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CAPITOLO 1
Underground: generalità
1.1 Perché l’ Underground (U.G.)
E’ stato calcolato che il numero di persone residenti nelle aree urbane,
dal 1950 ad oggi, è praticamente quadruplicato, raggiungendo la cifra di
circa tre miliardi. Ciò significa che, allo stato attuale, circa il 50% della
popolazione mondiale vive in città, contro il 29.7% di mezzo secolo fa, e si
prevede che, entro il 2030, 3 persone su 5 vivranno nelle metropoli. Negli
Stati Uniti, in Canada, in Giappone e nell’Europa Occidentale, la
popolazione che abita le città è già il 70% della popolazione nazionale.
Tale crescita esponenziale della popolazione cittadina ha prodotto,
come conseguenza dell’accresciuta domanda di spazio (per abitazioni,
uffici, trasporti, aree commerciali, svago ecc.), un notevole incremento
delle dimensioni delle metropoli; inoltre, i principali problemi che
affliggono le aree metropolitane, in termini di congestione delle principali
arterie cittadine, di pressoché totale mancanza di spazi verdi, di precarietà
delle condizioni ambientali, si sono drammaticamente acuiti.
Il caso più esemplare è forse Tokyo, dove i dodici milioni di abitanti
diventano quasi trenta se si considera la grande nebulosa urbana che la
circonda, e passano in media, ogni giorno, più di un'ora sui mezzi pubblici
per andare da casa al lavoro e viceversa. Il mezzo più usato, oltre
all'automobile (ma nonostante vi siano autostrade urbane che attraversano
la capitale il traffico è molto lento e non supera i venti chilometri l'ora) è la
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metropolitana: otto milioni di viaggiatori al giorno, in vagoni superaffollati.
Non è questo un caso unico: tutte le città prima o poi rischiano di
raggiungere il collasso della mobilità.
Ci si rende conto quindi che tale sviluppo “orizzontale” delle città sta
diventando sempre più insostenibile: la soluzione potrebbe essere lo
sfruttamento dello spazio sotterraneo per decongestionare le grandi arterie,
realizzare una rete di trasporti più funzionali e veloci, restituire alla città
“on ground” lo spazio da destinare ad attività ludiche e ricreative.
D’altronde, lo spazio sotterraneo è utile per collocarvi attività o
infrastrutture che sono difficili, impossibili, ambientalmente indesiderabili
o antieconomiche se realizzate on-ground. Inoltre, esso, per sua natura, è
tale da isolare, dal punto di vista termico, meccanico ed acustico, le due
aree (quella on-ground e quella U.G.) l’una dall’altra. In particolare è
evidente che l’U.G. protegge l’utenza dalle intemperie e da tutte le
condizioni meteorologiche estreme.
Le strutture U.G. presentano molti vantaggi intrinseci relativamente alla
resistenza ai terremoti: esse, infatti, risentono dell’effetto delle onde
sismiche in misura molto minore rispetto alle analoghe opere on-ground.
Il vantaggio principale connesso con lo sfruttamento della risorsa U.G.
si manifesta tuttavia in termini ambientali, se si fa riferimento al
decongestionamento del traffico cittadino, alla conseguente riduzione della
concentrazione di agenti inquinanti, al miglioramento dell’impatto
paesaggistico, alla tutela della flora e della fauna.
Talora la necessità dell’utilizzo dello spazio sotterraneo nasce da
esigenze essenzialmente topografiche (tunnel stradali e ferroviari in zone
collinari o montuose).
