Descrizione
In questo modello viene rappresentata in modo semplificato la struttura portante di un serbatoio a terra con un diametro di 3 metri. Questo è composto da due camere lunghe 8 m, collegate al centro da uno spazio dedicato alla manutenzione e all’installazione. A questo spazio è collegato un pozzetto di accesso che raggiunge la superficie del terreno. La sommità del terreno si trova a due metri sopra il contenitore.
Il serbatoio è costituito da plastica rinforzata con fibra di vetro e profili in acciaio inossidabile. Questi materiali sono stati modellati tramite un comportamento plastico ortotropo oppure plastico isotropo.
Imbottitura
Per la fondazione sono state assunte molle superficiali semplificate e costanti sulla metà superiore e inferiore del contenitore. Il calcolo è stato effettuato secondo il metodo modificato del coefficiente di sottofondo a due parametri secondo Pasternak. La profondità di influenza è stata decisa a 2,4 m. Sul lato superiore lo spessore dell'imbottitura è stato stabilito in base alla copertura (2 m). Inoltre, qui è stata effettuata una riduzione della rigidità della molla del 50%. Ciò è dovuto agli effetti di un supporto non adeguato, causato dalla vicinanza alla superficie del terreno e da una compattazione incompleta durante l’installazione. L’immagine seguente mostra la distribuzione dei coefficienti della fondazione elastica nella direzione z, insieme alla finestra di dialogo per l’inserimento dei parametri della fondazione applicati alla metà inferiore.
Ulteriori informazioni sulla modellazione delle interazioni terreno-struttura sono riportate nella seguente voce del manuale. Qui sono inoltre illustrate procedure più dettagliate per la determinazione dell'interazione tra struttura e terreno.
Pressione del terreno
La pressione del terreno esercitata sul serbatoio deriva dal peso del terreno circostante e aumenta con la profondità. La distribuzione può essere considerata come lineare, iniziando con assenza di carico al livello del terreno. L'applicazione è stata effettuata nelle tre direzioni principali globali sulle pareti esterne del serbatoio. L'immagine seguente illustra l'applicazione del carico del peso proprio del terreno.
Riempimento
Le due camere del serbatoio sono state caricate indipendentemente con la pressione idrostatica derivante dal riempimento del liquido. Questa deriva dal peso del liquido e dall'altezza di riempimento, aumentando linearmente con la profondità e agisce perpendicolarmente alla parete del serbatoio.
Ulteriori informazioni sulla pressione idrostatica su strutture di serbatoi possono essere trovate nel seguente articolo tecnico:
Galleggiamento
Galleggiamento da falda acquifera
In questo caso si presume che il serbatoio si trovi temporaneamente per metà nella falda acquifera. Il carico totale da galleggiamento risulta, secondo il principio di Archimede, dalla massa dell'acqua spostata. La sua azione è diretta contro l'accelerazione gravitazionale. La forza risultante agisce quindi nel nostro modello nella direzione negativa della z. Inoltre, qui si verifica una distribuzione del carico sulla superficie proiettata e si parte da un carico crescente linearmente in Z. Ciò dovrebbe portare, per maggiore sicurezza, a una sovrastima del carico e a un'aumentata ovalizzazione del serbatoio. La formula seguente mostra il carico superficiale determinato per queste ipotesi sotto distribuzione costante. L'input è rappresentato nell'immagine sottostante.
Variazione della pressione del terreno da falda acquifera
A causa della variazione temporanea del livello della falda, cambia anche il carico che deriva dal terreno locale. La formula seguente mostra come questa variazione di carico è determinata. L'immagine successiva mostra la distribuzione del carico associato e le variazioni lungo la profondità.
Ottimizzazione
Nell'illustrazione seguente sono mostrati le impostazioni di ottimizzazione e le relative dimensioni parametrizzate della struttura portante, che sono state selezionate per l'ottimizzazione. Cliccando "OK e calcola tutto" è possibile calcolare le mutazioni di ottimizzazione.
Note conclusive
Interazione terreno-struttura
Per una modellazione realistica dell'interazione tra struttura e terreno circostante sarebbe necessario l'approccio del terreno come un volume 3D e un comportamento del materiale non lineare. Ulteriori informazioni sono disponibili nel manuale dell'add-on Analisi geotecnica ai seguenti link:
- Manuali online di RFEM 6 | Analisi geotecnica | Materiali del tipo Suolo
- Manuali online RFEM 6 | Analisi geotecnica | Tipo di modellazione del terreno | 3D | Metodo agli elementi finiti
Stabilità/instabilità
In questo articolo è stato omesso l'introduzione di imperfezioni e la verifica contro il fallimento di stabilità. Tuttavia, la verifica tramite il metodo GMNIA sarebbe qui possibile senza problemi in basei ai materiali non lineari già impostati. Ulteriori informazioni sono disponibili nel seguente articolo tecnico e webinar: