IL RISCHIO SISMICO PER I GESTORI DELLE RETI 19 SETTEMBRE

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1 VALUTAZIONE DI VULNERABILITA SISMICA DI TORRINI PIEZOMETRICI CON ANALISI PUSHOVER E MODELLI EQUIVALENTI Alessandro Nicastro ArchLivIng Riccardo Meneghin Tesista UniFE Gruppo di lavoro A.Tralli, P.Loffredo, G.Loffredo, M.Nale IL RISCHIO SISMICO PER I GESTORI DELLE RETI 19 SETTEMBRE RemTech Expo 2018 (19, 20, 21 Settembre) FerraraFiere

2 SCOPO Fornire uno strumento al gestore di rete (Acque Venete) per individuare l ordine dei possibili interventi di manutenzione/ripristino COME Realizzazione modelli numerici analisi Push-Over per ottenere: Curve di capacità Curve di fragilità Curve di rischio PAM

3 INDIVIDUAZIONE GEOGRAFICA DEI TORRINI ) Corbola Torrino a pilastri e travi Capacità serbatoio 1000 mc 2) Rivà Torrino a fusto con sezione scatolare cava Capacità serbatoio 200 mc 3) Polesinello Torrino a fusto con sezione circolare cava Capacità serbatoio 200 mc

4 Caso 1: Torrino piezometrico - Corbola Anno realizzazione: 1960 Costruzione in c.a gettato in opera Struttura portante a telaio Fondazioni profonde su pali Capacità: 1000 m 3 Raggio esterno: 7,8 m Quota pelo libero: +49,00 m 12 pilastrate di sezione 65x60 cm 121 travi inclinate di sezione 30x50 cm 2 solai rigidi alle quote di +4,16 m e +41,65 m

5 Caso 1: Torrino piezometrico - Corbola Serbatoio vuoto Serbatoio pieno Sloshing Modo 1 di vibrazione dellla struttura Massa acqua kn vincolata rigidamente alla struttura Impulsiva m i m = tanh 0,866 0,866 D h D h Eurocodice Convettiva h m tanh 3,68 c m = 0,23 D h D

6 Caso 1: Torrino piezometrico - Corbola CONFRONTO NUMERICO

7 Caso 1: Torrino piezometrico - Corbola Non linearità del materiale: modello a plasticità concentrata Cerniere plastiche di tipo rotazione alla corda Applicate agli estremi degli elementi beam Formulazione Eurocodice 8 Meccanismi duttili Meccanismi fragili

8 Caso 1: Torrino piezometrico - Corbola L effetto P/Δ considera momenti sollecitanti aggiuntivi dovuti allo spostamento del punto di applicazione delle forze rispetto alla sua configurazione di partenza, ciò implica un abbassamento delle curve di capacità.

9 Caso 1: Torrino piezometrico - Corbola Andamento degli stati delle cerniere plastiche al crescere degli step delle curve di capacità. SERBATOIO VUOTO SERBATOIO PIENO Il modello con serbatoio pieno raggiunge lo stato di plasticità delle cerniere in un tempo più lungo, rispetto al serbatoio vuoto, grazie ad un aumento di compressione nei pilastri dato dalla massa dell acqua; ma presenta una capacità minore considerando effetti del secondo ordine.

10 Sa [g] Sa [g] Sa [g] Caso 1: Torrino piezometrico - Corbola SERBATOIO VUOTO SERBATOIO PIENO SLOSHING SLC SLC SLC SLD SLV SLD SLV SLD SLV SLO SLO SLO Sd [m] Sd [m] Sd [m] Spettri Stati limite Curva di capacità Bilineare Prolungamento tratto elastico della bilineare ,29 4,76 Domanda di spostamento [cm] 6,53 4,4 5,96 5,44 20,35 18,57 15,87 16,88 14,5 13,18 SLO SLD SLV SLC VUOTO PIENO SLOSHING

11 Caso 1: Torrino piezometrico - Corbola INDICI DI VULNERABILITA CURVE DI FRAGILITA

12 Caso 2: Torrino piezometrico - Rivà Anno realizzazione: 1963 Costruzione in c.a gettato in opera Struttura portante a setti Fondazioni profonde su pali Capacità: 200 m 3 Raggio esterno: 5,5 m Spessore setti 18 cm Sezione quadrata cava 2,5 x 2,5 m Quota pelo libero: +36,00 m