E’ bene tuttavia evidenziare quelli che sono i potenziali effetti negativi
relativi alla costruzione e all’uso delle opere U.G. Essi possono essere così
riassunti:
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ξ vibrazioni indotte dalle macchine escavatrici, con conseguenze
negative nei riguardi delle altre strutture on-ground site in
prossimità dell’area dei lavori;
ξ inquinamento da polveri causato dagli scavi stessi nonché dai
precedenti sopralluoghi (perforazioni per indagini
geomorfologiche), disturbi provocati da esplosioni per indagini
sismologiche;
ξ possibile inquinamento delle falde acquifere;
ξ rischio di disastri ambientali dovuti all’intercettamento di
preesistenti strutture sotterranee usate per lo stoccaggio di
materiale inquinante durante gli scavi (specie se non è possibile
reperire la documentazione relativa a siti del genere);
ξ possibili danni ai siti archeologici sotterranei intercettati durante i
lavori di scavo;
ξ pesanti disagi e disservizi arrecati a pedoni, automobilisti,
commercianti ecc. durante l’esecuzione dei lavori.
ξ notevoli costi di realizzazione delle opere U.G.
A quanto fin qui esposto va aggiunto un altro aspetto di estrema
importanza, legato alle enormi difficoltà ed agli ingenti costi che
insorgerebbero qualora si volessero dismettere opere sotterranee già
realizzate (per obsolescenza tecnologica, per cambio di destinazione d’uso
dello spazio in questione ecc.). Tali problemi sono legati essenzialmente
alla rimozione di condutture di gas e acqua, di cavi elettrici e per
telecomunicazioni, all’estrazione delle polveri e dei detriti.
Sulla scorta di quanto fin qui esposto appare evidente la necessità di
pensare all’U.G. come una “risorsa non rinnovabile”, da sfruttare, pertanto,
in maniera estremamente razionale, introducendola in un contesto di
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pianificazione territoriale su vasta scala, in termini sia spaziali che
temporali.
Non si può prescindere, infatti, dal prendere in considerazione la
possibilità di sfruttare le enormi potenzialità di questa risorsa nel momento
in cui si conduce un processo di riassetto del territorio, anche in virtù del
fatto che lo spazio ricavabile dal sottosuolo può avere una grande
molteplicità di destinazioni d’uso, come rivela la tabella 1.
Il processo decisionale consterà naturalmente di una molteplicità di
valutazioni (economiche, finanziarie, ambientali), in generale lungi
dall’essere semplici. Alcuni benefici sono infatti difficilmente
“monetizzabili”, mentre può essere altrettanto difficile attribuire valori
appropriati agli indici relativi agli “impatti” individuati in sede di analisi
Multicriteria.
Ad ogni modo, a sostegno di questo processo decisionale può essere
necessario prevedere un Data Base dell’U.G., ossia una raccolta di dati
relativi ad aree del territorio oggetto del piano, potenzialmente sfruttabili in
termini di utilizzo del corrispondente sottosuolo.
Le informazioni corrispondenti a ciascun’area (tipologia di suolo e
sottosuolo, geomorfologia, presenza o assenza di falde freatiche, sismicità e
vulcanicità, condizioni economico-sociali on-ground ecc.) devono essere
più numerose e dettagliate possibile, onde indirizzare il processo
decisionale verso la scelta ottima.
Può rendersi infine necessario un aggiornamento legislativo e normativo
nei riguardi del diritto di proprietà, onde facilitare la valutazione dei costi di
esproprio dei volumi U.G.
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GRANDI
STRUTTURE
TECNOLOGICHE
- Strutture collegate con impianti di
produzione di energia
- Stazioni di telecomunicazioni
- Strutture per centri di ricerca
- Impianti per il trattamento delle acque
- Grandi depositi (magazzini, depositi a bassa
temperatura, archivi, depositi di aria
compressa)
- Tunnel collegati ad impianti idroelettrici
(condotte forzate, impianti di spillamento)
- Inceneritori
- Depositi per l’immagazzinamento dei rifiuti
- Impianti industriali
- Tunnel di servizio (per cavi elettrici, reti di
telecomunicazioni, acque luride)
INFRASTRUTTURE DI
TRASPORTO
- Gallerie stradali, ferroviarie e metropolitane,
stazioni, depositi
- Tunnel sottomarini
- Parcheggi per autoveicoli
- Aree pedonali
- Impianti funicolari
STRUTTURE CIVILI
DESTINATE AD
ALLOGGIO
LAVORO, ATTIVITA’
CULTURALI E
RICREATIVE
- Appartamenti ed alberghi
- Laboratori
- Centri commerciali
- Cantine
- Scuole
- Ospedali
- Cinema, teatri, biblioteche, banche, ristoranti,
chiese, sale riunioni.
