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Iniziative Industriali S.p.A.

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INDICE

1. INTRODUZIONE.................................................................................................................... 4

2. NORMATIVA ......................................................................................................................... 5

3. ASSICURAZIONE DELLA QUALITÀ..................................................................................... 6

4. CERTIFICAZIONI .................................................................................................................. 6

5. CLASSIFICAZIONE DI TUBI E RACCORDI .......................................................................... 7

6. GIUNTI................................................................................................................................... 8

6.1 Giunti non bloccati ......................................................................................................... 8

6.2 Giunti bloccati .............................................................................................................. 10

7. MATERIE PRIME................................................................................................................... 14

7.1 RESINE.......................................................................................................................... 14

7.2 FIBRE DI VETRO DI RINFORZO ......................................................................................... 15

7.3 MATERIE PRIME AUSILIARIE............................................................................................ 16

8. PRODUZIONE....................................................................................................................... 17

8.1 TUBAZIONI ..................................................................................................................... 17

8.1.1 Metodi di produzione...........................................................................................................17

8.1.2 Struttura di parete ...............................................................................................................18

8.2 RACCORDI..................................................................................................................... 19

8.2.1 Sistemi di produzione..........................................................................................................19

8.2.2 Struttura di parete ...............................................................................................................19

9. .PROPRIETA’ DEI LAMINATI................................................................................................ 20

10. CARATTERISTICHE IDRAULICHE..................................................................................... 21

10.1 CALCOLO DELLE PERDITE DI CARICO ............................................................................. 21

10.2 COLPO D’ARIETE .......................................................................................................... 25


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11. PROGETTAZIONE.............................................................................................................. 26

11.1 FILOSOFIA DELLA PROGETTAZIONE ............................................................................... 26

11.2 CONDIZIONI DI PROGETTO ............................................................................................ 26

11.3 PROPRIETÀ DEL TUBO .................................................................................................. 26

11.4 CLASSE DI PRESSIONE INTERNA.................................................................................... 27

11.5 CLASSI DI RIGIDEZZA .................................................................................................... 27

12. PROGETTO DI TUBAZIONE FUORI TERRA...................................................................... 28

12.1 PROGETTO .................................................................................................................. 28

12.1.1 Pressione esterna o vuoto .................................................................................................28

12.1.2 Allungamento di una tubazione non bloccata.....................................................................29

12.2 FORZE DI ESTREMITA’ IN UNA LINEA BLOCCATA .............................................................. 29

12.3 SUPPORTI E ANCORAGGI .............................................................................................. 29

12.4 CAMPATA .................................................................................................................... 30

12.5 “LOOP” DI ESPANSIONE ................................................................................................ 34

12.6 CAMBI DI DIREZIONE..................................................................................................... 35

13. PROGETTAZIONE DI TUBAZIONI INTERRATE................................................................. 35

13.1 CONDIZIONI DI PROGETTO E PARAMETRI DI POSA ........................................................... 37

13.2 REQUISITI DI PROGETTO............................................................................................... 37

13.3 GALLEGGIAMENTO ....................................................................................................... 43

14. INSTALLAZIONE E TIPI DI GIUNTO................................................................................... 45

15. INSTALLAZIONE FUORI TERRA........................................................................................ 46

16. INSTALLAZIONE INTERRATA ........................................................................................... 49

16.1 SISTEMA TERRENO - TUBO........................................................................................... 49

16.2 CLASSIFICAZIONE DEI TERRENI NATIVI ........................................................................... 50

16.3 INTERRAMENTO DELLA TUBAZIONE ................................................................................ 51

16.4 METODI DI COMPATTAZIONE ......................................................................................... 54

16.5 INGHISAGGIO IN CALCESTRUZZO ................................................................................... 55

16.6 TABELLE PROFONDITÀ DI POSA ..................................................................................... 57

17. BLOCCHI DI ANCORAGGIO............................................................................................... 60


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17.1 PROGETTO .................................................................................................................. 60

17.2 REALIZZAZIONE............................................................................................................ 61

17.2.1 Blocchi a gravità................................................................................................................61

17.2.2 Blocchi a reazione.............................................................................................................61

17.2.3 Blocchi misti......................................................................................................................62

17.2.4 Blocchi di linea..................................................................................................................62

17.2.5 Tipi di blocchi di ancoraggio ..............................................................................................63

17.2.6 Calcolo dei blocchi d’ancoraggio .......................................................................................64

18. INSTALLAZIONE SUBACQUEA ......................................................................................... 66

19. STOCCAGGIO, MOVIMENTAZIONE, RIPARAZIONI.......................................................... 68

19.1 MATERIALI DI SALDATURA ............................................................................................. 68

19.2 MOVIMENTAZIONE ........................................................................................................ 68

19.3 ISPEZIONE E RIPARAZIONE............................................................................................ 68

20. AZIONE SISMICA SU TUBAZIONI IN PRFV ....................................................................... 70

20.1.1 Deformazione sismica del terreno .....................................................................................71

20.1.2 Deformazione assiale del tubo ..........................................................................................71


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1. INTRODUZIONE

Il processo SARPLAST ad avvolgimento di fili (“filament winding”) per la costruzione di

tubazioni in resine termoindurenti (poliestere e vinilestere), rinforzate con fibre di vetro, offre

una superiore resistenza alla corrosione e una combinazione di elevate proprietà fisiche e

meccaniche, che sono state verificate nelle più impegnative condizioni in tutto il mondo.

Lo scopo del Manuale Tubi in PRFV di Iniziative Industriali è quello di fornire ai tecnici uno

strumento utile per la progettazione, la specifica e l’installazione delle tubazioni tipo

PLASTIWIND (tubo in resina termoindurente rinforzata con fibra di vetro) e tipo

PLASTISAND (tubo in resina termoindurente rinforzata con fibra di vetro con contenuto di

aggregati), per installazioni fuori terra, interrate e subacquee.

Le informazioni fornite da questo Manuale sono applicabili ai diametri da 25 a 3000 mm. Per

diametri superiori a DN 1200 mm, oppure per applicazioni non standard, si consiglia

comunque di contattare l’Ufficio Tecnico di Iniziative Industriali.

Sulla base di una esperienza di più di 25 anni nell’ingegneria delle tubazioni in PRFV,

Iniziative Industriali può fornire soluzioni ad una ampia gamma di condizioni operative e

trovare la soluzione più idonea a nuove richieste tecniche.

I settori ricoperti dai prodotti SARPLAST sono i seguenti:

a - distribuzione acqua (civile e industriale)

b - sistemi fognari (urbani e industriali)

c - reti irrigue

d - sistemi di presa per acqua di raffeddamento

e - scarichi a mare

f - linee sottomarine

g - linee di processo per impianti industriali

h - reti antincendio

i - camini di gas corrosivi

l - tubi camicia, “risers” e filtri per pozzi

m - condotte forzate

p - tubi per applicazioni navali e marine


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2. NORMATIVA

La normativa seguita per progetto, prove e applicazioni di tubi in PRFV è la seguente:

Classificazione e specifiche del prodotto

ANSI/AWWA C950-95 Standard for Fiberglass Pressure Pipe

ASTM D2310 Standard Classification for Machine-Made Reinforced Thermosetting-Resin Pipe

ASTM D2996 Standard Specification for Filament-Wound "Fiberglass" (Glass-Fiber Reinforced Thermosetting-Resin) Pipe

ASTM D3262 Standard Specification for "Fiberglass" (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting-Resin) Sewer Pipe

ASTM D3517 Standard Specification for "Fiberglass" (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting-Resin) Pressure Pipe

ASTM D3754 Standard Specification for "Fiberglass" (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting-Resin) Sewer and Industrial Pressure Pipe

ASTM D4161 Standard Specification for "Fiberglass" (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting-Resin) Pipe Joints Using Flexible Elastomeric Seals

BS 5480 - 90 British Standard Specification for Glass reinforced plastics (GRP) pipes, joints and fittings for use for water supply or sewerage.

BS 7159 - 89 Design and construction of glass reinforced plastics (GRP) piping systems for individual plants or sites

UNI 9032 Tubi di resine termoindurenti rinforzate con fibre di vetro (PRFV) con o senza cariche. Tipi, dimensioni e requisiti.

Guide pratiche

ASTM C581 Standard Practice for Determining Chemical Resistance of Thermosetting Resins Used in Glass-Fiber-Reinforced Structures Intended for Liquid Service

ASTM D2488 Standard Practice for Description and Identification of Soils

ASTM D2563 Standard Practice for Classifying Visual Defects in Glass-Reinforced Plastic Laminate Parts

ASTM D2992 Standard Practice for Obtaining Hydrostatic or Pressure Design Basis for "Fiberglass" (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting-Resin) Pipe and Fittings Procedure B - Steady pressure

ASTM D3567 Standard Practice for Determining Dimensions of Reinforced Thermosetting Resin Pipe (RTRP) and Fittings

ASTM D3839 Standard Practice for Underground Installation of "Fiberglass" (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting-Resin) Pipe


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BS 8010 B.S. Code of practice for Pipelines - Section 2.5 Glass reinforced thermosetting plastics

Metodi di prova

ASTM D1598 Standard Test Method for Time-to-Failure of Plastic Pipe Under Constant Internal Pressure

ASTM D1599 Standard Test Method for Short Term Hydraulic Failure Pressure of Plastic Pipe, Tubing and Fittings

ASTM D2412 Standard Test Method for Determination of External Loading Characteristics of Plastics Pipe by Parallel-Plate Loading

ASTM D2924 Standard Test Method for External Pressure Resistance of Reinforced Thermosetting-Resin Pipe

ASTM D3681 Standard Test Method for Chemical Resistance of "Fiberglass" (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting-Resin) Pipe in a Deflected Condition

BS 5480-90 British Standard Specification for Glass reinforced plastics (GRP) pipes, joints and fittings for use for water supply or sewerage

UNI 9033 Tubi di resine termoindurenti rinforzate con fibre di vetro (PRFV) con o senza cariche. Metodi di prova.

Flange e Raccordi

Le flange e i raccordi sono realizzati in accordo allo standard NBS PS 15-69.

3. ASSICURAZIONE DELLA QUALITÀ

Il Sistema di Assicurazione Qualità di Iniziative Industriali è in accordo alle ISO 9001. Esso è

stato certificato da DNV (Det Norske Veritas).

4. CERTIFICAZIONI

Le tubazioni SARPLAST sono idonee al convogliamento di acqua per uso potabile in

accordo alla Circolare 102 (2/12/78) del Ministero della Sanità:

I prodotti Sarplast sono inoltre cerificati: • BUREAU VERITAS • DNV Det Norske Veritas • FM Factory Mutual • KIWA • Lloyd’s Register • NSF National Sanitation Foundation • RINA Registro Navale Italiano


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5. CLASSIFICAZIONE DI TUBI E RACCORDI

Diametro Nominale

Le dimensioni nominali dei tubi e raccordi sono basate sul diametro interno. L’elenco

completo dei diametri prodotti da Iniziative Industriali è contenuto nella tabella 4.1.

Classi di Pressione Nominale

Tubi e raccordi sono classificati in accordo alla Pressione Nominale. Le classi di pressione

standard sono 4, 6, 10, 16, 20 e 25 bar. Classi intermedie o superiori di pressione intermedie

sono considerate su richiesta o in funzione delle effettive condizioni di progetto.

Classi di Rigidezza trasversale

Le tubazioni sono classificate anche secondo la rigidezza trasversale. Le classi di rigidezza

trasversale standard sono 1250, 2500, 5000 e 10000 Pa. Classi di rigidezza intermedie o

superiori sono disponibili su richiesta o in funzione delle condizioni di progetto.

