La verifica statica delle tubazioni interrate: l’influenza della rigidezza


In questo articolo fornisco un po’ di base teoriche per un argomento già affrontato in precedenza: la verifica statica delle tubazioni interrate. Il calcolo strutturale è presente nel programma PROCOID realizzato dal sottoscritto e di cui si parla qui:

PROCOID – PROgetto COstruzioni IDrauliche v. 1.3 (dimensionamento serbatoio, blocchi di ancoraggio, verifica statica tubazioni interrate, verifica alla massima pressione, verifica alla massima depressione)

Partiamo dall’inizio: tra le strutture sotterranee il condotto interrato è forse quella più semplice e più antica. Essa, al contrario di costruzioni come ponti e grattacieli, le quali sono riconducibili esclusivamente all’opera dell’uomo, ha da sempre costituito protezione e rifugio per alcuni esseri animali, come talpe, lombrichi, conigli (il termine coniglio, ad esempio, deriva dal latino cuniculus, ovvero cunicolo, foro sotterraneo).

I primi condotti interrati realizzati dall’uomo possono considerarsi un’evoluzione di quelli animali; la tecnica adottata era quella di realizzarli con pareti quanto più spesse possibile in modo da avere strutture particolarmente rigide.

Oggi facciamo un distinguo ed individuiamo:

  • condotte rigide;
  • condotte flessibili.

Esempi di condotte rigide sono quelle realizzate in cemento, mentre quelle in materiali plastici sono riconducibili alla seconda categoria. Il modo in cui esse collassano è diverso e si adottano quindi due trattazione diverse per studiarle. In realtà non si può parlare di “rigido” o “flessibile” in termine assoluto e quindi va precisato un aspetto importante: questa suddivisione è riferita alle interrelazioni fra condotto e terreno. Si parla allora di struttura rigida o flessibile rispetto al contesto in cui è inserita; il parametro principale per capire a quale trattazione riferirsi è il rapporto tra i moduli di elasticità dei materiali a contatto.

A questo punto è opportuna un’ulteriore precisazione: si è associato il termine collasso alla crisi delle tubazioni, ma in realtà bisogna considerare anche le condizioni del terreno.

In totale si possono avere quattro differenti modalità di collasso, due riferite al terreno e due alle tubazioni.

Il collasso delle tubazioni, come detto, dipende dalla rigidezza relativa tra materiale della struttura e  terreno, quindi si ha collasso per tubazioni rigide e collasso per tubazioni flessibili, a loro volta suddivisibili in sottocategorie. In generale si possono individuare allora quattro collassi diversi:

  1. schiacciamento delle pareti (tubazione rigida);
  2. apertura di lesioni nelle pareti (tubazione rigida);
  3. instabilità della parete (tubazione flessibile);
  4. inflessione verso l’interno della parete (tubazione flessibile).

In realtà, anche in corrispondenza di una delle situazioni individuate, una tubazione può:

  • essere inservibile;
  • continuare ad operare a regime ridotto, almeno fino all’intervento degli operatori.

Ad esempio, nel caso di inflessione verso l’interno delle pareti si ha una riduzione della sezione trasversale – e quindi del flusso – ma il servizio non è interrotto. Nel caso di lesioni delle pareti di una tubazione rigida si ha che il terreno, con la sua pressione esterna, può fare in modo di tenere vicine le parti, sebbene vi siano delle perdite. In funzione del tipo di collasso, quindi, vanno quantificate le condizioni ultime.

Come al solito, per chiarimenti, segnalazioni o altro potete scrivere al sottoscritto alla seguente e-mail:

ofs@hotmail.it

Ing. Onorio Francesco Salvatore

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