STRUTTURE MILITARI
- Centri strategici (di comando,
telecomunicazioni ecc.)
- Depositi di armi e munizioni
- Hangar per aeroplani, navi, sottomarini ed
altri veicoli
- Rifugi antiatomici
- Strutture di difesa
MINIERE
- Cave e miniere
Tabella 1 – Tipologie di destinazione d’uso degli spazi sotterrane
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1.2 La sicurezza
1.2.1. Aspetti generali
Nonostante le innumerevoli opere U.G. attualmente esistenti in tutti i
continenti, ricercatori e tecnici di tutto il mondo stanno tuttora cercando di
mettere a punto nuovi standard tecnici e culturali, specificatamente rivolti
all’U.G. La gran parte di tali opere è spesso frutto di improvvisazione o di
applicazione sistematica di standard consolidati relativamente all’on-
ground, ma non necessariamente validi in ambito U.G., se si eccettuano
alcuni concetti di sicurezza mutuati dall’ingegneria mineraria. D’altronde, i
problemi di fattibilità delle opere sotterranee appaiono molto più complessi
rispetto al passato poiché coinvolgono una molteplicità di aspetti:
caratteristiche del sottosuolo, permessi, standard costruttivi, impatti
ambientali ecc.
Va comunque aggiunto che, negli ultimi anni, sono stati fatti molti passi
avanti relativamente alle metodologie decisionali riguardanti l’”opzione
U.G.”, mentre molte sono state le proposte per fare chiarezza su dove,
quando e cosa realizzare nel sottosuolo. Resta tuttavia una domanda ancora
priva di una risposta univoca: quali standard di sicurezza bisogna
assicurare nelle aree U.G.?
Tale problema assume enorme rilevanza già in sede di pianificazione,
allorché la valutazione della sicurezza intrinseca di ciascuna alternativa di
intervento costituisce senz’altro un fondamentale tassello del processo
decisionale cui si è poc‘anzi accennato.
Una risposta esaustiva alle complesse questioni dianzi evidenziate deve
appropriatamente considerare gli aspetti tecnici in un’ottica globale, in
quanto la tecnologia altro non è che il mezzo per la pratica realizzazione dei
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requisiti e degli standard stabiliti. La vastità di tecnologie e metodi di
analisi oggi disponibili consentono comunque di affrontare il problema
della sicurezza ambientale soddisfacendo tutti i requisiti tecnici e i vincoli
economici. E’ pertanto possibile pensare a soluzioni globali ai problemi
relativi alla sicurezza attraverso la realizzazione di sistemi integrati di
gestione della sicurezza.
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1.2.2. Sicurezza ambientale nello spazio U.G.
Per introdurre nuovi metodi e concetti rivolti al progetto di opere U.G.,
bisogna partire da una ridefinizione del concetto di sicurezza ambientale,
idoneo al contesto U.G.
I particolari vincoli ambientali imposti dall’ambiente sotterraneo (primi
fra tutti la mancanza di luce naturale e la scarsità di spazio ed aria)
suggeriscono di accettare la pratica equivalenza fra i seguenti aspetti:
ξ condizioni di vita e di lavoro;
ξ qualità della vita;
ξ salute e sicurezza umana;
ξ sicurezza ambientale.
Generalmente, questi concetti non sono coincidenti e le relative
soluzioni progettuali sono gestite in modo separato, sebbene i relativi
problemi siano sempre confinanti o collegati tra loro. In un contesto
sotterraneo, viceversa, i quattro requisiti devono essere considerati come
inclusi l’uno nell’altro. In pratica, ciò significa adottare un unico standard
progettuale, generalmente il più restrittivo (Figura 1).