Tab 4.1 - Tabella dei Diametri Nominali prodotti da Iniziative Industriali

mm inch mm inch mm inch mm inch mm inch

25 1 200 8 600 24 1000 40 1900 76

40 1 1/2 250 10 650 26 1100 44 2000 80

50 2 300 12 700 28 1200 48 2200 88

65 2 1/2 350 14 750 30 1300 52 2400 96

75 3 400 16 800 32 1400 56 2500 100

100 4 450 18 850 34 1500 60 2600 104

125 5 500 20 900 36 1600 64 2800 112

150 6 550 22 950 38 1800 72 3050 120

Lunghezza Nominale

Le barre di tubo sono lunghe 6 m fino al DN 150 mm e 12 m per i diametri superiori.

Raccordi

E’ disponibile un’ampia gamma di raccordi come curve, flange, T, croci, riduzioni, fondi

bombati, ecc.


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6. GIUNTI

I giunti delle tubazioni in PRFV rientrano in due categorie:

a) giunti non bloccati, che resistono solo alla pressione circonferenziale;

b) giunti bloccati, che resistono anche a forze longitudinali.

6.1 Giunti non bloccati

A bicchiere con doppio anello elastomerico di tenuta (B/2R)

Il bicchiere ed il maschio sono monolitici con le estremità della tubazione. La tenuta idraulica è

realizzata attraverso due anelli elastomerici, alloggiati dentro cave circonferenziali parallele

ricavate sull’estremità maschio. Per mezzo di un nipplo, inserito attraverso il bicchiere nella

posizione tra gli anelli elastomerici, è possibile provare il giunto subito dopo l’assemblaggio.

La prova del nipplo dà grande affidabilità all’installazione e può consentire di evitare il collaudo

idraulico finale. L’applicazione del nipplo è standard per DN > 250.

Nipplo di pressatura

Bicchiere Maschio

Doppio O-Ring

Il giunto con doppio O-ring consente una deviazione angolare. La tabella raccoglie i valori

massimi raccomandati in accordo a BS 5480.


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Tab. 5.1 - Valori massimi raccomandati

Diametro Nominale Deviazione angolare

mm gradi

< 500 3

>= 500 a < 900 2

>= 900 a < 1800 1

> 1800 0.5

Campo di applicazione

Diametri Pressioni

da 25 mm a 500 mm fino a 30 bar



Pressioni più elevate possono essere realizzate su richiesta.

Giunto ad accoppiamento meccanico

I giunti ad accoppiamento meccanico realizzano la tenuta mediante l’utilizzo di guarnizioni

che sono compresse sul diametro esterno delle estremità piane dei tubi. La maggior parte dei

giunti meccanici comunemente disponibili in commercio possono essere usati per le tubazioni

SARPLAST.


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Accoppiatore metall ico guarnizioneTuboPRFV

6.2 Giunti bloccati

A bicchiere con doppio O-ring e cavetto antisfilante (B/2RLJ)

nipplo di pressatura

antisfilante

Bicchiere Maschio

Doppio O-ring


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Il giunto è a bicchiere con doppio O-ring e cavetto antisfilante, il quale viene inserito attraverso

il bicchiere nella cava. Il cavetto antisfilante è di materiale plastico resistente a taglio o

metallico.

Questo giunto resiste a sforzi longitudinali ed anch’esso consente una deviazione angolare. I

massimi valori raccomandati per la posa sono gli stessi indicati in tabella 5.1.

Campo di applicatione

Diametri Pressioni




Pressioni più elevate possono essere realizzate su richiesta.

Giunto saldato (testa/testa)

Questo giunto consiste nella polimerizzazione di mat e stuoie di vetro impregnati di resina, che

L

t

ID


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sono laminati secondo una larghezza ed uno spessore dati. Il giunto laminato garantisce la

continuità delle caratteristiche in direzione circonferenziale ed assiale.

Le dimensioni del giunto testa/testa sono calcolate con le seguenti formule:

t = P (ID + 2 tp) / (2 σall - P)

L = P (ID + 2 tp) / ( 2 τall)

dove:

t = spessore della laminazione, mm P = pressione di progetto, MPa ID = diametro interno del tubo, mm L = lunghezza della laminazione, mm tp = spessore del tubo, mm σall = sollecitazione ammissibile circonferenziale, MPa τall = sollecitazione ammissibile a taglio, MPa

Giunto flangiato

Le flange in PRFV possono avere foratura in accordo ad ANSI, DIN, BS, UNI ecc.

Le flange sono di due tipi: Flangia fissa (F/F) e Bocchello con flangia libera in acciaio (F/L).

FLANGIA FISSA BOCCHELLO CON FLANGIA LIBERA


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Ciascun tipo di flangia è disponibile con estremità piana, maschio o bicchiere.

La tenuta è realizzata con una guarnizione elastomerica. La guarnizione standard è piana. In

alcune applicazioni per diametri >1200 mm e PN > 10 bar si consiglia di utilizzare la

guarnizione ad anello elastomerico, che viene alloggiata in una cava ricavata sulla faccia

piana della flangia.

Campo di appicazione

Diametri Pressioni




I valori del momento torcente sono soggetti ad aggiustamenti in cantiere in funzione

dell’applicazione. Assicurarsi che i tiranti siano nuovi ed oliati in modo da raggiungere

l’appropriato valore del momento torcente ed utilizzare rondelle sia sotto i dadi che sotto le

teste dei bulloni.


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7. MATERIE PRIME

Le materie prime utilizzate per produrre le tubazioni SARPLAST sono:

• Resine

• Fibre di vetro

• Materie prime ausiliarie

7.1 RESINE

I tubi Sarplast sono prodotti utilizzando i seguenti tipi di resine:

• Poliestere Isoftalica

• Vinilesterere

• Poliestere Bisfenolica

• Resine speciali (per alte temperature, ritardo della fiamma, resistenza all’abrasione

ecc.)

Le resine indicate sopra hanno diverse importanti caratteristiche come:

- polimerizzazione a temperatura ambiente

- bassa tossicità durante il maneggio e la polimerizzazione

- alta resistenza chimica

- buona adesione alle fibre di vetro.

La resina poliestere Isoftalica ha una buona resistenza all’acqua ed ai fluidi con basso

contenuto acido fino ad una massima temperatura di esercizio di circa 60 °C.

La resina poliestere bisfenolica mostra una elevata inerzia chimica sia agli acidi forti che alle

basi anche a temperatura elevata.

La resina vinilestere combina un’ottima inerzia chimica agli acidi forti ed alle basi con elevate

proprietà meccaniche dei laminati.

Nei casi in cui sono richieste una resistenza a temperatura più elevata o proprietà specifiche

come ritardo della fiamma, conduttività o migliorata resistenza all’abrasione, vengono formulate

resine vinilesteri speciali.


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Alcune proprietà tipiche delle resine liquide sono:

Proprietà Isoftalica Bisfenolica Vinilestere

Stirolo, % 48 48-50 45-48

Viscosità Brookfield, mPa.s a 25 °C 400 450 500

Peso specifico a 25 °C [g/cm3] 1.07 1.03 1.02

Mesi di stabilità allo stoccaggio (mesi) 6 6 6

La resina polimerizzata ha le seguenti proprietà a temperatura ambiente:

Prova Isoftalica Bisfenolica Vinilestere

Resistenza a trazione, MPa 80-90 60-70 81-83

Modulo elastico a trazione, GPa 3.0-3.9 3.0-3.5 3.3-3.5

Resistenza a flessione, MPa - 110 -125 124 -153

Modulo elastico a flessione, GPa - 3.0 - 3.5 3.1-3.5

Temperatura di distorsione termica, °C 95-115 100-120 102-115

Durezza hardness 35-40 35-40 35-40

Le proprietà della resina sono controllate su ogni lotto in accordo al piano di Ispezione e

Controlli di Qualità di Iniziative Industriali .

7.2 FIBRE DI VETRO DI RINFORZO

I tipi di vetro utilizzati per produrre tubi e raccordi in PRFV sono:

• vetro "C" chimico-resistente, grado III DIN 12111

• vetro “E” con eccellenti proprietà elettriche e meccaniche, ISO 2078

I rinforzi tipici in fibra di vetro sono:

• - velo di superficie "C", costituito da fibre di vetro disposte casualmente e tenute insieme

da resina polistere, usato generalmente come rinforzo del primo strato del laminato;


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• - mat di fibra di vetro "E" , costituito da fibre di vetro tagliate e tenute insieme da un

legante; il mat “E” è utilizzato nei procedimenti di applicazione manuale (“hand lay-up”) o

di stampaggio per contatto (“contact molding”);

• - fili continui di vetro "E" con eccellenti proprietà di adesione con resina poliestere e

vinilestere, utilizzati nei sistemi ad avvolgimento di fili (“filament winding”).

• - stuoia tessuta di vetro “E” compatibile con la maggior parte delle resine poliesteri ed

utilizzata nel sistema ad applicazione manuale (“hand lay-up”).

Le più significative proprietà della fibra di vetro impiegata come rinforzo sono:

Proprietà Valore

Resistenza a trazione, MPa 1.400

Modulo di elasticità, GPa 70

La supeficie della fibra di vetro è trattata con agenti (sostanze silaniche) che ne aumentano la

compatibilità con la resina.

7.3 MATERIE PRIME AUSILIARIE

Sono tutti quegli additivi tecnologici utilizzati nel processo delle resine rinforzate come

catalizzatori, acceleranti, inibitori, addensanti, correttori della viscosità, aggregati e pigmenti.


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8. PRODUZIONE

8.1 TUBAZIONI

8.1.1 Metodi di produzione

Le tubazioni sono prodotte utilizzando il sistema ad avvolgimento di fili su macchine controllate

da computer (CAM).

Combinando la velocità di rotazione del mandrino con il movimento longitudinale del carrello

distribuzione delle fibre di vetro, impregnate di resina, si ottengono strati avvolti elicoidalmente

a differente angolazione.

Il diametro interno del tubo è definito dal diametro esterno del mandrino e lo spessore di

progetto si ottiene con passaggi ripetuti. Il diametro esterno è determinato dallo spessore di

parete.

Per ottenere un valore superiore di rigidezza trasversale della tubazione, soprattutto su grandi

diametri, si aggiungono inerti silicei negli strati paralleli della parete resistente.

Le principali caratteristiche di questo sistema sono:


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- le estremità maschio e bicchiere sono monolitiche con la parete del tubo;

- si ottimizzano le caratteristiche assiali e circonferenziali cambiando l’angolo di avvolgimento;

- la resistenza assiale è normalmente maggiore che nei tubi prodotti con altri procedimenti;

- la rigidezza trasversale del giunto è superiore alla rigidezza del tubo.

I tubi, prodotti utilizzando il procedimento ad avvolgimento di fili discontinuo, sono impiegati sia

sotto che fuori terra, a pelo libero, a media ed alta pressione interna.

8.1.2 Struttura di parete

La parete del tubo in PRFV è costituita da tre strati perfettamente aderenti l’uno all’altro ed

aventi differenti caratteristiche in relazione alle loro funzioni.

Liner

Il liner o strato chimicamente resistente è lo strato interno del tubo, in contatto con il fluido

convogliato. Questo strato ha la funzione di garantire la resistenza alla corrosione chimica e

l’impermeabilità del tubo. Esso ha la superficie a contatto con il fluido particolarmente liscia.

