LA CLASSIFICAZIONE SISMICA ATTUALE
6. ESEMPIO NUMERICO DI CONFRONTO EC8 ED API 650 Viene di seguito eseguita la verifica di un serbatoio a seguito di un input sismico orizzontale
6.1. Descrizione del serbatoio
Il serbatoio utilizzato per l’esempio è relativo ad un progetto gentilmente fornitoci dalla società Antea di Padova.Non è stato possibile risalire alla posizione dell’impianto all’interno del quale l’elemento è tuttora posizionato. Per quanto riguarda l’analisi da svolgere però questo non avrà un’importanza rilevante, in quanto quello che si vuole realizzare in questa sezione dell’elaborato è il confronto tra le due differenti normative viste in precedenza.
Le caratteristiche della struttura sono le seguenti:
Raggio del serbatoio: R = 8 m
Altezzza del mantello: H = 10 m
Capacità geometrica serbatoio = 2010 m3
Capacità nominale = 2000 m3Le misure e gli spessori dei singoli elementi sono:
N° virola Altezza virola [mm] Spessore nominale [mm] Virola n° 1 2000 10 Virola n° 2 2000 8 Virola n° 3 2000 7 Virola n° 4 2000 6 Virola n° 5 2000 6
Tab. 6.1 – Misura e spessore varie virole costituenti il mantello
Spessore lamiera di fondo = 9 mm Spessore trincarino = 9 mm Larghezza trincarino ≈ 750 mm Modulo elastico acciaio E = 200 GPa Tensione di snervamento fy = 275 MPa
Peso specifico liquido (OLIO-COMBUSTIBILE) γl = 1 t /m3
Ai fini dell’analisi sismica è necessario valutare lo spessore uniforme equivalente del mantello: Spessore uniforme equivalente del mantello si calcola attraverso una media pesata, usando come pesi le distanze del punto medio delle singole virole dal pelo libero del fluido.
Per questo si ipotizza un grado di riempimento Hl/R pari allo 1, quindi essendo R = 8 m l’altezza del liquido sarà, Hl = 8 m.
Lo spessore equivalente uniforme del mantello = 8,91 mm
Il serbatoio di stoccaggio olio è di tipo metallico a tetto fisso (fig. 6.1), saldato ad una piastra di base (fig. 6.2, fig. 6.3) ancorata alle fondazioni, costituite da un anello sotto la parte più esterna del serbatoio (fig. 6.7).
Il mantello è composto da più corsi di lamiere (virole) aventi spessori decrescenti lungo l’elevazione (fig. 6.8).
La piastra di fondo è composta da più lamiere, ed ha uno spessore uniforme su tutta la sua superficie anche se nella maggior parte dei casi il trincarino, la zona in corrispondenza del mantello, dovrebbe presentare uno spessore maggiore, per irrigidire la zona di base che eventualmente si solleverà durante il sisma.
In questo caso la zona di collegamento con il mantello si differenzia dalla porzione centrale, per la forma e la disposizione delle lamiere con cui è formata (fig. 6.2, fig. 6.3) e per il collegamento scelto tra una componente e l’altra (fig. 6.4, fig. 6.5).
In questo caso non è stato necessario andare ad aumentare lo spessore del trincarino in quanto il serbatoio preso come esempio è di tipo ancorato e quindi il rischio del sollevamento è già scongiurato dagli ancoraggi.
Esempio numerico di confronto EC8 ed API 650
Fig.6.2 – Disposizione e forma lamiere anello più esterno piastra di base
Il trincarino, cioè l’anello più esterno della piastra di base su cui si imposta le pareti del serbatoio, è collegato al mantello e alla lamiera di fondo nel seguente modo (fig. 6.6):
Le lamiere di fondo, come visibile in fig. 6.6, sono saldate l’una con l’altra e ogni elemento è leggermente sovrapposto agli adiacenti per consentire una saldatura a cordoni d’angolo. In particolare questa sovrapposizione deve essere pare almeno a 25 mm.
