Valutazione degli interventi di adeguamento sismico di grandi serbatoi tramite tecniche innovative di isolamento sismico. An evaluation of seismic interventions for large storage tanks using innovative seismic isolation techniques.
Il presente elaborato ha l'intento di analizzare i serbatoi di stoccaggio liquidi, prevalentemente di forma cilindrica e composti da lastre in acciaio saldate. Questi particolari impianti presentano caratteristiche che li rendono sensibili agli eventi sismici, soprattutto per i prodotti liquidi contenuti e per l'instabilita strutturale che ne deriva. Come vedremo in maniera piu approfondita, i principali danni ai serbatoi si verificano al mantello e a livello delle giunzioni delle varie parti e causano, nella maggior parte dei casi, la perdita dei prodotti contenuti al loro interno. Infatti, per effetto delle vibrazioni innescate dal movimento sismico, nei serbatoi si possono creare onde idrodinamiche che vanno a variare la distribuzione del liquido, apportando una maggiore pressione alle pareti e all'intera struttura. Nella prima parte dello studio ho voluto evidenziare i principali concetti legati al rischio industriale e il quadro normativo vigente in Italia, tenendo in conto l'evoluzione della classificazione sismica. Nella seconda parte sono entrato piu nel dettaglio sullo studio dei danni che subiscono le strutture in seguito alle azioni sismiche, partendo da una classificazione delle tipologie costruttive dei serbatoi in funzione di diversi parametri geometrici. Ho approfondito la definizione del fenomeno dello sloshing e le sue prime applicazioni. I casi storici analizzati sono stati di fondamentale importanza per andare a definire i parametri che condizionano il comportamento di un serbatoio sotto l'azione sismica. Nella terza parte dell'elaborato ho affrontato l'evoluzione dei metodi di analisi che hanno permesso agli scienziati e ai professionisti di poter tenere in conto l'interazione struttura fluido durante l'azione sismica. L'inizio di questa branca della sismica e dovuta a Westergaard che per primo si dedico a tale studio definendo il metodo delle masse aggiunte. Successivamente Malhotra sulla base dei risultati ottenuti da Housner defini il metodo masse molle che risulta essere il piu adottato degli ingegneri per la sua semplicita applicativa e aderenza alla reale comportamento. L'ultimo metodo utilizzato e quello degli elementi finiti, che considera nella sua tridimensionalita il problema; sicuramente il piu preciso ma anche il piu complesso a livello di applicazione e costi computazionali. Nella quarta parte dell'elaborato ho analizzato un caso studio reale, nel quale sono andato a valutare gli effetti del sisma su un serbatoio realmente esistente, presso Novi Ligure. Utilizzando il software Midas Gen rilasciato da Harpaceas, abbiamo modellato la struttura e tenuto in conto della massa fluida mediante delle masse impulsive e convettive disposte lungo l'altezza del serbatoio e connesse alle pareti tramite molle e elementi rigidi. Tramite questo modello e stato possibile andare a fare tutte le analisi del caso agli stati limite in modo da verificare la resistenza della struttura. Nella quinta ed ultima parte dell'elaborato, in seguito ai risultati negativi ottenuti dalle verifiche strutturali, ho valutato diverse soluzioni di isolamento sismico per andare a ridurre le azioni trasmesse in modo da evitare collassi strutturali. Lo studio, nel suo complesso, ha portato a importanti considerazioni, in quanto ha permesso di descrivere i principali parametri che governano il fenomeno fisico sloshing e le prevenzioni da adottare in impianti ad alto rischio per ridurre gli effetti dello sloshing sui serbatoi.