Questa caratteristica riduce al minimo le perdite di carico e si oppone alla crescita di

incrostazioni e/o alghe.

Il liner è costituito da due sottostrati: l’interno, a diretto contatto con il fluido, è rinforzato con

velo di vetro "C" da 33 g/m2, con contenuto di resina da 80% a 90% in peso; quello esterno è

rinforzato con mat di vetro "E" da 375 g/m2 , con contenuto di resina da 60% a 70% in peso.

Il liner ha spessore di circa 0.8-1.2 mm; spessori maggiori sono prodotti su richiesta.

Strato meccanico resistente

Le fibre di vetro garantiscono la resistenza meccanica del tubo nei confronti della pressione

internal e/o esterna, dei carichi esterni dovuti alla movimentazione e alla posa, e dei carichi

termici.

Questo strato è ottenuto applicando, sul liner parzialmente polimerizzato, fili continui di vetro

ì imbevuti di resina, sotto tensione controllata. Questo strato può contenere aggregati

(materiale granulare inerte o sabbia silicea) per aumentare la rigidezza trasversale del tubo. Lo

spessore è funzione delle condizioni di progetto.

Strato esterno


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Consiste di resina pura additivata con inibitori dei raggi UV per proteggere la tubazione dalla

esposizione ai raggi solari.

In condizioni ambientali severe, come terreni aggressivi e ambiente corrosivo, questo strato

può essere rinforzato con un velo di superficie o additivato con cariche o pigmenti.

8.2 RACCORDI

8.2.1 Sistemi di produzione

I raccordi possono essere costruiti con i procedimenti di stratificazione manuale (“hand lay-

up”), stampaggio per contatto (“contact molding”) e applicazione con pistola a spruzzo (“spray-

up”).

Nei procedimenti di stratificazione manuale e stampaggio per contatto strati alterni di mat e

stuoia, impregnati di resina, vengono applicati su uno stampo. L’operazione è ripetuta fino a

raggiungere lo spessore richiesto.

Nel sistema di applicazione con pistola a spruzzo, la fibra di vetro passando attraverso una

taglierina fuoriesce in fibre corte che sono sparate contro lo stampo. Da un ugello della pistola

fuoriesce la resina, anch’essa sparata contro lo stampo, che impregna le fibre di vetro.

L’operazione è ripetuta fino a raggiungere lo spessore richiesto.

8.2.2 Struttura di parete

La parete dei raccordi in PRFV come la parete del tubo è costituita da tre strati perfettamenti

aderenti l’uno all’altro in modo da avere una struttura monolitica. Il liner e lo strato esterno

sono come nel tubo. La differenza è nello strato meccanico ed è dovuta al differente tipo di

rinforzo di vetro adoperato.


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9. .PROPRIETA’ DEI LAMINATI

Le seguenti tabelle si riferiscono a laminati ottenuti con il sistema ad avvolgimento di fili

(filament winding) con angolo di avvolgimento di 55°.

Proprietà meccaniche

Proprietà Tubo Raccordo

Resistenza circonferenziale a trazione 220-250 110-150 N/mm2

Resistenza assiale 110-130 110-150 N/mm2

Resistenza circonferenziale a flessione 330-370 130- 170 N/mm2

Modulo elastico circonfer. a trazione (Eh) 20000-25000 9000-13000 N/mm2

Modulo elastico assiale (El) 10000-14000 9000-13000 N/mm2

Modulo elastico circonfer. a flessione (Ef) 20000-25000 9000-13000 N/mm2

Coeff. di Poisson per sforzo circonfer., νhl 0.5-0.55 0.3 ---

Coeff. di Poisson per sforzo assiale, νlh νhl *El/Eh 0.3 ---

Proprietà fisiche

Proprietà Tubo Raccordo

Contenuto di vetro (in peso) 65 - 75 35 - 50 %

Peso specifico 1850 1650 kg/m3

Coeff. di dilatazione termica lineare 1.8-2.2*10-5 1.8-2.2*10-5 1/°C

Conducibilità termica 0.26 0.26 W/m*K

Resistività elettrica (tubo standard) 109 109 Ohm/m

Resistività elettrica (tubo conduttivo) <105 <105 Ohm/m


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10. CARATTERISTICHE IDRAULICHE

I tubi in PRFV, grazie alla superficie interna estremamente liscia, alla loro resistenza alla

corrosione ed alla assenza del fenomeno di incrostazione, hanno eccellenti caratteristiche

idrauliche ed offrono vantaggi economici nei confronti dei materiali tradizionali.

10.1 CALCOLO DELLE PERDITE DI CARICO

Sono numerose le formule per calcolare le perdite di carico nelle tubazioni. Tra le più utilizzate

troviamo la formula di Darcy-Weisbach con il fattore d’attrito di Colebrook e le formule di

Hazen-William e di Manning.

La superficie interna della tubazione in PRFV ha una scabrezza pari a 25 µm.

Con il giunto a bicchiere la scabrezza equivalente della linea è pari a 70 µm.

Formula di Darcy-Weisbach

Jfv2gD

2

=

dove:

g = accelerazione di gravità, 9.81 m/s2 J = perdita di carico, m/m v = velocità, m/s D = diametro interno, m f = fattore di attrito (da Colebrook):

1

f2 l og

3.71 D2.51

Re f= − +

ε

dove :

ε = scabrezza a lungo termine, (70 µm per il PRFV) Re = vD / ν = numero di Reynolds ν = viscosità cinematica, m2/s (1.14 * 10-6 a 15°C per acqua)


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Formula di Hazen-William

v 0.85CR J0.63 0.54=

dove: v = velocità, m/s C = coefficiente di Hazen-Williams, (145 per il PRFV) R = raggio idraulico, m J = gradiente idraulico, m/m

Formula di Manning

v =1n

R J0.667 0.5

where: v = velocità, m/s n = coefficiente di Manning, (0.01 per il PRFV) R = raggio idraulico, m J = gradiente idraulico, m/m

Velocità massima raccomandata

Fluido pulito fino a 4.0 m/s

Fluidi corrosivi o erosivi fino a 2.0 m/s

Perdita di carico nei raccordi

La perdita di carico H (m) nei raccordi può essere calcolata usando il fattore K nella formula:

H = Kv2g

2

valori tipici di K per raccordi in PRFV sono indicati in tabella.


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Valori K per raccordi in PRFV

Tipo di raccordo fattore K

curva a 90° 0.5

curva a 90°, spicchio singolo 1.4

curva a 90° a due spicchi 0.8

curva a 90° a tre spicchi 0.6

curva a 45° 0.3

curva a 45°, spicchio singolo 0.5

tee, flusso diretto 0.4

tee, flusso alla derivazione 1.4

tee, flusso dalla derivazione 1.7

riduzione (di un solo diametro) 0.7

I diagrammi delle pagine seguenti consentono di ottenere le perdite di carico della tubazione,

data la velocità del fluido, per il campo dei diametri da DN 50 a DN 700, e da DN 800 a DN

3000.

Sono altresì riportate le tabelle delle perdite di carico calcolate con le formulle di Darcy-

Weisbach e Colebrook, con scabrezza pari a 70 µm, relative ai seguenti diametri:

- 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000,

1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2500, 2600, 2800 e

3000 mm.


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0

1

10

100

1000

Per

dite

di C

aric

o [m

/km

]

V [m

/s]

1.00 10.00 100.00 1,000.00 10,000.00 Portata Q [l/s]

50

100

150

2.0

2.5

3.0

1.0

1.5

3.5

200 250

300

350

400

450

500

600

700

Perdite di CaricoDN 50 - DN 700

0

1

10

100

Per

dite

di C

aric

o [m

/km

]

V [m

/s]

100 1,000 10,000 100,000 Portata Q [l/s]

800

900

1000

2.0

2.5

3.0

1.0

1.5

3.5

1200 1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

3000

Perdite di CaricoND 800 - ND3000


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10.2 COLPO D’ARIETE

Il colpo d’ariete è funzione del modulo elastico circonferenziale e del rapporto

spessore/diametro (t/D). Minore è il modulo elastico, più bassa è la sovrappressione. Si hanno

valori più bassi di colpo d’ariete in tubi in PRFV che hanno un modulo di elasticità più basso.

La celerità della perturbazione "c" è funzione delle caratteristiche del tubo e delle proprietà di

flusso del fluido.

Il valore di "c" è dato da:

cK /

1KE

Dt

=+

ρ

dove:

ρ = densità dell’acqua = 1000 N s2 / m4

K = modulo di comprimibilità dell’acqua = 2200x106 Pa (a 15 oC e fino a 10 bar) D = diametro interno, mm E = modulo elastico circonferenziale del tubo, Pa t = spessore meccanico resistente, mm

Il valore teorico della massima/minima sovrapressione si ottiene con la formula:

∆H = ± c ∆v / g

dove :

∆H = sovrappressione, m ∆v = variazione di velocità del liquido, m/s

Nei casi di cambiamenti improvvisi della portata (avviamento o interruzione della pompa,

rapida chiusura della valvola), ∆v è uguale alla velocità media del fluido.

E’ comunemente ammesso per il tubo in PRFV (AWWA C 950/95) :

Pw < NP Pw + Ps < 1.4 NP

dove:

Pw = pressione operativa Ps = sovrapressione di colpo d’ariete NP = pressione nominale

Ciò significa che la massima pressione ammessa nelle linee con tubi in PRFV (inclusa la

sovrappressione da colpo d’ariete) può superare del 40% il valore della pressione nominale.


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11. PROGETTAZIONE

11.1 FILOSOFIA DELLA PROGETTAZIONE

Nella progettazione delle tubazioni SARPLAST sono utilizzati metodi razionali e metodi

sperimentali. La maggior parte dei limiti di resistenza sono ricavati dalle caratteristiche a lungo

termine.

La procedura della progettazione comprende la definizione delle condizioni di progetto, la

scelta della classe del tubo e le sue proprietà, la scelta dei parametri di installazione, ed infine

la esecuzione dei calcoli per verificare la corrispondenza ai requisiti progettuali. La procedura

richiede di solito un calcolo iterativo, che può essere semplificato con l’ausilio di un computer.

Iniziative Industriali ha sviluppato programmi dedicati al calcolo di sollecitazioni e deformazioni

per tubazioni interrate e fuori terra.

11.2 CONDIZIONI DI PROGETTO

Prima di scegliere un tubo in PRFV si dovrebbero stabilire le seguenti condizioni di progetto:

• Diametro Nominale

• Pressione operativa Pw

• Sovrapressione da colpo d’ariete Ps

• Depressione per condizioni di vuoto interno Pv

• Condizioni di installazione: fuori terra, interrata, subacquea

• Temperatura media di servizio e suo intervallo

11.3 PROPRIETÀ DEL TUBO

La scelta preliminare delle classi di pressione e di rigidezza del tubo è fatta sulla base delle

condizioni di progetto.

Le proprietà del tubo, necessarie per eseguire il calcolo, comprendono:

• Spessore meccanico di parete t e spessore del liner tL, in mm

• Modulo elastico circonferenziale, a trazione EH e a flessione E in MPa

• HDB o deformazione ammissibile ε


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• Coefficienti di Poisson νhl, νlh

11.4 CLASSE DI PRESSIONE INTERNA

La pressione nominale dovrebbe essere la più gravosa pressione interna operativa, a cui il

tubo sarà sottoposto nelle condizioni di lavoro, inclusi avviamenti, fermate, schiacciamento

nelle condizioni di installazione interrata, posa fuori terra, ecc., attraverso l’intera vita del

sistema. La Pressione Nominale PN dovrebbe essere:

Pw ≤ NP e Pw + Ps < 1.4 NP

La classe di pressione secondo AWWA C950-95 è correlata alla resistenza a lungo termine

del tubo (HDB), come segue:

HDB su base deformazione

Pc ≤

HDBFS

E tD

H2

dove:

FS = fattore minimo di progetto, 1.8 D = diametro medio del tubo, mm

L’ HDB (“hydrostatic design basis”) per la classe di pressione interna è basato su una prova a

lungo termine eseguita in accordo alla procedura B della norma ASTM D2992.

