Sabbie limose. Modulo di reazione del terreno E 280,00 N/cm²

Transcript

1

2 VERIFICA STATICA TUBAZIONI IN CAMPAGNA Base trincea B 1,00 m Altezza di ricoprimento dall'estradosso H 1,20 m Peso specifico terreno ricoprimento gt N/m³ Sovraccarico una ruota accidentale Q1k ps N Sovraccarico accidentale q1k ps N/m² Interasse ruote 1,20 m Categoria stradale cat II cat. Coefficiente categoria stradale 0,80 Base impronta carico accidentale Q1k b 0,40 m Lunghezza impronta carico accidentale Q1k li 0,40 m Coefficiente rigidità del terreno K<25 20 N/cm³ Tipo rinterro Costipamento < 85% Proctor 5 Modulo di reazione del terreno E 280,00 N/cm² Diametro nominale DN 300 mm Diametro esterno tubazione DE 326 mm Spessore tubazione s 7,20 mm Pressione di funzionamento ammissibile PFA 40,00 kg/cm² Pressione d'esercizio massima Pa 6,00 kg/cm² Materiale Ghisa Modulo elastico tubo E N/cm² Momento d'inerzia J 0,031 cm 4 Modulo resistente W 0,086 cm³ Raggio medio tubazione R 159,40 mm Rigidezza tubo EJ/KR 4 0,410 Peso tubazione Pp 610 N/m rap. B/D rap. H/B ver. Tipo trincea ver. 1 si no no Tipo trincea ver. 2 no no no Tipo trincea Tipo tubazione Sabbie limose Larga Deformabile Tubo posato su letto di sabbia non compattato di almeno 0,1 m e reinterro compattato fino a generatrice superiore Angolo appoggio tubazione a 90,00 Coeff. d'appoggio Ks 0,096 Trincea stretta Sabbia e ghiaia Rapporto H/B 1,200 Coefficiente C per trincea stretta C 1,063 Trincea larga Rapporto h/d pj 1,00 Tasso assestamento solo per trincea larga rs 1,00 Rapporto H/D 3,68 Coefficiente C C 6,45 Coefficiente C utilizzato 6,45

3 Carico dovuto al reinterro Azione terreno Pv N Carico dovuto al sovraccarico Angolo distribuzione carico a 40,00 Striscia larghezza b' b' 2,41 Striscia lunghezza li' li' 3,61 Numero ruote considerate 2 Pressione sovraccarico p's N/m² p's x DE 9437 N Lunghezza corda l 0,231 m Azione verticale sulla corda (Pv+psDe)/l p N/m² Pressioni orizzontali del terreno sulla corda q N/m² Pressione peso proprio pp 936 N/m² Pressione orizzontale dovuta al peso proprio qp 158 N/m² Pressione liquido contenuto p 1558 N/m² Pressione orizzontale dovuta al peso acqua qp 263 N/m² Differenza pressioni p-qp 1295 N/m² Calcolo momenti sollecitanti M1 M2 M3 M4 M5 Mtot Nm Nm Nm Nm Nm Nm Carico (N/m²) Corda A e B Corda C e D Calcolo sollecitazioni e pressione massima interna d'esercizio PE s s c stmax Po P E Pa N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² Corda A e B >60 Corda C e D Verifica delle massime deformazioni cm % %amm Verifica Allungamento diametro Dx2 0,071 0,22% 3-5% si Allungamento diametro Dx2 0,142 0,43% 3-5% si Verifica ad instabilità v Pcr s E Pcr* scr* DpDe/2s (Pv+Ps)/2 C.S. adm N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² 0,25 4, ,924 88,84 1,78 1,51 27,01

