Le metropolitane urbane del futuro: infrastrutture multifunzionali con materiali da costruzione innovativi

L'importanza delle Metropolitane nel contesto urbano

Lo sviluppo delle metropolitane urbane rappresenta una delle sfide più affascinanti e strategiche nel panorama della mobilità moderna. Durante le Giornate Studio Fabre di Perugia, il professor Bernardino Chiaia del Politecnico di Torino ha offerto una panoramica dettagliata sulla crescita delle infrastrutture sotterranee, analizzando sia il contesto storico che le prospettive future di questo settore.

Il termine "metropolitana" trae origine dalla Metropolitan Railway Company, nata nel Regno Unito nel 1863. Etimologicamente, il nome sembra derivare dal greco metron (misura) e polis (città), suggerendo l'idea di una rete che scandisce la struttura urbana.

Nel corso dell'intervento, Chiaia ha sottolineato come le metropolitane rappresentino la spina dorsale della mobilità sostenibile nelle città moderne, garantendo trasporti efficienti, rapidi e liberi da ingorghi. Il concetto della "città dei 15 minuti", promosso dagli urbanisti, trova nelle metropolitane urbane una delle sue soluzioni più efficaci.

Attualmente, l'Italia ha circa 250 km di linee metropolitane, un dato inferiore rispetto ad altri Paesi europei come la Spagna e il Regno Unito. Tuttavia, negli ultimi decenni, si sta registrando un incremento significativo nell'interesse e negli investimenti in questo settore: tra il 2010 e il 2032 si prevede la realizzazione di oltre 90 km di nuove linee metropolitane.

Uno degli aspetti più interessanti affrontati dal professor Chiaia riguarda l'ingegneria e l'innovazione nel settore degli scavi e delle infrastrutture metropolitane. L'ingegneria delle metropolitane si distingue per la sua natura sottrattiva, in contrapposizione all'additive manufacturing: si tratta di un processo di costruzione che avviene rimuovendo materiale, anziché aggiungerlo.

Tra le tecnologie più avanzate troviamo le Tunnel Boring Machines (TBM), meglio conosciute come "talpe meccaniche", strumenti sofisticati in grado di realizzare gallerie con precisione millimetrica. Queste macchine operano con sistemi avanzati di pressione controllata e coclee che regolano l'estrazione del materiale, adattandosi continuamente alle condizioni del sottosuolo.

Il futuro della tecnologia delle TBM potrebbe riservare sviluppi rivoluzionari: ad esempio, Elon Musk con la sua The Boring Company ha promesso di raggiungere velocità di scavo di 200 metri al giorno, un traguardo che renderebbe la costruzione di metropolitane molto più rapida ed efficiente rispetto agli attuali standard di 5-20 metri al giorno.

Le metropolitane urbane: vantaggi e sfide per la loro realizzazione

Materiali innovativi e nuove soluzioni costruttive

Un'altra area di innovazione riguarda i conci di rivestimento delle gallerie, tradizionalmente realizzati in calcestruzzo armato. Le nuove tecnologie puntano a soluzioni più sostenibili e performanti, come i conci fibrorinforzati, che eliminano la necessità di armature metalliche riducendo costi e tempi di produzione.

Un'opzione particolarmente interessante è rappresentata dalle barre in fibra di vetro (GFRP), che offrono vantaggi come resistenza alla corrosione, leggerezza e maggiore durabilità. Tuttavia, il loro utilizzo è ancora limitato a causa degli elevati costi di produzione.

Un'altra innovazione promettente riguarda l'estrusione del calcestruzzo fibrorinforzato direttamente in situ, una tecnologia che potrebbe eliminare la necessità di prefabbricazione dei conci e migliorare l'efficienza costruttiva.

Costruire una metropolitana in un contesto urbano comporta notevoli rischi e complessità. La sicurezza strutturale degli edifici sovrastanti dipende dall'attenta valutazione del cedimento del suolo e della vulnerabilità degli edifici esistenti.

Un parametro critico è il volume perso durante lo scavo, che incide direttamente sul rischio di subsidenza. Adottare un approccio basato sul metodo osservazionale, monitorando in tempo reale gli effetti degli scavi, è essenziale per garantire la sicurezza dell'infrastruttura e dell'ambiente urbano circostante.

Guardando al futuro, Chiaia ha evidenziato il potenziale delle infrastrutture metropolitane come hub multifunzionali. Oltre a trasportare persone, le gallerie metropolitane potrebbero integrare sistemi di energia geotermica.

Un esempio concreto è il progetto della stazione di Porta Nuova a Torino, dove i diaframmi della metropolitana sono utilizzati per produrre energia termica per il riscaldamento e il raffrescamento della struttura. Inoltre, un brevetto sviluppato dal Politecnico di Torino prevede l'uso di conci geotermici per trasformare intere linee metropolitane in fonti di energia pulita e rinnovabile.