11.5 CLASSI DI RIGIDEZZA

La Rigidezza trasversale di un tubo è definita come la sua resistenza allo schiacciamento

circonferenziale in risposta ad un carico esterno applicato lungo un piano diametrale.

La Rigidezza trasversale S (N/m2) del tubo è data da S = EI/D3 , dove

E = modulo elastico circonferenziale a flessione, Pa I = momento d’inerzia della parete, I = t3/12 (mm3) D = diametro medio del tubo, mm


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12. PROGETTO DI TUBAZIONE FUORI TERRA

12.1 PROGETTO

Le tubazioni fuori terra sono generalmente appoggiate su selle sospese a supporti.

Nelle installazioni fuori terra è consigliabile utilizzare un tipo di giunto bloccato assialmente (a

bicchiere con antisfilante, saldato o flangiato). Solo in caso di linee ben supportate e per

utilizzi non in pressione si adopera il giunto non bloccato assialmente (a bicchiere, giunto

meccanico).

La scelta preliminare delle classi di pressione e rigidezza è fatta sulla base delle condizioni di

progetto. In particolare, la classe di rigidezza sarà tale da consentire alla tubazione di

sostenere la pressione esterna come descritto di sèguito.

La tubazione ed i supporti devono essere progettati tenendo conto sia della pressione che

dell’allungamento termico, più i carichi di flessione dovuti ai supporti ed alle campate.

12.1.1 Pressione esterna o vuoto

La pressione critica (implosione) Pb (Mpa) è calcolata come segue:

( )P

E t

4 1 RH

3

hl lh3

hl lhb

S=

−=

−υ υ υ υ24

1 106*

( ) *

dove:

R = raggio medio, mm S = rigidezza del tubo; Pa

Sarà:

EP < Pb * SF

dove:

EP = pressione esterna, MPa SF = fattore di sicurezza = 3


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12.1.2 Allungamento di una tubazione non bloccata

L’allungamento ∆ l di una tubazione non bloccata dovuto a variazioni di temperatura si

determina con la formula:

∆ ∆l = t±α L

dove:

α = coefficiente di dilatazione termica lineare, 1/ oC L = lunghezza iniziale della tubazione, mm

∆ t = Td - Ti, oC

dove

Td = temperatura di progetto, oC

Ti = temperatura di montaggio, oC

12.2 FORZE DI ESTREMITA’ IN UNA LINEA BLOCCATA

Le forze di estremità nei tubi in PRFV sono inferiori a quelle dei tubi metallici a causa del più

basso modulo elastico assiale della tubazione in PRFV.

L’equazione per calcolare il carico termico di estremità F è:

F= α ∆t El A

dove:

A = area della sezione, mm2 El = modulo elastico longitudinale, MPa

12.3 SUPPORTI E ANCORAGGI

Esistono diversi tipi di supporti per i tubi in PRFV. Tra il tubo ed il collare d’accaio si interpone

una sella in PVC oppure una fascia in gomma per evitare l’abrasione. Si adopera la sella in

PVC quando si vuole consentire il libero scorrimento assiale.

Gli ancoraggi impediscono il movimento assiale del tubo e possono esssere disposti in

direzione orizzontale o verticale.


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12.4 CAMPATA

La campata LS è definita come la distanza tra due successivi supporti o ancoraggi.

Essa è condizionata dai seguenti parametri:

1) lo sforzo assiale massimo non deve superare il valore ammissibile;

2) la freccia in mezzeria deve essere <1/300 della campata.

Il valore ammissibile dello sforzo è dato dalla sollecitazione assiale ammissibile meno la

sollecitazione assiale dovuta alla pressione.

La campata massima deve essere calcolata per la condizione di singola campata quando il

giunto non è soggetto a carichi di flessione (B/2R, meccanico o flangiato) quando c’è un

cambiamento direzionale della tubazione, un giunto di espansione oppure un loop, e quando

c’è una valvola. In tale caso la campata è la distanza LS tra due supporti posizionati su una

barra singola.

R

PVC SADDLE

GUIDE SUPPORT


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LS è calcolato mediante le seguenti equazioni:

a) basata sullo sforzo assiale ammissible:

LSwW

b l1

8=

σ

dove: σ σ σl all ax= − e lo sforzo assiale σax :

σ axmPDt

=4

in caso di sforzo assiale ( Flangiato, ecc.)

σ axmPDt

=8

in caso di sforzo non assiale ( B/2R, ecc.)

LS1 = campata massima (mm) wb = modulo della sezione del tubo (mm3) σl = sforzo assiale rimanente, Mpa σallow = sforzo assiale ammissibile, Mpa P = pressione di lavoro, Mpa W = peso del tubo pieno d’acqua (N/mm) Dm = diametro medio del tubo (mm) t = spessore minimo di parete (mm)

b) basato sulla deflessione

LSEIW

l z2

31

300384

5=

dove:

El = modulo elastico assiale del tubo (N/mm2) IZ = momento d’inerzia del tubo (mm4 ) W = peso del tubo pieno d’acqua (N/mm)

Il valore della campata massima LS per una tubazione semplicemente appoggiata è il più

basso tra LS1 e LS2.

La Tab. 11.1 mostra le lunghezze di campata massima consigliate dall’Ufficio Tecnico di

Iniziative Industriali per tubo standard SARPLAST PLASTIWIND realizzato con resina

isoftalica con angolo di avvolgimento a 55°, pieno d’acqua alla temperatura di 40°C e

pressione operativa di NP.


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Tab. 11.1 Lunghezze di singola campata (m) a 40 °C

ND NP 6 NP 10 NP 16

25 - - 2.0

50 - - 2.5

75 - - 3.0

100 - - 3.0

125 - - 3.5

150 - - 3.5

200 - - 3.5

250 - 4.0 4.5

300 - 4.0 4.5

350 4.0 4.5 5.0

400 4.0 4.5 5.0

450 4.0 4.5 5.5

500 4.0 4.5 5.5

600 5.0 5.5 6.0

700 5.0 5.5 6.0

800 6.0 6.0 6.0

900 6.0 6.0 6.0

1000 6.0 6.0 6.0

1200 6.0 6.0 6.0

Il valore di massima campata deve essere valutata con riferimento ad una campata continua

quando il giunto trasmette carichi di flessione (testa/testa, B/2RLJ). In questo caso la campata

è la distanza LC tra due supporti di tubo, collocati a 0.2 LC dal giunto, a sinistra del bicchiere.

LC si calcola come segue:


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a) Basata sullo sforzo assiale ammissibile:

LCwW

b l112

=σ

b) Basata sulla deflessione:

LCEIW

l z2 12429 3= . *

La campata massima LC per un sistema semplicemente supportato è il valore più basso tra

LC1 e LC2.

Da un confronto tra LS e LC si trova:

LC1 = 1.22 LS1 basata sullo sforzo assiale ammissibile

LC2 = 1.71 LS2 basata sulla deflessione ammissibile

Quando il peso specifico del fluido è maggiore di quello dell’acqua, la campata del supporto

finale si riduce a:

Lsup = Lsup0 * Kj

dove:

Lsup = campata del supporto finale Lsup0 = campata standard Kj = fattore di correzione del peso specifico

Peso specifico del fluido Fattore di correzione

kg/m3 Kj

1.000 1.00

1.250 0.90

1.500 0.85

1.800 0.80

Per temperature maggiori di 40 °C occorre utilizzare un coefficiente Kt di riduzione del modulo

elastico assiale del tubo.


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In ogni caso si consiglia di contattare l’Ufficio Tecnico di Iniziative Industriali per calcolare il

valore appropriato della campata.

12.5 “LOOP” DI ESPANSIONE

L’attivazione dei giunti di espansione dipende sia dalle forze indotte sulla tubazione dalla

variazione di temperatura che dall’attrito tra tubo e supporti. Nei casi in cui c’è limitata

possibilità di spostamento oppure sono in gioco elevate forze di attivazione dei giunti di

espansione si utilizzano “loops” per compensare l’espansione termica.

I “loops” di espansione sono archi di tubo compresi tra due punti fissi, i quali si flettono per

assecondare gli allungamenti della linea. Il metodo di progettazione deriva dalla sollecitazione

sviluppata in una trave a sbalzo con un carico concentrato alla estremità guidata.

L’analisi ignora la flessibilità delle curve e del braccio parallelo alla linea.

H=k lEDl e∆

σ i

dove:

H = lunghezza del braccio, mm k = coefficiente = 3 (per una trave a sbalzo) ∆l = variazione di lunghezza, mm El = modulo elastico longitudinale, MPa

De = diametro esterno, mm

σl = sollecitazione assiale rimanente, Mpa = σallow - σp σallow = sollecitazione assiale ammisssibile, MPa σp = sollecitazione di pressione, MPa

La lunghezza B si assume di solito pari a 2 volte H .

H

B

GUIDEEE

ANCHOR ANCHOR


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12.6 CAMBI DI DIREZIONE

In alcune installazioni, i cambiamenti di direzione della linea si comportano come “loop” di

espansione. La sollecitazione nel tubo in un cambiamento direzionale dipende

dall’allungamento da assorbire e dalla distanza H al primo supporto dopo il cambiamento di

direzione. I supporti devono impedire il movimento laterale o l’implosione del tubo.

Il calcolo della lunghezza richiesta per compensare una data espansione è analogo a quello

dei “loops” utilizzando un valore di k uguale a 1.5.

Lh =1.5 lE Dl e

i

∆σ

dove:

Lh = lunghezza dal cambio direzionale al primo supporto, mm

∆l = variazione di lunghezza, mm El = modulo elastico longitudinale, MPa

De = diametro esterno, mm

Come detto in precedenza, il modulo minore dei tubi in PRFV riduce le forze di estremità ed

anche i valori di H e Lh (braccio e lunghezza dal cambio di direzione) se comparati a quelli

generati nelle tubazioni metalliche.

13. PROGETTAZIONE DI TUBAZIONI INTERRATE

Lo Standard ANSI/AWWA C950-95 ed il Manuale AWWA M45 sono i testi di riferimento per

scegliere il tubo per installazione interrata.

Il Manuale AWWA M45 (I° ediz. 1996) dà i requisiti di progetto ed i criteri per la progettazione

dei tubi in pressione interrati.

I tubi in PRFV sono flessibili e sopportano notevoli deformazioni senza danni per il materiale.

I carichi verticali (ricoprimento del terreno, traffico, falda d’acqua) determinano una deflessione

che è funzione della compattazione del terreno e della rigidezza del tubo.


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La figura illustra la distribuzione del carico e la mobilitazione della reazione del terreno.

D

Ground Level

truck

Water table h

hw


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13.1 CONDIZIONI DI PROGETTO E PARAMETRI DI POSA

La deflessione del tubo dipende dalle sue caratteristiche, dal tipo di terreno e dalla procedura

di posa.

La deflessione del tubo è influenzata principalmente dai seguenti parametri:

• modulo elastico circonferenziale a flessione

• geometria della sezione di parete.