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Figura 1 – Equivalenza fra parametri di sicurezza ambientale nello spazio
U.G.
Un altro importante concetto è la relazione che intercorre fra lo spazio
sotterraneo e il contesto esterno che, nel loro insieme formano lo spazio-
sistema, l’estensione e i confini del quale vanno chiaramente evidenziati.
Allo scopo di definire l’efficienza funzionale e i parametri di sicurezza di
ciascuno spazio-sistema, comprensivo dello spazio sotterraneo, ciascuna
soluzione progettuale deve essere caratterizzata in relazione sia alle
condizioni normali che a quelle di emergenza.In tal modo possono essere
più facilmente previste le criticità generate dalla mutua influenza dello
spazio sotterraneo e dello spazio on-ground.
La scala dei problemi di sicurezza ambientale dipende dallo spazio-
sistema considerato e dalle sue dimensioni.
CONDIZIONI
DI VITA E DI
LAVORO
QUALITA’
DELLA VITA
SALUTE E
SICUREZZA
UMANA
SICUREZZA
AMBIENTALE
SPAZIO SOTTERRANEO
STANDARD COMUNI DI
SICUREZZA AMBIENTALE
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Un tipico contesto urbano è mostrato in figura 2, dove il sottosuolo, il
suolo e le aree elevate costituiscono un unico spazio-sistema.
Figura 2 – Spazio-sistema comprensivo del sottosuolo
Generalmente le dimensioni dello spazio-sistema corrispondono
tipicamente a quelle di un contesto urbano; tuttavia può essere utile
estenderne le dimensioni alla scala regionale nel momento in cui si
considerano rischi di tipo idrogeologico o comunque situazioni di
emergenza su vasta scala che possono richiedere l’evacuazione di massa.
La funzionalità dello spazio sotterraneo è legata sia alle caratteristiche
architettoniche sia a quelle tecnologiche.
Poiché in generale i concetti di tecnologia e sicurezza sono molto vicini
tra loro (in senso sia negativo che positivo), in ambito U.G. vale
praticamente l’equivalenza fra efficienza funzionale e sicurezza.
D’altronde tali due concetti sono assolutamente generali cosicché in
prima istanza essi possono essere trattati allo stesso modo in ogni
situazione, laddove in contesti specifici vanno analizzati ed applicati in
maniera generalmente differente.
spazio sotterraneo
(3)
aree elevate
(2)
superficie
(1)
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In particolare, con riferimento al caso U.G. essi vanno caratterizzati in
modo appropriato ed identificati attraverso parametri tecnici destinati ad
opportune valutazioni e procedure di calcolo fino ad ottenere le prestazioni
desiderate in termini di efficienza e sicurezza.
La sicurezza e’ un parametro rilevante, che va confrontato, già in sede
di progetto, con tutti i parametri di servizio, verificando la relazione di
continuità fra le prestazioni di servizio e la sicurezza.
Inoltre la sicurezza deve essere un parametro tecnico “misurabile”. A
tal fine si ritiene opportuno distinguere fra una ”sicurezza di contenuto”,
legata essenzialmente alla presenza e alla attività umana, e una “sicurezza
di contenitore”, relativa alle caratteristiche dell’ambiente, abbastanza
indipendente dalla presenza dell’uomo e degli oggetti fisici.
La figura 2 evidenzia che, passando dall’area 1 e all’area 2, si passa da
un contesto bidimensionale ad uno tridimensionale. L’area 3 presenta a sua
volta, al pari dell’area 2, caratteristiche di tridimensionalità, ma con vincoli
più restrittivi in termini di operatività e di sicurezza, l’aria essendo
sostituita dal suolo.
E’ facile arguire, dalla semplice schematizzazione della figura 2, che le
grandi difficoltà di gestione delle prestazioni funzionali e della sicurezza
in un contesto tridimensionale richiedono la messa a punto di adeguate
procedure progettuali, che devono essere implementate con appropriato
rigore, specialmente in ambito U.G., laddove le interazioni con lo spazio
esterno possono costituire un problema rilevante.
