Corso diProgetto di Strutture

POTENZA, a.a. 2012 – 2013

Serbatoi in c.a.p.

Dott. Marco VONAScuola di Ingegneria, Università di Basilicata

marco.vona@unibas.it http://www.unibas.it/utenti/vona/

I SERBATOI IN C.AP.

Nei serbatoi in c.a. ordinario ovviamente il maggiore pericolo èrappresentato dalla possibilità di fessurazione del calcestruzzodovuta alla trazione degli anelli

Tale problema può essere facilmente risolto ricorrendo allaprecompressione. In linea di principio, essa consiste nell’applicaredelle pressioni, con direzione dall’esterno all’interno, uguali odelle pressioni, con direzione dall’esterno all’interno, uguali omaggiori delle pressioni dovute al liquido contenuto

In tali condizioni il serbatoio pieno è scarico se la pressioneapplicata uguaglia quella interna del liquido mentre è soggetto aduna forza residua se questa è inferiore

Ovviamente, la condizione di carico più sfavorevole per unserbatoio in c.a.p. è quella di serbatoio vuoto

I SERBATOI IN C.AP.

Serbatoio a vuoto

In tal caso, agisce sulla parete l’intera pressione diprecompressione che non è equilibrata dall’effetto, antagonista, delliquido contenuto all’interno

È anche evidente che il massimo sforzo si ha all’attodell’applicazionedella precompressione(e cioè prima chesi sianodell’applicazionedella precompressione(e cioè prima chesi sianoverificate le cadute di tensione)

In tale fase si svolge perciò un vero e proprio collaudo statico delserbatoio

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Per ottenere in tutte le sezioni una pressione residua costante siapplica un carico di precompressione pari a:

)( ppp ∆+−=

Ovviamente si ha: 1pp ⋅=∆ ηIn cui η = 0.1 e

p∆

pIn cui η = 0.1 ep1 = pressione alla base del serbatoio

Il valore della precompressione sarà

Tutto ciò è valido a cadute di tensione lente esaurite

p

p

1pRpZ =

spps RpA σ=,Il quantitativo di armature sarà

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Le verifiche del serbatoio dovranno essere eseguite prima dellecadute lente e quindi sotto l’azione di una pressione

)1( α+=′

pp

Essendo αααα il coefficiente di caduta di tensione valutabile neicasi ordinari intorno al 25%

p

)1( α+p

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Il momento flettente della striscia

Per assorbire il momento flettente della striscia verticale del tubosipuò prevedere anche una precompressione assiale (V ) realizzatacon cavi verticali equidistanti. In tal modo si esclude ognisollecitazione di trazione anche nel senso delle generatrici

Per annullarela trazionealPer annullarela trazioneallembo esterno del serbatoiovuoto deve essere:

M

w

w

06

2=−

s

M

s

V

s

MV

6=ovvero

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Si può verificare spesso che la tensionedi compressione massima sia superiorealla tensione massima di calcolo sulcalcestruzzo

A tale inconveniente si può ovviareringrossando le sezioni nella parte

1s

ringrossando le sezioni nella parteinferiore

Gli incrementi di sollecitazionedovuti a tale incremento disezione può essere trascurato inrapporto all’incremento dellaresistenza

2s

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Se ad esempio viene datauna forma parabolica ai cavidi precompressionenell’ultima parte degli stessioccorre correggere lesollecitazioneper effetto del

ep

Diagrammi delle tensioni con cavi eccentrici

sollecitazioneper effetto delcarico equivalente allaprecompressione

h

e2

2

h

eVpe =

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Analogo comportamento èpossibile nel caso di unadisposizione del cavo piùsemplice (rettilinea) ma consezione variabileasimmetrica

ep

Diagrammi delle tensioni con cavi eccentrici

asimmetrica

h

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Per comodità si è supposto di adottare una precompressione deltipo

Correzione della precompressione sugli anelli

1ppp η+=

pD’altra parte è evidente che lapressione applicata agli anellipiù vicini all’incastro al piedesi scarica quasi interamentesulle strisce dando luogo a uneffetto di precompressionemolto modesto

w

w ′p

p

2p

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Correzione della precompressione sugli anelli

È quindi inutile applicare aglianelli più bassi l’interapressione che comportal’impiego di cavi diprecompressionepoco o nulla

pprecompressionepoco o nullasfruttati nella parte inferiore delserbatoio

La precompressione ridottavaria linearmente fino ad unasezione in cui si ha

w

w ′p

p

2pww ≅

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Correzione della precompressione sugli anelli

Con questa soluzione si realizza anche una forte riduzione di Mal piede

Di ciò occorre tener conto nella progettazione dellaprecompressioneverticaleprecompressioneverticale

Infatti il momento a serbatoio pieno può risultare dello stessoordine di grandezza di quello a serbatoio vuoto e di segnoopposto

A ciò si può ovviare adottando per la precompressione verticaleuna disposizione simmetrica dei cavi

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Modalità di realizzazione della precompressione

La precompressione verticale èottenuta con cavi ancorati alla sommitàed al piede del serbatoio

Nel caso di serbatoi alti lo sforzo diprecompressioneviene ridotto nellaprecompressioneviene ridotto nellaparte alta con ancoraggi intermedidisposti alternativamente sulla fasciainterna ed esterna della parete

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Modalità di realizzazione della precompressione

La precompressione orizzontale può ottenersi con cavi contenutiall’interno di guaine disposte nel getto e ancorati alle dueestremità per mezzo di appositi ancoraggi

La precompressione a filo continuo si può realizzare eseguendola paretedel serbatoioin c.a. ed avvolgendointorno ad essaunla paretedel serbatoioin c.a. ed avvolgendointorno ad essaunfilo di acciaio armonio di piccolo diametro

L’avvolgimento e tesatura di ottengono mediante idoneimeccanismi rotanti eliminando gli ancoraggi e riduncendo lecadute di tensione

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Modalità di realizzazione della precompressione

Il procedimento più comune è invece del tipo a cavi scorrevoli (inguaine) messi in opera in modo analogo a quanto fatto per le traviin c.a.p. ed ancorati mediante appositi ancoraggi

Particolare cura va posta nella riduzione e compensazione dellecadute di tensione

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Modalità di realizzazione della precompressione

)(0

xfppx e βασσ +−=

=3.0

5.0f

Cavo su cls liscio

Cavo in guaina metallica

α Somma dei valori assoluti delle deviazioni angolari al cavo (rad)

mrad /01.0=β (attrito rettilineo)

Il termine ββββ x in generale è trascurabile rispetto ax

La deviazione angolareαααα tra le due sezioni di ancoraggio delcavo non potrà essere troppo grande: si adotta ordinariamente

αααα ==== 120120120120°°°° o anche αααα ==== 90909090°°°°

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Modalità di realizzazione della precompressione

Inoltre, la taratura sarà eseguita alle due estremità del cavo

In tali condizioni, adottando f = 0.3 si avrà alla mezzeria delcavo

018060

3.0

0 73.0 spppx e σσσπ

==−

00 73.0 spppx e σσσ ==

Il termine ββββ x in generale è trascurabile rispetto ax

Ovvero una caduta di tensione del 27%

CALCOLO DEI SERBATOI IN C.AP.

Disposizione costruttiva degli ancoraggi

Gli ancoraggi trovano alloggiamento su degli appositi risalti

Una coppia di risalti forma quindi una

018060

3.0

0 73.0 spppx e σσσπ

==−

00 73.0 spppx e σσσ ==

Il termine ββββ x in generale è trascurabile rispetto ax

Ovvero una caduta di tensione del 27%