Le condizioni del terreno e la procedura di posa limitano la deflessione ed i principali parametri

sono:

• tipo del terreno: peso specifico γs, profondità di interramento (min/max)

• sottofondo e ricoprimento del tubo, compattazione del terreno

• carichi del traffico veicolare P

• pressione di vuoto interno Pv

La combinazione del tipo e grado di compattazione del terreno nativo e del terreno intorno al

tubo, insieme con la larghezza della trincea, determinano i seguenti parametri di posa per il

calcolo di progetto:

- coefficiente di deflessione Kx

- modulo di reazione del terreno E'

- fattore di ritardo della deflessione DL

13.2 REQUISITI DI PROGETTO

Le proprietà del tubo necessarie per eseguire il calcolo sono analoghe a quelle descritte nel

Capitolo 10.

Il Manuale AWWA M45 ammette che la progettazione del tubo può seguire due differenti

procedure, basate sullo sforzo oppure sulla deformazione. Iniziative Industriali segue la

procedura della deformazione.

La procedura di progetto segue i seguenti passaggi:


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1. Verifica della pressione operativa Pw

La pressione operativa deve essere < alla classe di pressione, Pw < Pc

2. Verifica della sovrappressione Ps

Il valore massimo di pressione deve essere < a 1.4 volte la classe di pressione

Pw+Ps<1.4Pc

3. Verifica della flessione circonferenziale

Il valore di deformazione ammissibile a lungo termine alla flessione circonferenziale è legato

alla deflessione verticale ammissibile a lungo termine.

εb fa t bD

yD

tD

SFS

=

≤∆

dove:

Df = fattore di forma, dato da Tab. 5.1 di AWWA M45.

Si utilizzano I seguenti valori conservativi, dipendenti solo dalla rigidezza del tubo.

Rigidezza [Pa] 1250 2500 5000 10000

Df 8.0 6.5 5.5 4.5

tt = spessore totale del tubo D = diametro medio del tubo ∆ya = deflessione ammissibile Sb = deformazione a lungo termine di flessione circonferenziale FS = fattore di progetto, 1.5

La deflessione ammissibile a lungo termine sarà:

∆yD D

SFS

Dt

a

f

b

t

≤

1

4. Verifica della deflessione

I carichi esterni (terreno e veicolare) non devono causare a lungo termine una diminuzione del

diametro verticale superiore al 5% o quella ammessa dal tubo, comunque la minore delle due:

∆ ∆yD

yD D

a≤

=

min 5%,δ


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La deflessione verticale a lungo termine prevista si calcola come segue:

( ) ( )∆y D W W K

0.149 PS 0.061E'

D W W K

8S 0.061E'L C L x L C L x

Do=

++

+

+

dove:

∆y = deflessione verticale del tubo

DL = fattore di ritardo della deflessione [adimensionale]; converte il valore attuale della deflessione in quello a lungo termine; per interramenti poco profondi con moderata o alta compattazione DL=2.0, con leggera compattazione o alla rinfusa DL =1.5.

Wc = carico verticale del terreno [N/m2] = γ S H×

γ s = peso specifico del terreno [N/m3] (19000 - 20000 N/m3) H = profondità di interramento [m]

WL = carico veicolare [N/m2] =( ) / ( )P I L Lf× ×1 2

P = carico ruota [N] = 16000 libbre (configurazione HS-20) If = fattore di impatto, adimensionale

= 1.1 per 0.6 m< H < 0.9 m = 1 per H ≥ 0.9 m

L1 = larghezza del carico, parallela al tubo = 0.253 + 1.75 H

L2 = larghezza del carico, perpendicolare al tubo = 0.51 + 1.75 H per 0.6 m < H < 0.76 m = (13.31 + 1.75 H) / 8 pe H ≥ 0.76 m

Kx = coefficiente di deflessione; riflette il grado di supporto fornito dal terreno.

= 0.083 per supporto del fondo uniforme e sagomato = 0.1 per interramento diretto

E I = fattore di rigidezza trasversale, EI = 0.149 F r3 / Dy

S = Rigidezza trasversale S=EI/D3

dove:

E = modulo elastico circonferenziale del tubo (MPa)

I = momento d’inerzia per unità di lunghezza di parete del tubo (mm4/m)

EI è calcolato con la prova ai piatti paralleli mediante la formula EI = 0.149 r3 (F/∆y), dove F è

la forza per unità di lunghezza e ∆y la deflessione verticale del tubo. La prova viene eseguita

alla deflessione del 5%.

E' = modulo composto di reazione del terreno [MPa]:

E’ = Sc E’b


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dove

E’b = modulo di reazione del terreno (zona di sottofondo/rinfianco tubo), dalla tabella

Modulo di reazione E’b per la zona di sottofondo/rinfianco del tubo [MPa] – M45 Tab. 5-5

Rigidezza terreno

Categoria

Max.contenuto

di fini

Grado di compattazione

Alla rinfusa Leggero

<85% Proctor

Moderato

85-95% Proctor

Alto

>95% Proctor

SC1 5% 6.9 20.7 20.7 20.7

SC2 12% 1.4 6.9 13.8 20.7

SC3 a 50% 0.69 2.8 6.9 13.8

SC3 b 70% 0.69 2.8 6.9 13.8

SC4 100% 0.34 1.4 2.8 6.9

SC1, SC2 e SC3a sono definiti come terreni a grana grossolana con fini. SC3b e SC4 sono terreni a grana fine con

plasticità da media a nulla. Terreni a grana fine altamente comprimibili (SC5) non dovrebbero essere usati per la

zona di sottofondo e rinfianco. SC3a e SC3b danno lo stesso modulo ma lo sforzo di compattazione è differente.

Sc = fattore combinato di supporto del terreno, funzione dei rapporti (larghezza trincea) /(diametro) e moduli di reazione (terreno nativo)/(sottofondo/rinfianco), dalla tabella :

Bd/D

En'/E'b 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00

0.10 0.15 0.30 0.60 0.80 0.90 1.00

0.20 0.30 0.45 0.70 0.85 0.92 1.00

0.40 0.50 0.60 0.80 0.90 0.95 1.00

0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00 1.00

0.80 0.85 0.90 0.95 0.98 1.00 1.00

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

1.50 1.30 1.15 1.10 1.05 1.00 1.00

2.00 1.50 1.30 1.15 1.10 1.05 1.00

3.00 1.75 1.45 1.30 1.20 1.08 1.00

5.00 2.00 1.60 1.40 1.25 1.10 1.00

B’d = larghezza di trincea (all’asse tubo)


MANUALE

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E’n= modulo di reazione del terreno nativo all’asse tubo, da Tab. 5-6 di AWWA M45:

Terreni Granulari Terreni Coesivi Modulo del Terreno Nativo (MPa)

Colpi/ft Descrizione qu (Ton/ft2) Descrizione

0-1 molto, molto sciolto 0-0.125 molto, molto soffice 0.34

1-2 molto sciolto 0.125-0.25 molto soffice 1.38

2-4 0.25-0.50 soffice 4.83

4-8 sciolto 0.50-1.0 medio 10.3

8-15 leggermente compatto

1.0-2.0 rigido 20.7

15-30 compatto 2.0-4.0 molto rigido 34.5

30-50 denso 4.0-6.0 duro 69.0

>50 molto denso >6.0 molto duro 138

Nella maggior parte dei casi si adopera SC=1. Solo in caso di terreno nativo molto scadente o

condizione di carico molto dura occorre eseguire un calcolo più accurato.

Casi particolari di terreno nativo sono:

• trincea in roccia : E’n = 345 MPa

• geotessili : il modulo del terreno nativo può essere aumentato di 1.5 volte

• palancole permanenti : Sc = 1 con qualsiasi suolo nativo

• sabbia stabilizzata con cemento (1 sacco/ton): E’n=170MPa quando indurito, come

semplice sabbia compattata prima dell’indurimento

5. Verifica carico combinato

In presenza di deflessione e pressione interna entrambe le seguenti equazioni saranno

verificate:

εε

pr

b c

b

prHDB

rS

FS≤

−

1

ε

ε

b c

b

pr

b

rS

HDB

FS=

−

1


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42

dove :

rc = coefficiente di riarrotondamento, rc = 1 - Pw/3 (Pw<3 N/mm2)

εpr = deformazione di pressione interna, εpr =P DE tw

H2

εb = deformazione di flessione, εb = Dd

DtDftδ

FSb = fattore di progetto a flessione, 1.5

Fspr = fattore di progetto a pressione, 1.8

6. Verifica all’implosione

La somma dei carichi esterni sarà < al carico ammissibile all’implosione qa, calcolato con

l’equazione:

qFS

R B E Sa w=

132 ' '

dove :

FS = fattore di progetto, 2.5

B' = coefficiente empirico di supporto elastico, B' =1

1 4 0 213+ −e h. (h in metri)

Rw = fattore di galleggiamento in acqua, Rw = 1 - 0.33 (hw/h) per 0<hw<h

hw = altezza dell’acqua sulla generatrice superiore del tubo, m

h = altezza del terreno sulla generatrice superiore del tubo, m

S = Classe di Rigidezza del tubo

L’equazione è valida nelle seguenti condizioni:

• senza vuoto interno 0.6 m < h < 24.4 m

• con vuoto interno 1.2 m < h < 24.4 m

Con vuoto interno e 0.6 m<h<1.2 m, qa si calcola con la formula di von Mises:

( )( ) ( )qa =

− +

+ − +

− −+

−

2

1 11

2 11

81

12 22

2Et

D n Kn

nK

Shl

hl lh

υυ υ

dove :

n = numero dei lobi formati all’implosione, >2


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K = (2nL/πD)2

L = distanza tra rinforzi circonferenziali; per tubi senza rinforzi circonferenziali L è la distanza tra i giunti (bicchieri, manicotti, flange, ecc.).

La verifica all’implosione è soddisfatta per le usuali installazioni dalla condizione:

( )γ w w w c v ah R W P q+ + ≤

dove:

γw = peso specifico dell’acqua

Pv = pressione di vuoto interno

Se sono presi in considerazione i carichi veicolari, la verifica all’implosione è soddisfatta da:

( )γ w w W ah R q+ + ≤W Wc L

Non viene normalmente presa in considerazione l’applicazione simultanea di carico veicolare e

vuoto interno.

La presenza di livello dell’acqua al di sopra del tubo viene considerata attraverso il fattore RW.

13.3 GALLEGGIAMENTO

In presenza di livello d’acqua al di sopra della generatrice superiore del tubo, occorre eseguire

la verifica al galleggiamento con il tubo vuoto.

Il carico per unità di lunghezza dovuto al terreno deve essere maggiore della forza di

galleggiamento (Fup).

( )Fup = +SF W Wp s

dove:

Fup = forza di spinta verso l’alto (galleggiamento) = π/4 D2e γw

Ws = peso del terreno sul tubo = De γs Rw H

Wp = peso del tubo

De = diametro esterno del tubo

γs = peso specifico del terreno asciutto

Rw = fattore di galleggiamento in acqua = 1 - 0.33 (hw/H)

hw = altezza di falda sopra la generatrice superiore del tubo

H = altezza del terreno sopra la generatrice superiore del tubo


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γw = peso specifico dell’acqua

SF = fattore di sicurezza, 1.5


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45

14. INSTALLAZIONE E TIPI DI GIUNTO

Per la posa delle tubazioni sono disponibili i seguenti tipi di giunzione:

• Bicchiere/maschio con doppio O-ring di tenuta • Bicchiere/maschio con doppio O-ring di tenuta e cavetto antisfilamento • Giunto meccanico • Testa/testa • Flangiato

Le procedure di assemblaggio dei vari tipi di giunzione sono descritte nelle specifiche tecniche

di Iniziative Industriali.

