Analisi di vulnerabilità sismica di un digestore in c.a. rinforzato con CFRP

Studio Tecnico Associato ISR

5Modello2Il progetto

L’intervento di analisi di vulnerabilità sismica e di rinforzo con CFRP del digestore in c.a. nasce a seguito del danneggiamento della struttura dovuto ad un’anomala sovrapressione interna. La copertura e la parte superiore del cilindro verticale del serbatoio hanno evidenziato uno stato fessurativo con lesioni del guscio e fuoriuscita del liquido contenuto. Il progetto prevede la sigillatura delle fessurazioni e il dimensionamento di un rinforzo in fasce tessili in fibra di carbonio applicate sulla superficie esterna.

Modello1

La Struttura

La struttura ha diametro esterno pari a 14.5 m e un’altezza fuori terra pari a 13.4 m. Fondo e copertura hanno geometria tronco conica, con spessori pari a 30 cm per la cupola e variabili sul cilindro verticale (60, 45, 30 cm). Il liquido contenuto è una emulsione liquida di acqua e batteri, in pressione a circa 300 mbar. Il pelo libero del fluido è a 14.5 m dal fondo (circa metà della copertura). L’intervento di rinforzo consiste nella posa di strisce di tessuto in CFRP di larghezza 250 mm in direzione radiale .

Midas Gen offrendo la possibilità di modellare i fenomeni
sismici sul fluido mediante masse concentrate e molle ha permesso una simulazione accurata del contributo dinamico.

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I vantaggi ottenuti con Midas GEN4

5Le Analisi

Le analisi numeriche condotte con Midas Gen sono state suddivise in diversi step:

  • Analisi in condizioni statiche secondo D.M. 1985per validazione della corretta progettazione originaria.
  • Analisi in condizioni statiche e sismiche della struttura non rinforzata in ipotesi di campo fessurativo riparato.
  • Analisi in condizioni statiche e sismiche dellastruttura rinforzata con fibra di carbonio, in campo elastico.
  • Analisi in condizioni statiche e sismiche dellastruttura rinforzata con fibra di carbonio, in campo elastico-plastico.

Il primo calcolo è stato svolto su richiesta del Committente per certificare le scelte progettuali al tempo della costruzione del manufatto. Il secondo step ha reso evidente la necessità di un rinforzo sia in condizioni statiche (a seguito della ridefinizione dei carichi secondo NTC2008), sia per l’azione dei carichi di origine sismica. L’azione del terremoto è stata modellata valutando gli effetti di natura impulsiva e convettiva del sisma sulla massa fluida, mediante applicazione di masse vibranti lungo l‘asse del serbatoio collegate alla struttura tramite molle o link rigidi, con costante elastica determinata secondo EC8.

Modello3Midas Gen ha consentito di verificare automaticamente le sezioni in c.a., anche su una superficie curva e ciò ha reso agevole le verifiche sezionali.

Effetti sismici sul fluido secondo EC8

La terza analisi ha avuto lo scopo di valutare il livello d’impegno del rinforzo applicato, simulato con elementi tipo truss tension only. E’ risultato che, per via delle diverse rigidezze globali della struttura in calcestruzzo armato e del carbonio, quest’ultimo non partecipa, se non limitatamente, all’assorbimento delle azioni di calcolo. L‘ultima simulazione, condotta modellando il calcestruzzo con un legame costitutivo di tipo non lineare, ha permesso di verificare la formazione di fessurazioni in condizioni ultime (SLV) e la conseguente attivazione del rinforzo in carbonio, con livelli di impegno superiori. Il rinforzo contribuisce quindi alla resistenza globale del manufatto in condizioni ultime, mentre allo SLE, la sicurezza strutturale deve essere garantita dal solo calcestruzzo armato.

Case Study di

midas

 

 

Cliente: STUDIO TECNICO ISR – INGEGNERIA SICUREZZA RILIEVI

Lo Studio ISR nasce nel 2011. Le attività principali dello Studio vertono principalmente su problematiche di tipo strutturale, con particolare attenzione alle strutture esistenti, di qual si voglia tipologia. Vengono anche svolte attività di consulenza: dal rilievo (anche in quota in sospensione su fune), al calcolo e al disegno delle soluzioni progettate.

Studio Tecnico ISR – Ingegneria Sicurezza Rilievi Vicolo Fratelli Bandiera, 9 -28066 Galliate (NO) www.studioisr.it

 

I vantaggi ottenuti della scelta Midas

I principali vantaggi della scelta di Midas Gen per realizzare questo progetto sono stati la semplicità di modellazione geometrica della
struttura e del rinforzo: ciò ha permesso di sviluppare modelli con un approccio globale al problema, semplificando il dimensionamento
delle fasce in carbonio, senza ricorrere a verifiche locali sezionali sulla sezione composta c.a. + carbonio.

Studio Tecnico ISR – Ingegneria Sicurezza Rilievi