4 VERIFICA STATICA TUBAZIONI IN CAMPAGNA COB BLINDOSCAVO Base trincea B 1,80 m Altezza di ricoprimento dall'estradosso H 1,00 m Peso specifico terreno ricoprimento gt N/m³ Sovraccarico una ruota accidentale Q1k ps N Sovraccarico accidentale q1k ps N/m² Interasse ruote 1,20 m Categoria stradale cat II cat. Coefficiente categoria stradale 0,80 Base impronta carico accidentale Q1k b 0,40 m Lunghezza impronta carico accidentale Q1k li 0,40 m Coefficiente rigidità del terreno K<25 20 N/cm³ Tipo rinterro Costipamento < 85% Proctor 5 Modulo di reazione del terreno E 280,00 N/cm² Diametro nominale DN 300 mm Diametro esterno tubazione DE 326 mm Spessore tubazione s 7,20 mm Pressione di funzionamento ammissibile PFA 40,00 kg/cm² Pressione d'esercizio massima Pa 6,00 kg/cm² Materiale Ghisa Modulo elastico tubo E N/cm² Momento d'inerzia J 0,031 cm 4 Modulo resistente W 0,086 cm³ Raggio medio tubazione R 159,40 mm Rigidezza tubo EJ/KR 4 0,410 Peso tubazione Pp 610 N/m rap. B/D rap. H/B ver. Tipo trincea ver. 1 si no no Tipo trincea ver. 2 no no no Tipo trincea Tipo tubazione Sabbie limose Larga Deformabile Tubo posato su letto di sabbia non compattato di almeno 0,1 m e reinterro compattato fino a generatrice superiore Angolo appoggio tubazione a 90,00 Coeff. d'appoggio Ks 0,096 Trincea stretta Sabbia e ghiaia Rapporto H/B 0,556 Coefficiente C per trincea stretta C 0,685 Trincea larga Rapporto h/d pj 1,00 Tasso assestamento solo per trincea larga rs 1,00 Rapporto H/D 3,07 Coefficiente C C 5,42 Coefficiente C utilizzato 5,42

5 Carico dovuto al reinterro Azione terreno Pv N Carico dovuto al sovraccarico Angolo distribuzione carico a 40,00 Striscia larghezza b' b' 2,08 Striscia lunghezza li' li' 3,28 Numero ruote considerate 2 Pressione sovraccarico p's N/m² p's x DE N Lunghezza corda l 0,231 m Azione verticale sulla corda (Pv+psDe)/l p N/m² Pressioni orizzontali del terreno sulla corda q N/m² Pressione peso proprio pp 936 N/m² Pressione orizzontale dovuta al peso proprio qp 158 N/m² Pressione liquido contenuto p 1558 N/m² Pressione orizzontale dovuta al peso acqua qp 263 N/m² Differenza pressioni p-qp 1295 N/m² Calcolo momenti sollecitanti M1 M2 M3 M4 M5 Mtot Nm Nm Nm Nm Nm Nm Carico (N/m²) Corda A e B Corda C e D Calcolo sollecitazioni e pressione massima interna d'esercizio PE s s c stmax Po P E Pa N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² Corda A e B >60 Corda C e D Verifica delle massime deformazioni cm % %amm Verifica Allungamento diametro Dx2 0,073 0,23% 3-5% si Allungamento diametro Dx2 0,145 0,45% 3-5% si Verifica ad instabilità v Pcr s E Pcr* scr* DpDe/2s (Pv+Ps)/2 C.S. adm N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² 0,25 4, ,918 88,70 1,78 1,55 26,64

