economica anche per il tunnelling a livello internazionale.

Gottardo fa progredire la ricerca

"Il lavoro sul Gottardo ci ha dato impulsi di ricerca estremamente importanti sotto molti punti di vista, che vengono utilizzati nel tunnelling in tutto il mondo, ad esempio in Turchia o negli Stati Uniti", ma le conoscenze acquisite in questo progetto del secolo hanno conseguenze ancora più ampie: Si riflettono nelle tesi di dottorato e confluiscono nell'insegnamento, dove i futuri tunnisti acquisiscono il loro know-how.

Precisione a 0,001 gradi

Anche i ricercatori dell'Istituto di geodesia e fotogrammetria hanno contribuito in modo significativo al successo della realizzazione del tunnel del Gottardo. Gli specialisti del rilevamento delle gallerie hanno fornito le basi scientifiche per la pianificazione e la progettazione del tunnel alpino. Le difficili condizioni del massiccio del Gottardo hanno posto gli esperti di geomatica di fronte a grandi sfide, che sono state superate con l'aiuto dei professori Alessandro Carosio, che ha lavorato come esperto di geodesia per AlpTransit Gottthard AG fino al suo pensionamento nel 2008, e l'ETH professor Alain Geiger: Per la pianificazione di base in superficie, i geomatici possono orientarsi con il GPS. In montagna non possono ricevere segnali per questo scopo. Per questo motivo, la direzione viene determinata con un cosiddetto giroscopio topografico, con il quale è possibile misurare la direzione con una precisione di 0,001 gradi rispetto al nord vero. Si tratta di una precisione sufficiente per percorrere lunghe gallerie. Per ottenere questa precisione e collegare i portali tra loro con una sufficiente accuratezza in altezza, è necessario correggere gli effetti delle anomalie di gravità e delle deviazioni perpendicolari sulle misurazioni. Da un punto di vista locale, esse sono principalmente una conseguenza della diversa densità delle rocce nella montagna e della topografia. Il modello richiesto (geoide) del campo gravitazionale terrestre ha potuto essere determinato solo con l'aiuto delle competenze e delle apparecchiature di misurazione appositamente sviluppate dall'ETH di Zurigo.

Un capolavoro di ingegneria

I ricercatori hanno anche svolto un lavoro metodologico pionieristico: a Sedrun, oltre al già citato giroscopio di rilevamento, è stata utilizzata per la prima volta al mondo la tecnologia di misurazione inerziale per determinare la direzione nel tunnel. Il professore dell'ETH Hilmar Ingensand l'ha sviluppata insieme ai suoi colleghi dell'Università Tecnica di Monaco. Gli esperti di rilevamento hanno utilizzato i dati di misurazione aggiuntivi per garantire che il tunnel iniziato ai piedi del pozzo di 800 metri di profondità venisse eseguito nella direzione corretta. Questi sforzi di ricerca hanno dato i loro frutti: Alla fine del tunnel, la deviazione era di soli otto centimetri in senso laterale e di un centimetro in senso verticale. Un capolavoro di ingegneria. E, come sottolinea Carosio, "gli ingegneri topografi responsabili erano tutti diplomati dell'ETH, senza eccezioni".