Per la posa di tubi e raccordi si possono scegliere i seguenti metodi:

a) La linea si realizza utilizzando componenti standard. In questo caso i giunti vanno fatti in

cantiere. Le giunzioni sono laminate (testa/testa).

b) La linea si realizza con parti prefabbricate, costituite da tubi, curve, riduzioni, ecc. e fornite

con differenti tipo di giunto. Questo metodo consente un facile e veloce montaggio, tolleranze

strette, minori giunzioni in cantiere, più bassi costi di posa.


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46

15. INSTALLAZIONE FUORI TERRA

Le installazioni fuori terra si possono dividere in due categorie:

a) linee che sono posate direttamente sul terreno;

b) linee che sono posate su supporti.

Nel caso a) si consiglia comunque di poggiare la tubazione su selle in legno o di cemento, per

evitare danneggiamenti dovuti a pietre e/o altri oggetti appuntiti.

In quasi tutte le applicazioni fuori terra si dovrebbero utilizzare giunti resistenti assialmente.

Solo in caso di linee ben supportate e per applicazioni non in pressione si può usare un tipo di

giunto non resistente assialmente.

La tubazione orizzontale deve essere supportata ad intervalli come previsto dai dati relativi alle

campate.

Per supportare le tubazioni si utilizzano diversi tipi di staffe. Occorre evitare contatti su una

sola generatrice e carichi puntuali localizzati; bisogna interporre tra il tubo ed il collare

d’acciaio una sella in PVC o una fascia in gomma per ridurre al minimo la possibilità di

abrasione. La sella in PVC è utilizzata quando deve essere consentito lo scorrimento assiale

della tubazione.

Le valvole devono essere supportate indipendentemente dal tubo per evitare di

sovraccaricarlo.

Variazioni di temperatura inducono variazioni di lunghezza e carichi di estremità nella

tubazione in PRFV, la quale pertanto deve essere progettata tenendo conto anche di questi

effetti. Nelle linee lunghe o quando gli sbalzi termici sono elevati occorrerà utilizzare “loop” o

giunti di espansione.

Per contrastare il movimento della tubazione si può utilizzare con successo un punto fisso che

la blocchi. I punti fissi possono essere installati sia in direzione orizzontale che in quella

verticale.

I punti fissi sulla tubazione dividono la linea in sezioni e devono essere ancorati ad una

struttura che sia in grado di resistere alle forze applicate. In alcuni casi le pompe, i serbatoi ed


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47

altre apparecchiature simili funzionano da punti fissi. Altri punti fissi sono di solito localizzati in

corrispondenza di valvole, cambi di direzione e stacchi sulla linea.

Quando si utilizzano giunti meccanici oppure giunti non bloccati assialmente, la linea deve

essere bloccata ad ogni cambio di direzione.

Il corretto posizionamento dei punti di ancoraggio viene definito da “stress analysis”.

Per bloccare la tubazione si suggerisce di realizzare una laminazione in PRFV a entrambi i lati

del collare. Per bloccare il movimento del tubo in un solo verso basta applicare una sola

laminazione sul lato opposto. Il movimento laterale deve essere impedito dallo staffaggio.

Quando si monta il giunto con doppio O-ring e antisfilante, esso deve essere allungato per

evitare il movimento delle barre di tubo ed il sovraccarico nei cambi di direzione come curve e

“T”. E’ preferibile realizzare meccanicamente l’allungamento ma esso può essere anche fatto

mettendo in pressione la linea (0.8 x pressione esercizio). Il risultato si osserva con l’ispezione

della posizione del cavetto antisfilante attraverso il foro di ingresso. L’allungamento deve

essere realizzato prima di posizionare eventuali stacchi.

Si consiglia di evitare il collegamento diretto con apparecchiature soggette a vibrazioni. Una

gravosa condizione si ha quando la frequenza della vibrazione è uguale o prossima alla

frequenza naturale della tubazione. Un sistema per evitare le vibrazioni è quello di interporre

un giunto flessibile tra la sorgente della vibrazione ed il tubo.

I tubi in PRFV della SARPLAST, esposti ai raggi ultravioletti, non sono soggetti al decadimento

della resina, poiché contengono inibitori che ne impediscono l’azione.

TUBO INPRFV

LAMINAZIONE

PUNTO FISSO


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SUPPORTO VALVOLA

30ø

S

S

CONCRETE

SUPPORTOVERTICALE


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49

16. INSTALLAZIONE INTERRATA

16.1 SISTEMA TERRENO - TUBO

I carichi esterni (terreno e veicolare) sul tubo in PRFV interrato producono una diminuzione del

diametro verticale ed un aumento di quello orizzontale, che inducono sollecitazioni nella parete

del tubo.

Il movimento orizzontale provoca la reazione del terreno, che aiuta la tubazione a sostenere i

carichi verticali.

Le tubazioni interrate in PRFV consentono di solito una deflessione a lungo termine del 4-5%

senza danni. La scelta della classe di rigidezza del tubo ed il tipo di installazione contribuisce a

tenere la deflessione entro i limiti ammissibili.

assicurare il supporto in questa zona

rinterro secondario

rinterro primario

sottofondo (letto)

fondazione

larghezza trincea


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50

16.2 CLASSIFICAZIONE DEI TERRENI NATIVI

I terreni nativi, in accordo alla norma AWWA 950/95, sono classificati secondo 4 categorie di

rigidezza. I gruppi dipendono sia dai tipi (classificazione) che dalla densità dei terreni, che

insieme definiscono il modulo di reazione del terreno. I simboli GW, GP, SW, SP, GM, GC,

SM, SC, ML, CL ecc. sono in accordo ad ASTM D2488.

Categoria 1 di rigidezza del terreno (SC1)

Roccia frantumata e ghiaia con sabbia <15% e fini < 5%. I materiali SC1 forniscono il supporto

massimo al tubo per una data densità a causa del basso contenuto di sabbia e fini. Con il

minimo sforzo questi materiali possono essere posati con valori relativamente alti di rigidezza

entro un vasto campo di contenuto di umidità. In aggiunta, l’alta permeabilità dei materiali SC1

aiuta a tenere sotto controllo l’acqua, ed essi sono spesso richiesti per il letto ed il rinfianco in

rocce tagliate dove si incontra spesso l’acqua. Comunque, quando è prevista la falda d’acqua,

occorre tenere conto della possibile migrazione di fini dai materiali adiacenti nei materiali sciolti

graduati SC1.


Terreni a grana grossolana con pochi o niente fini (GW, GP, SW, SP) o terreni con simboli

doppi o terreni limite classificati con una designazione tipo GW-GC contenenti il 12% di fini o

meno.

I materiali SC2, quando compattati, forniscono un relativamente alto livello di supporto del

tubo; comunque, gruppi sciolti graduati possono consentire la migrazione e le dimensioni

dovrebbero esere controllate per accertare la compatibilità con il materiale adiacente.


Terreni a grana grossolana con fini (GM, GC, SM, SC) o terreni con simboli doppi o terreni

limite aventi una designazione con più del 12% di fini; e ML, CL, o terreni limite con una

designazione tipo ML/CL, con particelle a grana grossolana > al 30%.

I materiali SC3 forniscono minore supporto per una data densità dei materiali SC1 ed SC2.

Sono richiesti sforzi di compattazione maggiori e deve essere controllato il livello di umidità.

Questi materiali forniscono adeguati livelli di sostentamento del tubo, una volta raggiunta la

giusta densità.



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Terreni a grana fine con media o nessuna plasticità (ML, CL) o terreni limite con una

designazione tipo ML/MH con particelle a grana grossolana meno del 30%.

I materiali SC4 richiedono una valutazione geotecnica prima dell’uso. Il contenuto di umidità

deve essere ottimale per minimizzare lo sforzo di compattazione ed ottenere la densità

richiesta. Una volta posati e compattati, i materiali SC4 forniscono adeguato sostentamento al

tubo; comunque questi materiali possono non essere adatti in caso di posa superficiale o

molto profonda. Non sono da usare quando la presenza di acqua nella trincea impedisce una

adeguata compattazione.

16.3 INTERRAMENTO DELLA TUBAZIONE

Scavo della trincea

Nei cantieri è preferibile che le fasi di scavo, posa della tubazione e rinterro siano vicine

temporalmente per ridurre al minimo i problemi logistici e ridurre i costi di supervisione.

La costruzione della trincea varia in funzione dei tipi di terreno incontrati (stabile o instabile). In

ogni caso il fondo della trincea sarà piano e continuo.

Pareti di trincea stabile o trincea in roccia

La parete della trincea può essere normalmente verticale dal letto alla sommità del tubo senza

l’impiego di puntelli o palancole.

Pareti e fondo di trincea instabile

La trincea sarà scavata a parete verticale con puntelli, sistema di posa 1 o con la naturale

pendenza del terreno, metodo di posa 2.

La fondazione è richiesta quando il fondo trincea è instabile, ovvero fatta di terreni che hanno

elevati smottamenti. In funzione delle condizioni del fondo della trincea instabile possono

essere richiesti differenti tipi di fondazione come:

• stabilizzazione del materiale di fondo, rimuovendolo per una profondità minima di 200 mm e sostituendolo con sabbia o ghiaia stabilizzata, in cui il terreno instabile non

penetrerà (portanza del terreno da 0.7 a 0.9 kg/cm2);

• cemento con profondità min. di 150 mm (portanza del terreno da 0.5 a 0.7 kg/cm2);

• pali ricoperti di cemento (portanza del terreno da 0.5 a 0.7 kg/cm2).


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ricoprimento

rinterro

sottofondo(letto)

fondazione


Metodo di posa 1


ricoprimento

fondazione

ricoprimento

sottofondo

Metodo di posa 2

Trincea in terreno granulare

Le pareti della trincea saranno secondo la naturale pendenza del materiale nativo granulare. Il

tubo sarà posato come mostrato nella figura relativa alla trincea instabile, metodo di posa 2.

Trincea in terreno soffice

Quando il nativo è composto da materiale molto comprimibile, con un contenuto di acqua

superiore al 50%, come argille soffici, fanghiglia, ecc., il terreno granulare usato per il letto ed


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53

il riempimento può essere assorbito dal terreno nativo. In tal caso è opportuno ricoprire il letto

e le pareti con un tessuto non-tessuto (geotessile), che ha la funzione di separare gli strati ed

impedirne il mescolamento.

Larghezza di trincea

La larghezza della trincea deve garantire una distanza minima tubo/parete da consentire la

compattazione. I valori consigliati per la larghezza della trincea sono:

DN < 400 L= DN + 400 mm

400 < DN < 1000 L= DN + 600 mm

DN > 1000 L= DN + 800 mm

Se il terreno non è in grado di fornire la portanza richiesta, la trincea sarà approfondita di 20

cm o più, secondo le prescrizioni del progettista. Se devono essere eseguite laminazioni

occorre allargare, allungare ed abbassare la trincea nella zona di giunzione per consentire le

operazioni.

Scavo di trincea sotto il livello dell’acqua

In presenza di falda d’acqua il fondo della trincea deve essere stabilizzato prima di posare le

tubazioni, abbassando il livello dell’acqua di circa 30 cm sotto il fondo tubo per mezzo di

pompe.

Sottofondo o letto di posa

Il letto di posa sarà di uno spessore minimo di 150 mm e fornirà alla tubazione un supporto

uniforme e continuo su tutta la sua lunghezza. In corrispondenza dei giunti saranno lasciate

delle nicchie, da riempire dopo la posa e la giunzione.

