Introduzione
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I recenti eventi sismici come quello di Fukushima in Giappone nel 2011 dove un incendio si è innescato a seguito del terremoto con la conseguente fuoriuscita di centinaia di tonnellate di acqua radioattiva o il più recente e vicino terremoto dell’Emilia Romagna nel 2012, in cui sono andati danneggiati molti capannoni industriali con conseguente con conseguenti disagi per un grandissimo numero di aziende produttive che hanno messo in evidenza la vulnerabilità delle costruzioni industriali.
Se all’evento sismico si associa la pericolosità intrinseca di un edificio industriale dovuta alla presenza di sostanze pericolose utilizzate e dei macchinari ne derivano conseguenze socio economiche generalmente non trascurabili. Infatti se il sima è già di per se un fenomeno difficilmente prevedibile, ancora di più lo sono gli effetti che può provocare sugli stabilimenti industriali a rischio di incidente rilevante.
Le lavorazioni che si svolgono all’interno, le apparecchiature e i materiali presenti rendono queste strutture difficilmente classificabili e perciò lo studio della vulnerabilità sismica molto complesso. La predisposizione di una struttura industriale ad essere danneggiata assume dunque un’importante rilevanza.
In letteratura si parla di eventi Na-Tech (Natural-Tcnological Event): eventi naturali catastrofici che comportano un rischio tecnologico. Da qui l’esigenza di relazionare la probabilità di accadimento di un sima avente una certa intensità, con la vulnerabilità degli impianti e con le possibili conseguenze sul territorio circostante. E’
inoltre importante prendere in considerazione tutti i possibili scenari di effetti domino, in quanto la probabilità che essi si inneschino all’interno di uno stabilimento industriale in seguito al sisma è molto elevata e ovviamente legata alle caratteristiche intrinseche dello stabilimento stesso.
I temi sopra esposti trovano ampia applicazione e sviluppo nel presente lavoro di tesi, ovvero lo studio di vulnerabilità sismica del fabbricato “filtri dell’acciaieria” dell’ILVA di Taranto.
I filtri dell’acciaieria, insieme ai silos, alla ciminiera e al gasdotto costituiscono il complesso di filtraggio dell’ILVA. La funzione dei filtri dell’acciaieria è quella di
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filtrare i gas provenienti dal gasdotto e contenere polveri di scarico all’interno delle 12 tramogge di cui è composto. E’ realizzato attraverso una struttura mista a telaio e controventi concentrici in direzione longitudinale e controventata nell’altra. L’intera struttura è suddivisibile in tre parti: la sovrastruttura, i filtri o tramogge e la sottostruttura a sostegno. La polvere contenuta all’interno delle tramogge viene scaricata sui nastri trasportatori e attraverso questi trasportata nei silos adiacenti all’edificio.
La prima parte del presente lavoro di tesi è consistita in uno studio degli elaborati di progetto messi a disposizione dall’ILVA al fine di conoscere l’esatta geometria della struttura e valutare in modo corretto le azioni agenti su di essa. I risultati di questa analisi preliminare hanno permesso di realizzare un modello agli elementi finita (FEM) attraverso l’ausilio del software di calcolo SAP 2000. Particolare attenzione è stata dedicata alla modellazione del carico del materiale insilato, per la cui valutazione è stata svolta un analisi parametrica molto accurata. Successivamente alla definizione ottimale del modello di calcolo è stata eseguita la valutazione della vulnerabilità sismica attraverso un’analisi dinamica modale con spettro elastico.
Infine sono stati proposti e studiati degli interventi di protezione passiva dell’edificio: sostituzione e regolarizzazione dei controventi originali, isolamento della struttura alla base, utilizzo di controventi ad instabilità impedita - BRB (buckling restrained braces).
I primi mesi di lavoro del presente progetto di tesi, ovvero lo studio della struttura, della geometria, della sua funzione all’interno dello stabilimento e la modellazione di questa tramite il programma SAP 2000, sono state svolte con la collaborazione del Prof. Ing. Ahmed Elghazouli presso l’Imperial College – Structures section di Londra.
Il lavoro svolto si inserisce nel più ampio progetto di ricerca, finanziato dalla Commissione Europea, PROINDUSTRY (Seismic PROtection of INDUSTRial plants by enhanced steel based sYstems) coordinato dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa in collaborazione con altre università europee e alcune aziende come SOLVAY e ILVA S.p.A.. L’obiettivo della ricerca è quello di studiare e mettere a punto sistemi di protezione antisismica innovativi, per edifici industriali esistenti e di nuova progettazione.
