I Formicai: Ispirazioni Biomimetiche per le Infrastrutture

L'ingegneria civile è una disciplina fondamentale per lo sviluppo delle moderne società, ma affronta sfide sempre più complesse. In questo contesto, la biomimetica emerge come un campo di ricerca innovativo che trae ispirazione dalla natura per affrontare le sfide ingegneristiche, mirando a soluzioni sostenibili ed efficienti. Questa tesi si propone di esplorare l'applicazione della biomimetica nella progettazione dei tunnel sotterranei, prendendo ispirazione dai formicai. Le colonie di formiche costruiscono strutture complesse e adattabili all'ambiente circostante, offrendo spunti per migliorare il processo di progettazione e costruzione dei tunnel. Attraverso l'analisi delle caratteristiche strutturali dei formicai, compresa la geometria, la distribuzione delle camere e i collegamenti, si identificano i principi di ingegneria che guidano il processo di costruzione delle formiche. Questi principi vengono poi confrontati con la progettazione dei tunnel sotterranei al fine di ottimizzare il processo di scavo, migliorare la geometria strutturale e creare sistemi di connessione efficienti. Tramite un approfondimento si analizza la tecnica di scavo meccanizzato e quella convenzionale, i sistemi di ventilazione, i materiali impiegati e il meccanismo di rottura del fronte scavo. Inoltre, questa tesi esplora la Teoria dei Grafi per confrontare la topologia delle reti di metropolitane di città come Londra e Parigi con la geometria dei formicai. Nel contesto delle colonie o delle società di insetti, la teoria dei grafi può essere applicata per comprendere e studiare le dinamiche sociali e comportamentali e per definire le prospettive di ampliamento della colonia. In ambito metropolitano, la teoria permette di analizzare le reti in maniera schematica per valutare l’efficienza, l’accessibilità e l’esperienza dei passeggeri. Fissate delle stazioni principali per ciascuna rete di trasporto sotterraneo citata, si analizzano i molteplici percorsi tra quelli possibili per definire quello più breve e per valutare le altre opzioni che massimizzano il comfort e l’esperienza di viaggio del passeggero. Si cerca, infine, di trovare delle soluzioni che vadano a migliorare a livello strutturale e organizzativo l’infrastruttura in modo tale che queste innovazioni conducano a una progettazione bio-ispirata che rispetti l’ambiente circostante.