6 VERIFICA STATICA TUBAZIONI IN SEDE STRADALE Base trincea B 1,00 m Altezza di ricoprimento dall'estradosso H 1,00 m Peso specifico terreno ricoprimento gt N/m³ Sovraccarico una ruota accidentale Q1k ps N Sovraccarico accidentale q1k ps N/m² Interasse ruote 1,20 m Categoria stradale cat I cat. Coefficiente categoria stradale 1,00 Base impronta carico accidentale Q1k b 0,40 m Lunghezza impronta carico accidentale Q1k li 0,40 m Coefficiente rigidità del terreno K<25 20 N/cm³ Tipo rinterro Costipamento >95% Proctor 7 Modulo di reazione del terreno E 2070,00 N/cm² Diametro nominale DN 300 mm Diametro esterno tubazione DE 326 mm Spessore tubazione s 7,20 mm Pressione di funzionamento ammissibile PFA 40,00 kg/cm² Pressione d'esercizio massima Pa 6,00 kg/cm² Materiale Ghisa Modulo elastico tubo E N/cm² Momento d'inerzia J 0,031 cm 4 Modulo resistente W 0,086 cm³ Raggio medio tubazione R 159,40 mm Rigidezza tubo EJ/KR 4 0,410 Peso tubazione Pp 610 N/m rap. B/D rap. H/B ver. Tipo trincea ver. 1 si no no Tipo trincea ver. 2 no no no Tipo trincea Tipo tubazione Ghiaie ben pulite e ben gradate Larga Deformabile Tubo posato su letto compattato di almeno 0,1 m reinterro compattato fino a generatrice superiore Angolo appoggio tubazione a 150,00 Coeff. d'appoggio Ks 0,085 Trincea stretta Sabbia e ghiaia Rapporto H/B 1,000 Coefficiente C per trincea stretta C 0,950 Trincea larga Rapporto h/d pj 1,00 Tasso assestamento solo per trincea larga rs 1,00 Rapporto H/D 3,07 Coefficiente C C 5,42 Coefficiente C utilizzato 5,42

7 Carico dovuto al reinterro Azione terreno Pv N Carico dovuto al sovraccarico Angolo distribuzione carico a 40,00 Striscia larghezza b' b' 2,08 Striscia lunghezza li' li' 3,28 Numero ruote considerate 2 Pressione sovraccarico p's N/m² p's x DE N Lunghezza corda l 0,231 m Azione verticale sulla corda (Pv+psDe)/l p N/m² Pressioni orizzontali del terreno sulla corda q N/m² Pressione peso proprio pp 936 N/m² Pressione orizzontale dovuta al peso proprio qp 158 N/m² Pressione liquido contenuto p 1558 N/m² Pressione orizzontale dovuta al peso acqua qp 263 N/m² Differenza pressioni p-qp 1295 N/m² Calcolo momenti sollecitanti M1 M2 M3 M4 M5 Mtot Nm Nm Nm Nm Nm Nm Carico (N/m²) Corda A e B Corda C e D Calcolo sollecitazioni e pressione massima interna d'esercizio PE s s c stmax Po P E Pa N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² N/cm² Corda A e B >60 Corda C e D Verifica delle massime deformazioni cm % %amm Verifica Allungamento diametro Dx2 0,092 0,28% 3-5% si Allungamento diametro Dx2 0,093 0,29% 3-5% si Verifica ad instabilità v Pcr s E Pcr* scr* DpDe/2s (Pv+Ps)/2 C.S. adm N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² N/mm² 0,25 4, ,858 87,33 1,78 1,96 23,37

8 Angolo di attrito interno del terreno POSA IN SEDE STRADALE Dati del sito j= 30,00 [ ] Peso specifico del terreno g= 2300,00 [kg/m 3 ] Parametri sismici a g = 1,06 [m/sec 2 ] Cc = 1,59 T*c = 0,28 [sec] Ss = 1,50 St = 1,00 Velocità di propagazione delle onde di taglio nel terreno intorno c = 270,00 [m/sec] alla tubazione S= 1,50 Tc= 0,45 [sec] Td= 2,25 [sec] Accelerazione max del terreno S*a g = 1,59 [m/sec 2 ] Velocità orizzontale max del tereno v g = 0,11 [m/sec] Spostamento orizzontale max del terreno d g = 4,03 [cm] Dati di progetto Lunghezza della tubazione L= 6 [m] Profondità di posa H= 1,3 [m] Diametro tubazione DN= 300 [mm] Spessore tubazione s= 7,2 [mm] Modulo elastico tubazione E= 1,70E+10 [kg/m 2 ] APPENDICE B - UNI ENV Seguendo il metodo dovuto a Newmark, il moto del terreno è rappresentato con una singola onda sinusoidale: u x, t D = ampiezza dello spostamento totale c = velocità dell onda apparente = D sin ω t ω x c Il moto delle particelle è assunto essere a turno lungo la direzione di propagazione (onde di compressione), e normale ad essa (onde di taglio) e, per semplicità e per considerare il caso peggiore, l asse della tubatura e la direzione di propagazione coincidono. Il moto longitudinale delle particelle produce deformazioni nel terreno e nella tubatura date dall espressione: ε = u x = ω d c cos ω t ω x c

