Modellazione FEM e indagini geotecniche per opere infrastrutturali in ambiente alpino.

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Il progetto di riqualificazione e messa in sicurezza della S.S. 337 della Val Vigezzo rappresenta un banco di prova significativo per l’applicazione della modellazione numerica FEM in contesti geologici complessi. La strada, che collega l’Italia alla Svizzera, attraversa una valle sospesa di origine glaciale caratterizzata da un’alternanza di depositi quaternari eterogenei e ammassi rocciosi gneissici intensamente fratturati. Le analisi geotecniche condotte da Sinergo per conto di ANAS, in collaborazione con Pro Iter Group, Erre.Vi.A. e DVision Architecture, hanno integrato campagne di indagine pluriennali con software specialistici per verificare stabilità, cedimenti e deformazioni indotti dalle nuove opere.

Il tracciato e le opere previste

Il tracciato inizialmente progettato come strada di categoria F è stato adeguato alla categoria C, in coerenza con il collegamento internazionale e la natura extraurbana dell’arteria. In fase di Progetto Esecutivo sono state introdotte ottimizzazioni per migliorare la funzionalità e la sicurezza. Il nuovo assetto prevede tre ponti (35, 50 e 51 m), quattro viadotti (85, 94, 87 e 100 m) e due gallerie naturali, Olgia 1 (848 m) e Olgia 2 (270 m), oltre a muri di sostegno, paratie e ampliamenti di opere esistenti. Parallelamente è stata condotta una caratterizzazione geotecnica approfondita, con individuazione delle unità stratigrafiche, analisi della sismicità storica e categorizzazione dei terreni secondo le NTC18.

Assetto geologico e unità stratigrafiche

L’area di studio è compresa tra l’abitato di Meis e il confine di Stato a Ponte Ribellasca. La Valle Vigezzo presenta un’origine glaciale con fondovalle modellato da sedimenti fluvio-glaciali e conoidi di deiezione, condizionato dal lineamento tettonico Centovalli-Sempione. I versanti sono soggetti a dinamiche morfogenetiche attive, con frane e smottamenti favoriti da acclività e fratturazioni del substrato. Le campagne di indagine del 2004, 2015 e 2020/2021, integrate con dati storici ARPA, hanno distinto due macro-unità. I depositi quaternari includono formazioni eluviali e colluviali (at-3), depositi di terrazzo fluviale e alluvioni recenti (at-6) con comportamento attritivo e compressibilità bassa, e depositi lacustri e fluvio-lacustri (at-9) ad addensamento elevato. Il substrato roccioso è costituito da Gneiss del Monte Rosa (Gn-12), con scistosità subverticali e grado di fratturazione variabile.

Verifiche di stabilità dei rilevati con il metodo SRM

Per le sezioni di rilevato di maggiore altezza è stata eseguita un’analisi di stabilità globale utilizzando il metodo SRM (Strength Reduction Method) in ambiente FEM. L’approccio, basato su un modello costitutivo del materiale, ha permesso di ottenere un fattore di sicurezza raffinato, trascurando instabilità locali di natura geometrica. Il risultato ottenuto, pari a 1,23, è risultato in linea con il valore limite di 1,30 ricavato dall’analisi all’Equilibrio Limite, confermando la verifica ai sensi delle NTC18. Le analisi sono state condotte sia in condizioni statiche sia sismiche, ricostruendo le situazioni geologico-strutturali e morfologiche originarie.

Analisi dei cedimenti dei rilevati

La valutazione dei cedimenti si è basata sulla suddivisione tra cedimento immediato e cedimento di consolidazione primaria. Data la natura prevalentemente granulare dei depositi quaternari interessati, sono stati considerati solo i cedimenti immediati. Per i rilevati AP-160 e AP-161 è stata condotta un’analisi lineare bidimensionale con il software Midas GTS NX. La geometria del modello è stata definita su tre strati di terreno, con parametri caratteristici tratti dalla relazione geotecnica. L’analisi è stata articolata in due fasi costruttive: lo stato iniziale pre-cantiere (con annullamento dei cedimenti indotti dal solo peso proprio) e la successiva applicazione del carico del rilevato. Per il muro di contenimento al piede è stato adottato un elemento rigido, al fine di evitare instabilità numeriche.

Deformabilità dell’ammasso roccioso e modellazione degli sbancamenti

Le verifiche di deformabilità hanno riguardato le riprofilature rocciose, con particolare attenzione alla sezione AP-260 (riprofilatura MS.09), caratterizzata dal maggior volume di roccia rimosso. Il modello sviluppato con Midas FEA NX ha utilizzato il modello costitutivo di Hoek-Brown per la roccia, mentre i tiranti sono stati rappresentati come elementi Embedded Truss con comportamento elastoplastico alla Von Mises, senza necessità di continuità nodale. L’analisi è stata condotta simulando lo sbancamento in due macrofasi, associando a ciascuna la posa delle chiodature passive previste. Questo approccio ha permesso di stimare le deformazioni attese durante le fasi di scavo, fornendo valori di riferimento per il monitoraggio in corso d’opera.

La complessità geologica e morfologica della Val Vigezzo ha reso indispensabile un approccio multidisciplinare, in cui la modellazione FEM con Midas GTS NX e Midas FEA NX ha consentito di simulare con precisione le interazioni tra le opere e il terreno, supportando scelte progettuali in grado di garantire sicurezza e durabilità dell’infrastruttura.