Si raccomanda l’uso di ghiaietto o roccia frantumata o sabbia come materiale di letto, con un

contenuto di fini non superiore al 12%. Per fini si intendono quei materiali passanti al setaccio

ASTM 200. Le dimensioni massime del materiale di letto non dovrebbero essere superiori a 20

mm.

Il letto di posa deve essere compattato fino a raggiungere il 70% della sua massima densità,

prima della posa del tubo (90% Proctor Standard).

Rinterro


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Il materiale di rinterro sarà identico a quello utilizzato per il letto (max. contenuto di fini 12% e

max. dimensione delle particelle 20 mm).

Il rinterro è idealmente diviso in due zone:

a) rinterro primario, dalla generatrice inferiore del tubo fino al 70% del diametro;

b) rinterro secondario, che si estende fino a 15 cm sopra la generatrice superiore del tubo.

Il rinterro sarà posato in strati alti 200-250 mm, compattati singolarmente, fino al 70% del

diametro e alti 300 mm fino in cima al tubo.

Il rinterro fino al livello del terreno si completa con il terreno nativo.

La compattazione può essere realizzata per mezzo di un compattatore a impulsi o altra idonea

attrezzatura.

Si prega di contattare l’Ufficio Tecnico per le prescrizioni relative alla compattazione ed alla

profondità del letto di posa.

16.4 METODI DI COMPATTAZIONE

La raccomandazioni seguenti consentono di ottenere il massimo valore pratico della densità

del materiale. Una eccessiva compattazione ovvero una compattazione con apparecchiature

non appropriate possono far deformare il tubo o farlo sollevare dal letto di posa. Durante la

compattazione del rinterro controllare la forma della sezione del tubo.

Terreni a grana grossolana - 5% di fini. La massima densità si ottiene con la compattazione,

la saturazione e la vibrazione. Il rinterro è posato in strati da 0.15 a 0.3 m. Bisogna evitare il

galleggiamento della tubazione durante la saturazione del rinterro. Il getto d’acqua porta via il

supporto laterale del tubo e per questo non è raccomandato. La posa del rinterro al di sopra

del tubo deve essere evitata mentre viene saturata la zona di materiale attorno al tubo. Questa

condizione caricherebbe il tubo prima che inizi la reazione di sostentamento.

Terreni a grana grossolana - 5-12% di fini. La compattazione dei terreni a grana grossolana,

con fini tra il 5 e il 12%, viene eseguita mediante costipamento o saturazione e vibrazione. Il

metodo dovrebbe fornire la massima densità del materiale di rinterro.

Terreni a grana grossolana - >12% di fini. I terreni a grana grossolana con più del 12% di fini

si compattano meglio per costipazione meccanica in strati da 0.1 a 0.15 m. Per terreni a grana


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fine, il modulo (resistenza passiva del terreno) è sensibile alla densità e occorrerà un maggiore

sforzo di compattazione per ottenere la densità Protor richiesta dal progetto.

Compatazione e Posa. Controllo Qualità

I controlli della deflessione devono essere eseguiti quando sono stati posati e ricoperti i primi

tubi. Controlli periodici successivi devono essere condotti durante tutto lo svolgimento del

progetto. Quando è possibile, occorre eseguire sul posto la misura della densità del materiale

compattato della zona primaria, per verificarne l’accordo con le assunzioni progettuali.

16.5 INGHISAGGIO IN CALCESTRUZZO

Quando una tubazione attraversa una parete di cemento si avvolge una fascia di gomma

(larga 100-200 mm, spessa 10-20 mm in funzione del diametro) attorno al tubo nella zona di

ingresso della struttura in calcestruzzo.

Inoltre è necessario ottenere le seguenti condizioni:

a) minima profondità di letto non inferiore a 1 DN, per una lunghezza > 2 DN;

b) larghezza minima di trincea 3 DN, per una lunghezza > 3 DN.

Le figure seguenti illustrano la sezione e la pianta del collegamento con la parete in

calcestruzzo.

fascia in gomma

spessore letto

SEZIONE


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trincea allargata

fascia in gomma

PIANTA


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57

16.6 TABELLE PROFONDITÀ DI POSA

A titolo esemplificativo, di sèguito, vengono proposte due tabelle per valutare la profondità di

posa di un tubo in PRFV in funzione della rigidezza (1250, 2500, 5000 e 10000 N/m2) e del

modulo di reazione del terreno che avvolge il tubo, con e senza carico veicolare.

a) con carico veicolare 10000 kg/ruota

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

1 2 3 4 5 6

Ricoprimento del Tubo [m]

Mo

du

lo d

el T

erre

no

E' [

MP

a]

1250 2500 5000 10000


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b) senza carico veicolare

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

1 2 3 4 5 6

Ricoprimento del Tubo [m]

Mo

du

lo d

el T

erre

no

E' [

MP

a]

1250 2500 5000 10000

Nella seguente tabella si riportano i valori medi del modulo di reazione del terreno E’ (MPa) che avvolge il tubo in PRFV.

Gruppi tipo di terreni

avvolgenti il tubo in PRFV

scaricato alla

rinfusa

costipamento leggero

<85% Proctor <40% densità rel.

costipamento moderato

85-95% Proctor 40-70% dens.rel.

costipamento elevato

>95% Proctor >70% dens.rel.

I Terreni a grana fine con particelle a grana grossolana <25%; plasticità da media a nulla.

0.34

1.4

2.8

6.9

II Terreni a grana fine con particelle a grana grossolana >25%; plasticità da media a nulla. Terreni a grana grossolana con fini >12%.

0.69

2.8

6.9

13.8

III Terreni a grana grossolana con pochi fini o nessuno (<12% di fini).

1.4

6.9

13.8

20.7

IV Roccia frantumata. 6.9 -- 20.7 -- Gruppo I: argille inorganiche con plasticità da bassa a media; limo inorganico; sabbia molto fine.


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Gruppo II: terreni del gruppo I con particelle a grana grossolana > 25%; miscele di ghiaia; sabbia e limo (o argilla) mal graduate; sabbie con limo.

Gruppo III: miscele di ghiaia e sabbia con pochi fini o nessuno; sabbie ghiaiose con pochi fini o nessuno.


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17. BLOCCHI DI ANCORAGGIO

17.1 PROGETTO

Con tubi interrati aventi il giunto non bloccato assialmente (B/2R o giunti meccanici) è

opportuno prevedere blocchi d’ancoraggio in calcestruzzo su curve, tee, riduzioni, flange

cieche, ecc.

L’utilizzo di giunti bloccati ad una certa distanza da una curva o tee può fornire una soluzione

migliore. In tale caso occorre valutare la lunghezza teorica di ancoraggio LAN.

LID PID t FAN

D

f

=+*

( )4

dove:

ID = diametro interno, mm PD = pressione di progetto, Mpa t = spessore, mm Ft = forza d’attrito tra tubo e terreno, N/mm2 (0.001÷0.003 N/mm2 per limi argillosi e terreni umidi, 0.003÷0.01 N/mm2 per sabbie argillose e terreni sabbiosi)

Per i raccordi si ha:

Curve

La spinta agisce lungo la bisettrice della curva.

F = 2 P A sin(β/2)

dove:

P = pressione di collaudo, N/mm2

A = area del flusso, mm2 ß = angolo di deviazione

Punti particolari

La spinta agisce lungo l’asse del flusso:

F = P (A - A1)

dove: A = sezione del diametro maggiore


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A1 = sezione del diametro minore o di riduzione (0 in caso di tee o flangia cieca)

17.2 REALIZZAZIONE

I blocchi d’ancoraggio possono essere realizzati in tre modi:

1. a gravità

2. a reazione

3. misti

NOTA: I blocchi d’ancoraggio non devono inglobare la sezione del tubo, ma essere

modellati su di essa per consentire la deflessione del tubo sotto il carico del

terreno. Una striscia di gomma (spessa 10-30 mm e lunga 150-200 mm) sarà posta

tra tubo e calcestruzzo all’uscita del tubo dai blocchi di ancoraggio.

17.2.1 Blocchi a gravità

I blocchi d’ancoraggio a gravità reagiscono solo attraverso l’attrito con il piano del terreno.

L’eventuale falda d’acqua va considerata in quanto riduce il peso del blocco in calcestruzzo.

Un adeguato coefficiente di attrito terreno/calcestruzzo viene scelto in base al tipo ed alle

condizioni del terreno.

F

G F

17.2.2 Blocchi a reazione

I blocchi d’ancoraggio a reazione sono realizzati quando il terreno è stabile (terreno roccioso,

suolo compatto e solido). In particolare è richiesta una profondità di interramento non minore di

1 m. I blocchi sfruttano la reazione passiva del terreno; essi sono gettati contro la parete

verticale indisturbata del terreno.


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SEZIONE "A-APIANTA

A

F

F

A

β

17.2.3 Blocchi misti

I blocchi d’ancoraggio misti (a reazione e a gravità) sono realizzati in caso di terreno di tipo

misto (terreno parzialmente stabile) e quando è possibile sfruttare sia le caratteristiche a

gravità che la reazione dei blocchi.

NOTE: Per ciascun tipo di blocco d’ancoraggio va curata la compattazione del terreno

circostante e la stabilizzazione del terreno sottostante, se necessario.

17.2.4 Blocchi di linea

I blocchi d’ancoraggio sono utilizzati per tenere sotto controllo i movimenti di tubazioni interrate

aventi giunti scorrevoli (a bicchiere o manicotto). I movimenti possono essere causati da

variazioni di pressione o di temperatura. I blocchi d’ancoraggio possono essere collocati sotto

la tubazione e connessi alla stessa con fasce di nylon.

In alternativa i blocchi d’ancoraggio possono essere realizzati con calcestruzzo fluido (50-70

kg/m3), per una lunghezza opportuna, lasciando che il calcestruzzo fluisca secondo il suo

angolo naturale di attrito; in entrambi i casi il tubo avrà un rinforzo circonferenziale in PRFV

(spesso 25 mm, largo 150 mm).


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1 D

17.2.5 Tipi di blocchi di ancoraggio

Alcuni tipi di blocchi di ancoraggio sono illustrati in figura. Essi possono essere utilizzati

durante la posa di tubazioni interrate (curve altimetriche, tee, flange cieche, ecc.).

Le valvole vengono bloccate per scaricare sul terreno la sollecitazione dovuta ai movimenti

operativi ed alle spinte che si verificano quando esse sono chiuse.


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17.2.6 Calcolo dei blocchi d’ancoraggio

Per il calcolo dei blocchi d’ancoraggio in calcestruzzo occorre tenere conto dei seguenti

parametri:

a. angolo di attrito interno

b. coesione

c. peso specifico

d. coefficiente d’attrito calcestruzzo/terreno

e. reazione passiva del terreno

Tipi di terreno

Angolo d’attrito interno

(ΦΦ)

Coesione (c) [Pa]

Peso specifico [N/m3]

Coeff. d’attrito cls/terreno

terreni bagnati, limi argillosi, terreni organici

20o

25o

10000

18000

0.30

terreni sabbiosi, sabbie argillose, sabbia

30o

35o

5000 0

17000

0.50

terreni asciutti, ghiaietto, roccia frantumata

40o 0 16000 0.70

Il calcolo segue i seguenti passi:

A. Calcolo della spinta F [N]

B. Calcolo della reazione passiva del terreno Ts [N]

La reazione passiva del terreno contro il blocco in calcestruzzo è:

( ) ( ) ( ) ( )T 0.5s s= − + + − +γ H H Btg c H H B tg12

22 2

1 2245 2 2 45 2Φ Φ/ /

dove

γs = peso specifico del terreno, N/m3 Ts = reazione del terreno, N

H1 = distanza dal piano di calpestio alla base del blocco, m

H2 = distanza dal piano di calpestio alla cima del blocco, m

B = larghezza del blocco in contatto con il terreno, m

C. Calcolo della forza di attrito calcestruzzo/terreno Tf [N]

( )T V V ff c c s s= +γ γ

dove:

Vc = volume del blocco in calcestruzzo, m3


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Vs = volume di terreno sopra il blocco in calcestruzzo, m3

f = coefficiente di attrito calcestruzzo/terreno

D. Bilanciamento delle spinte

Si controlla che la reazione passiva del terreno Ts più la forza di attrito Tf sia > della spinta F:

Ts + ≥T Ff 15.