Fig. 6.4 – Sezione del collegamento tra una lamiera e l’altra nel trincarino
Fig. 6.5 – Sezione del collegamento tra due lamiere della piastra di base del serbatoio
Fig. 6.6 – Vista 3D del collegamento mantello-trincarino-lamiera di fondo
Esempio numerico di confronto EC8 ed API 650 Dalla sezione nella fig. 6.5 invece, si nota come le varie piastre che compongono il trincarino siano collegate fra loro con una saldatura di testa; il collegamento è irrigidito da una ulteriore piastra sottostante, saldata ad angolo con i due elementi da collegare.
Per quanto riguarda il mantello, come già detto, questo risulta composto, da cinque livelli di differenti spessori, uno sovrapposto all’altro. Il livello più basso è saldato al trincarino sottostante, attraverso due saldature al angolo, mentre il livello più alto, sono saldati dei profili al L di supporto alla copertura.
Di seguito si inserisce una sezione da terra a cielo del mantello, con indicazione precisa dei vari livelli di lamiere da cui è formato (fig. 6.8).
L’elemento di stoccaggio considerato è ancorato al terreno ed è quindi dotato di una fondazione, importante per il comportamento totale del serbatoio perché grazie al fissaggio a questa non ci sono problemi di sollevamento della base durante il sisma.
Si illustrano di seguito la costituzione e la tipologia della fondazione stessa (fig. 6.7).
L’elemento di collegamento è costituito da un tirafondo,annegato nella fondazione anulare in cls, costituito da una barra d’acciaio del diametro di 52 mm. Di questi elementi ne sono stati posizionati 38, lungo tutta la circonferenza del serbatoio ad una distanza l’uno dall’altro di 1323,5 mm (fig 6.9).
Come si può notare dalle sezioni soprastanti e da quello che si era già detto, le virole costituenti il mantello del serbatoio, presentano uno spessore via via minore manmano che si procede verso la sommità della parete. Oltre a questo degni di nota sono i profili ad L presenti esternamente e saldati alla struttura, il più basso (numero 7 nell’immagine), funge da corrente di irrigidimento per far fronte alle azioni orizzontali come vento e sisma.
Anche in sommità sono presenti due profilati ad L, che oltre ada averer lo scopo di irrigidire la struttura stessa sono necessari per sostenere la struttura della copertura (fig. 6.10).
Esempio numerico di confronto EC8 ed API 650
Come già scritto, gli ancoraggi presenti tutto intorno lungo la circonferenza del serbatoio, sono costituiti da tirafondi Φ52 i quali all’interno della piastra di base, sono imbullonati a delle flangie d’acciaio opportunamente sagomate e posizionate ad una distanza di 1323,5 mm l’una dall’altra. Questi elementi realizzati da elementi in acciao di 20 mm di spessore sono anche saldati con saldature ad angolo al mantello retrostante (fig. 6.9).
Come si può vedere nella fig 6.10, la copertura del serbatoio è formata da una struttura portante
Fig. 6.10 – In alto la pianta della copertura,sotto dei dettegli degli ancoraggi della struttura portante della copertura.
Esempio numerico di confronto EC8 ed API 650 formata da travi in acciaio HEA – 180, le quali sono poggiate su di un profilo ad L, saldato internamente al mantello ed opportunamente irrigidito,ed in sommità sono imbullonate tramite flangie ad un anello in acciaio.
L’intera struttura poi presenta degli elementi di irrigidimento costituiti da traversi in acciaio 50 x 50 x 5 i quali collegano le travi formando tra anelli concentrici ed inoltre formano controventi in tre “spicchi” della copertura.
Ai fini dei calcoli si riportano in ultimo i pesi già calcolati di mantello e copertura: Peso proprio della copertura Wr = 172,97 KN
Peso proprio del mantello Ww = 278,61 KN
Per i pesi appena calcolati si è fatto riferimento ai disegni inseriti, considerando per l’acciaio un peso per unità di volume pari a 78,5 KN / m3.