District Heating, Centrale a Biomasse - Grenoble

QUAGLIA+PARTNERS studio di ingegneria e architettura

Strutture antisismiche in acciaio per Impianto di trattamento fumi composto da filtro a maniche, reattore di Venturi, silo calce e silo PCR

Il modello qui presentato riguarda il dimensionamento e lo sviluppo esecutivo delle strutture di un impianto composto da due sili e da un filtro a maniche con reattore a torre di Venturi, per una centrale a biomasse. Per una corretta valutazione in termini di comportamento globale sotto le azioni sismiche, i due ultimi impianti sono stati modellati in un’unica struttura: il reattore risulta infatti collegato al filtro da stralli orizzontali.

Il filtro si presenta come un casing internamente diviso in celle mediante pareti in lamiera in acciaio, mentre su un lato, all’interno, è presente un plenum con pareti sempre in acciaio. Appena sotto il livello della copertura sono presenti le piastre porta maniche. Nella parte inferiore il filtro è dotato di tramogge di forma tronco piramidale. Sopra alla copertura del filtro è presente una tettoia a falde traslabili e sovrapponibili con struttura in acciaio composta da colonne, controventi di parete in una direzione e travi reticolari di falda. Tutto l’impianto è supportato da una struttura realizzata con colonne, controventi e travi reticolari, sulle quali si trovano gli appoggi del filtro. Le fondazioni in c.a. sono di tipo a plinto isolato per ciascuna colonna.

Il reattore è costituito da due cilindri concentrici: quello di minore diametro è appoggiato a terra ed è alto quanto il reattore, mentre quello di maggiore diametro è di minore altezza ed è posto in sommità. I due cilindri sono tra di loro collegati dalle strutture di copertura e, internamente alla corona circolare, da tre ordini, ciascuno di otto piatti in acciaio disposti radialmente, che hanno la funzione di sostenere l’involucro più esterno. In corrispondenza sia della base del reattore, sia dell’inizio dell’involucro esterno, sono presenti delle aperture per il collegamento dei condotti di passaggio dei fumi in uscita ed in entrata.

La fondazione in c.a. è costituita da un plinto a sezione ottagonale su una platea in c.a. di forma quadrata. La necessità di verificare ogni elemento, con relativi rinforzi, all’interno del casing, ha richiesto una modellazione particolarmente complessa.

Vantaggi ottenuti con Midas GEN

Il tool integrato in Midas GEN per la modellazione di sezioni di forma non standard ha permesso di modellare le sezioni degli elementi di rinforzo del casing del filtro come sezioni collaboranti con una parte di lamiera dell’involucro.

La possibilità di importare file dxf è importante, poiché permette di associare alle linee sezioni e materiali nella fase di trasferimento dati: in Midas si creano automaticamente gli elementi beam completamente definiti.

La possibilità di definire dei vincoli ”Elastic link type rigid” ha permesso di modellare gli appoggi del filtro e del silo alle rispettive strutture portanti con semplicità, ma sempre con accuratezza.

Le fasi della modellazione sono state semplificate dalla possibilità di creare mesh di elementi tronco-piramidali con relativa facilità. La gestione dei dati di post-processing consente un semplice ed efficace controllo e validazione dei modelli in fase di post produzione. Infine si rileva che la possibilità di operare con diverse normative internazionali consente di integrare in un unico strumento la gestione dei codici di progetto, il che è molto importante per chi si trova ad operare in diversi ambiti internazionali.

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TIPOLOGIA DI ANALISI SVOLTE

Sono state svolte un’analisi dinamica modale con spettro di risposta ed un’analisi termica in quanto sia il reattore che il filtro si trovano ad operare in condizioni di temperatura elevata. Il filtro a maniche è appoggiato sulla sottostante per mezzo di pattini che consentono il reciproco movimento delle due parti, senza indurre sforzi alla struttura primaria per la variazione termica del casing del filtro. Alla base il reattore è vincolato mediante piastra metallica e tirafondi con fori asolati che ne permettono il libero movimento. Si é valutata l’entità delle dilatazioni termiche e gli spostamenti per gli effetti del sisma, controllandone la compatibilità con gli spostamenti permessi dai giunti a soffietto previsti tra le diverse sezioni dell’impianto.

 

LA MODELLAZIONE

Il collegamento tra casing del filtro e struttura portante avviene per mezzo di piatti opportunamente nervati e irrigiditi: tale collegamento è stato modellato con vincoli ”Elastic link type rigid” ai fini delle verifiche strutturali globali e si sono poi verificati a parte i piatti di collegamento.

I modi di vibrare sono stati estratti utilizzando i vettori di Ritz, che permettono di cogliere meglio il comportamento di strutture in acciaio. Non si sono considerati piani rigidi a nessun livello.

Le fondazioni sono state modellate come elementi su suolo elastico, modellando i vincoli con “Surface springs” a cui si è assegnata rigidezza verticale pari al modulo di sottofondo del terreno e rigidezze orizzontali di tre ordini superiori.

 

L’ANALISI STRUTTURALE

Sono state svolte un’analisi dinamica modale con spettro di risposta ed un’analisi termica in quanto sia il reattore che il filtro si trovano ad operare in condizioni di temperatura elevata.

Il filtro a maniche è appoggiato sulla sottostante per mezzo di pattini che consentono il reciproco movimento delle due parti, senza indurre sforzi alla struttura primaria per la variazione termica del casing del filtro.

Alla base il reattore è vincolato mediante piastra metallica e tirafondi con fori asolati che ne permettono il libero movimento. Si é valutata l’entità delle dilatazioni termiche e gli spostamenti per gli effetti del sisma, controllandone la compatibilità con gli spostamenti permessi dai giunti a soffietto previsti tra le diverse sezioni dell’impianto.

 

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Cliente: QUAGLIA+PARTNERS studio di ingegneria e architettura

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