9 il cui valore massimo è: ε MAX = v c v = ω d valore di picco della velocità del terreno Il movimento trasversale delle particelle produce un curvatura χ nel terreno e nel tubo data dall espressione: χ = 2 u x 2 == ω2 d c 2 sin ω t ω x c il cui valore massimo è: χ MAX = a c 2 a = ω 2 d valore di picco dell'accelerazione del terreno Se le direzioni della tubatura e della propagazione non coincidono, in entrambi i casi di tipo di onda si producono deformazioni longitudinali e curvature, che sono in funzione dell'angolo ϑ formato dalle due direzioni. Le deformazioni longitudinali in questo caso sono date da: ε (θ) = u x = v c f 1 θ + a c 2 f 2 θ R R = diametro del tubo Poiché il secondo termine è in genere piccolo confrontato con il primo, il massimo della somma si verifica quando il primo termine è al proprio massimo, vale a dire con un valore: ε MAX = v c Per soddisfare la condizione di perfetta aderenza tra il tubo ed il terreno, la forza di attrito disponibile per unità di lunghezza deve equilibrare la variazione della forza longitudinale, il che porta a: E = modulo di elasticità del tubo s = spessore del tubo τ AV = s E a c 2 τ AV = sforzo di taglio medio tra il tubo ed il terreno che dipende dal coefficiente di attrito tra il terreno ed il tubo e dalla profondità di interramento

10 f g = coefficiente di attrito terreno/condotta ρ s = densità del terreno g= accelerazione di gravità H= profondità alla quale è interrata la condotta τ AV < f g ρ s g H Verifica dell'ipotesi di non scivolamento H posa massima Coefficiente di attrito terreno/ condotta f g = 0,36 f g = tan 2 3 φ τ AV = 2,67E-02 > 1,09E-02 [MPa] scivolamento Se l'ipotesi di non scivolamento non è rispettata si procede al calcolo degli spostamenti differenziali Lunghezza dei due tronchi di tubo a valle e a monte del giunto 2 L= 12 [m] ω = 6,28 [sec -1 ] π c / ω = 135,02 [m] Spostamenti differenziali assiali tra condotta e terreno δ = 11,21 [mm] Verifiche degli spostamenti nei giunti ΔL MAX = 11,21 < 41 [mm] Soddisfatta

11 Angolo di attrito interno del terreno POSA IN CAMPAGNA Dati del sito j= 30,00 [ ] Peso specifico del terreno g= 2000,00 [kg/m 3 ] Parametri sismici a g = 1,06 [m/sec 2 ] Cc = 1,59 T*c = 0,28 [sec] Ss = 1,50 St = 1,00 Velocità di propagazione delle onde di taglio nel terreno intorno c = 270,00 [m/sec] alla tubazione S= 1,50 Tc= 0,45 [sec] Td= 2,25 [sec] Accelerazione max del terreno S*a g = 1,59 [m/sec 2 ] Velocità orizzontale max del tereno v g = 0,11 [m/sec] Spostamento orizzontale max del terreno d g = 4,03 [cm] Dati di progetto Lunghezza della tubazione L= 6 [m] Profondità di posa H= 2,9 [m] Diametro tubazione DN= 300 [mm] Spessore tubazione s= 7,2 [mm] Modulo elastico tubazione E= 1,70E+10 [kg/m 2 ] APPENDICE B - UNI ENV Seguendo il metodo dovuto a Newmark, il moto del terreno è rappresentato con una singola onda sinusoidale: u x, t D = ampiezza dello spostamento totale c = velocità dell onda apparente = D sin ω t ω x c Il moto delle particelle è assunto essere a turno lungo la direzione di propagazione (onde di compressione), e normale ad essa (onde di taglio) e, per semplicità e per considerare il caso peggiore, l asse della tubatura e la direzione di propagazione coincidono. Il moto longitudinale delle particelle produce deformazioni nel terreno e nella tubatura date dall espressione: ε = u x = ω d c cos ω t ω x c

