Serbatoio ancorato con peso copertura

In questo caso il modello considerato, non presenta come il precedente l’anello di irrigidimento e la copertura ma, questi elementi sono stati sostituiti solo ed esclusivamente da una condizione di carico, la quale, riproduce il carico della copertura.

In realtà questo modello può essere considerato una configurazione poco realistica in quanto almeno uno dei due elementi soppressi sono sempre presenti.

La configurazione strutturale è la seguente:

Fig. 7.20 – Deformata scalata al 50% con contour pressioni di parallelo

Il risultati visti per primi sono quelli riferiti al taglio ed al momento che si vengono a sviluppare a causa dell’azione sismica agente alla base del serbatoio.

Per il calcolo particolareggiato di questi valori per quanto riguarda L’API 650 std. e l’EC8-4, si rimanda al capitolo 5, dove è stato illustrato il procedimento applicandolo proprio al serbatoio in esame.

Di seguito si inseriscono le tabelle riportanti i valori ricavati in confronto con quelli ottenuti invece dal modello:

Come si nota subito per entrambi i valori, si ottengono dal modello risultati in linea con quelli ricavati soprattutto dalla normativa americana, ma ben al di sotto di quelli invece che si erano calcolati con la metodologia contenuta nell’eurocodice, questo come già detto in precedenza è dovuto al fatto che la normativa europea, porta per le sue formulazioni ad una sovrastima delle

Fig. 7.22 – Istogramma taglio confronto API – EC8-4 Modello

Modello agli elementi finiti del serbatoio sollecitazioni (vedi cap. 5). Si nota in questo caso inoltre che la differenza con il caso precedente per quanto interessa questi parametri è veramente limitatissima. Si registra una differenza del taglio rispetto alla configurazione con copertura pari a pochi N in difetto e per il momento invece di circa 10 KN in accesso. Per questo si può asserire che la diversa configurazione in questo caso specifico non influenza significativamente i valori di taglio e momento, calcolati alla base. Passando invece all’aspetto delle tensioni, si nota dalla seguente immagine

L’andamento risulta essere del tutto simile a quello precedente, con però in questo caso un lieve aumento del valore come si vedrà in dettaglio nell’istogramma di fig. 7.24.

Si vede come nel caso precedente che la tensione per le virole più in alto è pressoché nulla, dato che il carico viene progressivamente trasferito ai paralleli.

Diversa è la situazione alla base, dove si ha una variazione repentina delle tensioni, che partono da valori di 12 MPa alla sezione z=0, nella porzione in trazione. Alla quota solitamente più sollecitata (a circa 30cm dalla base) assume valori prossimi ai 7MPa, coerenti con quanto ottenuto seguendo le API650. Si nota anche come sia al lembo teso che si sviluppa lo sforzo di modulo maggiore.

Per meglio schematizzare il confronto fra modello e normativa per la tensione di meridiano si veda il seguente istogramma (fig. 7.24).

Si vede quindi come i risultati anche in questo caso siano in linea con quelli della normativa americana, per quanto concerne invece quella europea, come si vede il confronto non è stato possibile in quanto non presenta formule semplificate per il calcolo delle tensioni di meridiano e di parallelo, ma solo di quelle sismiche interne che vengono provocate dal liquido, identificabili nella pressione impulsiva e convettiva.

Per le tensioni di parallelo è ottenuto il seguente andamento:

Fig. 7.24 – Istogramma tensione di meridiano serbatoio con peso copertura confronto API - Modello

Modello agli elementi finiti del serbatoio dal quale si nota l’analogia con quanto esposto dalla norma americana, che forniva una trazione di parallelo totale di 74,87 MPa.

Il serbatoio è ben progettato, poiché salendo di quota lo spessore del mantello è stato ridotto, in modo da sfruttare uniformemente le risorse dell’acciaio; si nota infatti che il valore di tensione massimo (circa 60 MPa) non si ha solo alla base dove le pressioni sono superiori, ma si manifesta fino a metà altezza. Al diminuire della pressione è stato sapientemente ridotto lo spessore delle virole, per ottimizzare la quantità di acciaio.

Si nota inoltre come anche nella parte posteriore di mantello le tensioni siano elevate, questo poiché il maggior contributo è dato dalla pressione idrostatica, che alla base genera una σ=61,6MPa.

A sua volta il sisma genera una s di circa 7,5 MPa, positiva nella parete anteriore e negativa (compressione) nel lato posteriore; infatti le tensioni nel fronte si aggirano intorno ai 75 MPa, e nel retro intorno ai 60 MPa.

Per meglio schematizzare il confronto fra modello e normativa per la tensione di meridiano si veda il seguente istogramma (fig. 7.26).

Per entrambi i valori di tensione quindi risulta chiaro che la differente configurazione non porta ad un cambiamento sostanziale dell’intensità. Si nota che la differenza con il caso precedente per quanto interessa questi parametri è veramente limitatissima, registrando una differenza della tensione di meridiano rispetto alla configurazione con copertura pari a circa 0,1 MPa in eccesso e per quella in parallelo di pochi Pa in eccesso. Per questo si può asserire che la diversa configurazione in questo caso specifico non influenza significativamente i valori delle tensioni nel mantello.

Ugualmente alla configurazione precedente, a causa della medesima distribuzione della tensione di parallelo, nella parte superiore del retro del mantello i paralleli sono compressi, e questo porta, a causa del modesto spessore della lamiera in tale zona, ad innescare una forma di instabilità per depressione, che deforma verso l’interno questa zona,come si evince dalla deformata.

Si noterà comunque che tale forma di instabilità sia in realtà molto lieve anche se di entità superiore rispetto al caso precedente nel quale l’anello in sommità e la copertura irrigidivano molto l’intero serbatoio.

Si mostra di seguito la deformata ottenuta per questo modello opportunamente scalata per poter mostrare in maniera più chiara possibile l’andamento della deformazione con indicato il contour per la pressione di parallelo.

Come già detto si vede la porzione di mantello in compressione nella parte alta della parete ed invece la zona in trazione nella parte bassa del mantello nella parte opposta.