Dal punto di vista dell’utente U.G. la sicurezza costituisce un parametro
essenziale nella definizione del livello qualitativo; può essere pertanto
molto utile fare riferimento al concetto di qualità, allo scopo di organizzare
al meglio l’analisi sistemica della sicurezza.
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La figura 3 mostra uno schema di sviluppo dei requisiti di sicurezza
all’interno del sistema U.G. orientati verso la necessità dell’utenza, secondo
la logica del ciclo della qualità.
Con riferimento a tale ciclo, il modello organizzativo della sicurezza
può essere sviluppato partendo da un’accurata analisi delle necessità degli
utenti, che fornisce il sistema dei requisiti di sicurezza ambientale dello
spazio sotterraneo (Passo 1).
A partire da tali specifiche si sviluppa il progetto della struttura generale
del sistema di sicurezza ambientale, nonché dei sottosistemi componenti
(Passo 2).
Una volta realizzato il sistema, appropriate procedure di gestione si
rendono necessarie allo scopo di far tendere la sicurezza percepita
dall’utenza al valore atteso (Passo 3).
Nel corso dell’utilizzazione dello spazio underground (Passo 4) l’utenza
potrebbe tuttavia percepire un livello di sicurezza minore rispetto a quello
atteso.
Ciò potrebbe essere attribuito a divergenze fra la sicurezza realizzata e
quella progettata, oppure a difetti di gestione. Si rende pertanto necessario
un elemento di supervisone in grado, attraverso opportuni interventi sulla
funzionalità e/o sulla gestione del sistema, di soddisfare le aspettative della
sicurezza dell’utenza (Passo 5).
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Passo 5
Passo 1 Passo 4
Passo 2 Passo 3
Figura 3 - Applicazione del concetto di qualità al ciclo della sicurezza
Sicurezza
attesa
Specifiche di
sicurezza
Sicurezza
progettata
Sicurezza
realizzata
Sicurezza
gestita
Sicurezza
percepita
Confronto fra sicurezza attesa e sicurezza percepita
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1.2.3. Standard di sicurezza
E’ importante osservare come la mancanza di un approccio tecnico, nel
progetto e nella gestione dello spazio U.G., che sia specifico di questo
ambiente, derivi dall’abitudine di progettisti e tecnici di risolvere le
problematiche U.G. semplicemente estendendovi gli standard tecnici e
operativi validi on-ground.
La conseguenza di questo grossolano approccio è che nella maggior
parte dei casi i complessi problemi legati alla localizzazione e alla
distribuzione funzionale delle opere e delle attività nel sottosuolo sono
risolti in modo molto vago, sicché un gran numero di variabili e parametri,
direttamente o indirettamente collegati al rischio, alla sicurezza e alla salute
umana, rischiano di essere ignorati, nascosti nella complessità del contesto.
Molti sono gli standard costruttivi ed operativi cui tecnici e ricercatori
fanno riferimento in ottica U.G., standard che, tuttavia, quasi mai sono
specificamente rivolti all’ambito sotterraneo; ne deriva che le soluzioni
proposte per risolvere i problemi U.G., anche a parità di obiettivi e vincoli,
sono spesso notevolmente differenti, in dipendenza del retroterra culturale e
dell’esperienza (quasi esclusivamente on-ground) del singolo progettista.
Per evitare questo inconveniente bisogna tenere in conto la grande
differenza fra lo spazio U.G. e quello on-ground in termini di condizioni di
vita e di lavoro degli utenti, legate a fattori quali l’impatto psicologico, le
condizioni ambientali, la salute e la sicurezza.
Onde realizzare qualunque idea di utilizzo dello spazio sotterraneo
bisogna mettere a punto uno standard specifico, rivolto alla sicurezza. Per
tale obiettivo bisogna definire un processo di specificazione e
dimostrazione della sicurezza per lo spazio U.G., in grado di imporre
prescrizioni di qualità e procedure per le fasi di progetto, realizzazione e
gestione.
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