12 il cui valore massimo è: ε MAX = v c v = ω d valore di picco della velocità del terreno Il movimento trasversale delle particelle produce un curvatura χ nel terreno e nel tubo data dall espressione: χ = 2 u x 2 == ω2 d c 2 sin ω t ω x c il cui valore massimo è: χ MAX = a c 2 a = ω 2 d valore di picco dell'accelerazione del terreno Se le direzioni della tubatura e della propagazione non coincidono, in entrambi i casi di tipo di onda si producono deformazioni longitudinali e curvature, che sono in funzione dell'angolo ϑ formato dalle due direzioni. Le deformazioni longitudinali in questo caso sono date da: ε (θ) = u x = v c f 1 θ + a c 2 f 2 θ R R = diametro del tubo Poiché il secondo termine è in genere piccolo confrontato con il primo, il massimo della somma si verifica quando il primo termine è al proprio massimo, vale a dire con un valore: ε MAX = v c Per soddisfare la condizione di perfetta aderenza tra il tubo ed il terreno, la forza di attrito disponibile per unità di lunghezza deve equilibrare la variazione della forza longitudinale, il che porta a: E = modulo di elasticità del tubo s = spessore del tubo τ AV = s E a c 2 τ AV = sforzo di taglio medio tra il tubo ed il terreno che dipende dal coefficiente di attrito tra il terreno ed il tubo e dalla profondità di interramento

13 f g = coefficiente di attrito terreno/condotta ρ s = densità del terreno g= accelerazione di gravità H= profondità alla quale è interrata la condotta τ AV < f g ρ s g H Verifica dell'ipotesi di non scivolamento H posa massima Coefficiente di attrito terreno/ condotta f g = 0,36 f g = tan 2 3 φ τ AV = 2,67E-02 > 2,11E-02 [MPa] scivolamento Se l'ipotesi di non scivolamento non è rispettata si procede al calcolo degli spostamenti differenziali Lunghezza dei due tronchi di tubo a valle e a monte del giunto 2 L= 12 [m] ω = 6,28 [sec -1 ] π c / ω = 135,02 [m] Spostamenti differenziali assiali tra condotta e terreno δ = 11,21 [mm] Verifiche degli spostamenti nei giunti ΔL MAX = 11,21 < 41 [mm] Soddisfatta

14 VERIFICA LUNGHEZZE ANCORAGGIO TUBAZIONI L antisfilamento dei giunti a bicchiere è una tecnica alternativa ai blocchi di ancoraggio in calcestruzzo per compensare gli effetti della spinta idraulica. Esso è utilizzato essenzialmente quando esistano dei problemi di ingombro (zone urbane) o nei terreni poco coesivi. Questa tecnica consiste nel rendere non sfilabili i giunti su una lunghezza sufficiente da una parte a dall altra di una curva al fine di utilizzare le forze di attrito terreno/tubo per equilibrare la forza di spinta idraulica. Il calcolo della lunghezza da rendere non sfilabile è indipendente dal sistema di antisfilamento utilizzate. Lunghezza da rendere non sfilabile: L: lunghezza da rendere non sfilabile (in m) Pressione di collaudo in cantiere (in Pa) S: sezione trasversale (in m2) :Angolo della curva (in radianti) Fn: forza di attrito per metro di tubo (in N) C: coefficiente di sicurezza (1.2 generalmente)

15 FN: Kf (We+Wp+Ww) Wp: peso a metro del tubo vuoto (in N/m) Ww: peso a metro dell acqua (in N/m) We: peso a metro del rinterro (in N/m) f: coefficiente di attrito terreno/tubo K: coefficiente di ripartizione delle pressioni del rinterro attorno al tubo (secondo il compattamento, K varia da 1.1 a 1.5) We= YHD a1 a1= 2/3 (collaudo con i giunti scoperti) D: diametro esterno del tubo (in m) H: altezza di copertura (in m) Dati in input

16 Calcolo Curva a 45 Curva a 22.5

17 Curva a 11.25

18 Punto di chiusura