E. Verifica della massima sollecitazione nel calcestruzzo

Si controlla che la sollecitazione nel calcestruzzo sia inferiore all’ammissibile.

F. Verifica della massima sollecitazione a compressione del terreno

Si verifica che la sollecitazione a compressione del terreno, dovuta alla reazione passiva, sia

inferiore all’ammissibile.


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18. INSTALLAZIONE SUBACQUEA

La scelta del PRFV per la posa subacquea di tubazioni offre molti vantaggi, connessi con le

caratteristiche del materiale. La tubazione in PRFV è pienamente resistente alla corrosione.

Per la posa subacquea di tubazioni in PRFV si adottano le seguenti metodologie:

1. tiro a rimorchio;

2. tiro sul fondale;

3. posa dal barcone.

1. Tiro a rimorchio

La tratta di tubo è assemblata sulla spiaggia, trainata a mare da un rimorchiatore ma tenuta in

galleggiamento durante il traino. In corrispondenza della zona di posa la tratta viene affondata.

2. Tiro sul fondale

Il metodo consiste nell’assemblare tratte di tubo sulla spiaggia e nel tirarle lungo una via a rulli

per mezzo di un verricello posto sul rimorchiatore di tiro.

L’utilizzo di questo metodo richiede la disponibilità di un’area livellata sulla spiaggia, dove sia

possibile preassemblare lunghe tratte di tubo in PRFV. Le tratte sono varate in sequenza

trasferendo le successive sulla via di varo. La tubazione è tirata mediante un verricello,

agganciato ad una testa di tiro, collegata alla prima tratta.

Una volta varata una tratta di tubo, la successiva viene trasferita sulla rampa di varo e

collegata alla precedente. Le operazioni di giunzione sono realizzate sulla spiaggia.

Questo metodo consente la posa contemporanea di più linee parallele. Le tubazioni possono

essere varate vuote, affondate o allegerite per mezzo di galleggianti. La tubazione può

barca di fine tratta barca di traino

galleggianti

tubo in galleggiamento


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avanzare direttamente sul fondo precedentemente preparato o dentro una trincea, scavata in

precedenza.

ancorabarcone di t iro

verricello

cavo di tirobattigia

collegamentogiunti

Cantiere sulla spiaggia

rulliere

3. Posa dal barcone

E’ forse il metodo più usato oggi, specie per grandi diametri. Il barcone deve avere dimensioni

tali da contenere le barre e l’equipaggiamento per la loro giunzione.

Le dimensioni del barcone, oltre alle operazioni di giunzione e di varo, influiscono sulla

tempistica del lavoro. Ciascuna barra è sollevata dalla gru di bordo ed abbassata in mare,

dove viene collocata sul fondale nei pressi della barra precedente già posata.

La giunzione delle barre è realizzata da esperti subacquei per mezzo di martinetti idraulici, i

quali sono applicati a dei collari montati sulle estremità dei tubi.

g r u

f o n d om a r i n o


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19. STOCCAGGIO, MOVIMENTAZIONE, RIPARAZIONI

Tubi e raccordi dovrebbere rimanere sulle selle utilizzate per il trasporto. Quando ciò non è

possibile, i tubi possono essere stoccati sulla sabbia o su listelli di legno. Devono essere tenuti

lontano da sorgenti di fiamma, come liquidi infiammabili.

19.1 MATERIALI DI SALDATURA

La durata media dei materiali di saldatura è 6 mesi per le resine, se stoccate al chiuso ed a

temperatura massima di 25 °C. Per temperatura superiore a 25 °C, la durata delle resine

diventa tanto più bassa quanto maggiore è la temperatura di stoccaggio, che in ogni caso

deve essere inferiore a 40 °C.

La fibra di vetro non richiede particolari condizioni di stoccaggio. E’ comunque consigliabile

una temperatura di stoccaggio non maggiore di 40 °C ed umidità non superiore al 75%.

Le resine devono essere stoccate nei fusti originali, che garantiscono il buio assoluto. I

materiali in fibra di vetro vanno stoccati negli imballi originali. Sia i fusti che gli imballi devono

essere aperti al momento dell’utilizzo dei prodottii.

I materiali di saldatura sono altamente infiammabili. Essi non devono essere esposti a fiamme

libere e sorgenti di calore. I catalizzatori non vanno stoccati con gli altri materiali,

particolarmente i perossidi organici.

19.2 MOVIMENTAZIONE

Le tubazione devono essere sollevate per mezzo di fasce di juta o nylon di adeguata

resistenza. A causa della superficie liscia è consigliabile sollevare la barra di tubo in due punti,

simmetrici rispetto al centro.

Evitare di sollevare la barra mediante una fascia fatta passare all’interno del tubo. Durante la

movimentazione occorre evitare gli urti, specialmente alle estremità.

19.3 ISPEZIONE E RIPARAZIONE

All’arrivo in cantiere o all’apertura delle gabbie tutti i tubi ed i raccordi devono essere

accuratamente ispezionati internamente ed esternamente.

I danni si riparano come segue:


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Scalfittura superficiale

Interno tubo: rimuovere il lucido e ricoprire con resina.

Esterno tubo: nessuna riparazione è richiesta.

Rotture superficiali

Interno tubo

a) molare la zona danneggiata per tutto lo spessore del liner;

b) lavare con acetone la superficie molata per rimuovere la polvere;

c) applicare uno strato di resina contro la superficie da riparare;

d) applicare mat di vetro "E" mat e impregnarlo con resina, usando un pennello;

e) comprimere lo strato con un rullo per eliminare le bolle d’aria;

f) ripetere le fasi (d) ed (e) fino a ripristinare lo spessore del liner;

g) applicare un velo di superficie "C" e impregnarlo con resina, usando un pennello;

h) dopo un’ora la resina è indurita; molare fino ad avere una superficie uniforme e pitturare

con resina paraffinata.

Esterno del tubo

a) molare la zona danneggiata fino a rimuovere la parte rovinata;

b) lavare con acetone la superficie molata per rimuovere la polvere;

c) applicare uno strato di resina sulla superficie da riparare;

d) applicare mat di vetro "E" mat e impregnarlo con resina, usando un pennello;

e) comprimere lo strato con un rullo per eliminare le bolle d’aria;

f) ripetere le fasi (d) ed (e) fino a ripristinare lo spessore rimosso;

g) dopo un’ora la resina è indurita; pitturare con resina paraffinata.


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20. AZIONE SISMICA SU TUBAZIONI IN PRFV

Il sisma esplica la sua azione lungo le tre direzioni nello spazio; ma solo due di esse (direzioni

verticale e parallela alla linea) hanno effetti pratici.

Azione Verticale

L’azione del sisma si manifesta con un aumento del valore della accelerazione di gravità, che

significa un carico maggiore del terreno sulla tubazione ed un’azione di taglio sul tubo.

Azione Parallela

Il movimento del terreno lungo la tubazione determina, a causa dell’attrito con il terreno, lo

scorrimento dei giunti se essi sono a bicchiere con doppio O-ring, oppure una sollecitazione

assiale se i giunti sono a bicchiere con doppio O-ring e cavetto antisfilante.

L’azione sismica lungo la direzione perpendicolare alla tubazione e parallela al terreno è

trascurabile.

Calcolo dell’accelerazione sismica

Le accelerazioni verticale ed orizzontale, dovute al sisma, si calcolano come segue:

av = m C I g

ah = R C I g

dove :

- av = accelerazione verticale, m/s2

- ah = accelerazione orizzontale, m/s2 - m = coefficiente adimensionale, di solito m=2 - C = coefficiente di intensità sismica, C=(S-2)/100 - I = coefficiente di protezione sismica, di solito I=1.2 - R = coefficiente di risposta della struttura

- g = accelerazione di gravità, g=9.81 m/s2

- S = grado sismico (S>=2), di solito S=9

R (coefficiente di risposta) si assume come una funzione del periodo fondamentale To della

struttura, per oscillazioni lungo la direzione considerata:

per To > 0,8 s R = 0.862 / To0.667

per To <= 0.8 s R = 1

In caso di incertezza di To si assume R=1 (massimo valore).

Le accelerazioni verticale ed orizzontale, dovute al sisma, sono:


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av = 2 * (9 - 2) / 100 * 1.2 * g = 0.17 g = 1.65 m/s

2

ah = 1 * (9 - 2) / 100 * 1.2 * g = 0.084 g = 0.82 m/s

2

L’accelerazione durante l’evento sismico è:

Azione Verticale

av + g = 1.17 g = 11.5 m/s2

Azione Orizzontale

ah = 0.08 g = 0.82 m/s2

Verifica all’implosione della tubazione durante il sisma

L’azione verticale aumenta i pesi del terreno e dei carichi dinamici operanti sulla tubazione.

Questa condizione determina una riduzione del fattore di sicurezza all’implosione.

L’implosione è verificata alla profondità prevista in progetto mediante le seguenti formule

(AWWA Manual M45, I° ediz. 1996):

qa = (1/FS)(32 Rw B’ E’ S)1/2 (vedi 11.3)

q RWD

WD

a ggex W

C L v= +

+ qex = carichi esterni, N/mm2

qa / qex ≥ 1

20.1.1 Deformazione sismica del terreno

Per calcolare l’azione sismica lungo la direzione parallela alla tubazione occorre considerare la

deformazione del terreno durante il sisma:

( ) ( )ε πg g h sT a v= / 2

dove:

Tg = periodo dell’onda sismica, s

ah = accelerazione orizzontale, m/s2

vs = velocità di propagazione dell’onda sismica, m/s

20.1.2 Deformazione assiale del tubo

Il giunto a bicchiere con doppio O-ring e antisfilante trasmette gli sforzi assiali e consente la

rotazione tra una barra di tubo e la successiva.


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Si deve determinare la deformazione assiale dovuta al sisma, aggiungere la deformazione

della pressione operativa e verificare che le deformazione totale sia inferiore al valore

ammisibile

Il giunto a bicchiere con doppio O-ring non trasmette gli sforzi assiali ma consente la rotazione

tra una barra di tubo e la successiva.

Si deve determinare la deformazione assiale dovuta al sisma e verificare che lo scorrimento

del giunto non porti alla fuoriuscita del maschio dal bicchiere.

Nota

Questo manuale è per tecnici che hanno una preparazione adeguata alla comune pratica industriale e

alle usuali condizioni operative degli impianti. Tutte le informazioni contenute sono corrette al momento

dell’emissione del documento. Variazioni di prodotto o sistema, descritti in questo documento, possono

essere apportate senza preavviso. Si declina ogni responsabilità sull’accuratezza del contenuto.

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