13 Tagliante alla base [kn] Tagliante alla base [kn] Caso 2: Torrino piezometrico - Rivà SERBATOIO VUOTO SERBATOIO PIENO CURVE DI CAPACITA DEL MODELLO A WALL CURVE DI CAPACITA - VUOTO 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Spostamento [m] CURVE DI CAPACITA - PIENO 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Spostamento [m]

14 Caso 2: Torrino piezometrico - Rivà MODELLO EQUIVALENTE A FIBRE Discretizza la sezione di un elemento beam in fibre, che si assume abbiano solo deformazione assiale La legge momento-rotazione si determinata trattando la sezione come un aggregato di fibre La fibre lavorano contemporaneamente a sforzo normale e momenti flettenti Il comportamento non-lineare dell elemento deriva dalla non-linearita della relazione sforzo-deformazione delle fibre fibre di acciaio e di calcestruzzo. Si può parametrizzare sezione qualsiasi sezione, forma ed armatura associando la capacità rotazionale dell aggregato di fibre. Modello Kent e Park Non considera il CLS reagente a trazione Considera un fattore K per il confinamento Modello Menegotto - Pinto Comportamento non lineare dell acciaio con tratto incrudente

15 Tagliante alla base [kn] Caso 2: Torrino piezometrico - Rivà MODELLAZIONE A FIBRE 450,00 400,00 350,00 CURVE DI CAPACITA' PIENO VUOTO 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 Spostamento [m]

16 Condizione di TRAZIONE Condizione di COMPRESSIONE Condizione di TRAZIONE Condizione di COMPRESSIONE Caso 2: Torrino piezometrico - Rivà SERBATOIO PIENO STATO DELLE SINGOLE FIBRE (ELASTICO FESSURATO SNERVATO COLLASSATO) SEZIONE DI BASE DEL TORRINO SERBATOIO VUOTO

17 Tagliante alla base [kn] Tagliante alla base [kn] Caso 2: Torrino piezometrico - Rivà CONFRONTO TRA MODELLO plate / MODELLO fibre CURVE DI CAPACITA - VUOTO CURVE DI CAPACITA - PIENO 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 Spostamento [m] 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 Spostamento [m] VUOTO FIBRE VUOTO PIENO PIENO FIBRE La differenza di risultati tra la curva di capacità del modello a wall ed il modello a fibre è circa del 15%. Per analisi speditive con modelli equivalenti costituiti da un unico beam, è possibile ottenere una buona approssimazione del comportamento reale della struttura.

18 Caso 3: Torrino piezometrico - Polesinello Anno realizzazione: 1983 Costruzione in c.a gettato in opera Struttura portante a setti Fondazioni profonde su pali Capacità: 200 m 3 Raggio esterno: 6,5 m Spessore setti 18 cm Sezione circolare cava R = 2,5 m Quota pelo libero: +36,00 m

19 Caso 3: Torrino piezometrico - Polesinello Modello Kent e Park Non considera il CLS reagente a trazione Considera un fattore K per il confinamento Modello Menegotto - Pinto Comportamento non lineare dell acciaio con tratto incrudente

20 Condizione di TRAZIONE Condizione di COMPRESSIONE Condizione di TRAZIONE Condizione di COMPRESSIONE Caso 3: Torrino piezometrico - Polesinello SERBATOIO PIENO STATO DELLE SINGOLE FIBRE (ELASTICO FESSURATO SNERVATO COLLASSATO) SEZIONE DI BASE DEL TORRINO SERBATOIO VUOTO

21 Tagliante alla base [kn] Caso 3: Torrino piezometrico - Polesinello 300 Curva di capacità - MODELLO A FIBRE 250 PIENO VUOTO ,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 Spostamento nodo di controllo [m] CONCLUSIONI Modellazione a fibre Vantaggi Possibilità di attribuire un comportamento inelastico a sezioni di qualsiasi geometria (setti curvi) Descrizione accurata di formazione e diffusione di cerniera plastica Svantaggi La non linearità dell elemento viene considerata solo per quanto riguarda lo sforzo normale, mentre per le azioni di taglio l elemento viene considerato elastico.

22 Il lavoro è stato svolto per: che si ringrazia. GRAZIE PER L ATTENZIONE, Società Ing. Alessandro Nicastro ArchLivIng s.r.l. Università di Ferrara Riccardo Meneghin Telefono Telefono a.nicastro@archliving.it riccardo.meneghin@student.unife.it Modellazione ed analisi realizzate grazie al software: MidasGen