Serbatoi in zona sismica: confronto fra modelli per la valutazione delle sollecitazioni e criteri di verifica

L'ingente diffusione di impianti industriali, chimici ed energetici a partire dal ventesimo secolo ha evidenziato nel tempo la necessità  di valutarne il livello di sicurezza nei confronti di un evento sismico. Non poche infatti sono state le catastrofi legate al collasso di impianti industriali a causa di terremoti, con ingenti conseguenze economiche ed ambientali, alla luce anche dell'elevata tossicità  ed infiammabilità  delle sostanze generalmente stoccate. Nel secolo scorso, sono quindi stati numerosi gli studi sul comportamento dinamico di serbatoi, siano essi in acciaio o in cemento armato, in particolar modo per quelli pi๠diffusi a geometria cilindrica. Un'analisi dinamica rigorosa non puಠprescindere dallo studio di aspetti complessi quali per esempio il moto del fluido contenuto, la deformazione delle pareti o l'interazione con il suolo sottostante: si tratta quindi di individuare e risolvere contributi talvolta di notevole complicazione analitica e computazionale. Sebbene le soluzioni degli aspetti pi๠semplici siano note da diversi anni, il progresso nella trattazione di quelli pi๠complessi continua fino ad oggi. Molti studi sono infatti in continua pubblicazione, fornendo procedimenti nuovi, pi๠o meno approssimati, validi per specifiche situazioni di progetto. Nel caso pi๠generale possibile, le principali normative internazionali fanno riferimento agli studi di Haroun, Veletsos e Yang, schematizzando la risposta dinamica di un serbatoio cilindrico soggetto ad un accelerazione al suolo con la somma di tre contributi: convettivo, rigido impulsivo ed impulsivo di deformazione. Il primo contributo ਠdovuto al moto oscillatorio (†œsloshing†�) del liquido, che in prossimità  del pelo libero non trasla rigidamente con il serbatoio ma tende a spostarsi verticalmente, generando onde di tipo convettivo. Le componenti impulsive rappresentano invece l'azione della massa di liquido che si muove solidalmente con le pareti del serbatoio, incrementando la massa inerziale della struttura (la presenza di due diverse componenti ਠnecessaria per considerare nella trattazione la deformabilità  delle pareti). Se il calcolo delle prime due componenti risulta analiticamente piuttosto agevole, ciಠnon vale per la componente di deformazione, per il cui calcolo bisogna procedere iterativamente e mediante l'ausilio di un codice ad elementi finiti. La presenza di terreni poco rigidi puಠinoltre influire notevolmente sulla dinamica del sistema serbatoio-liquido, complicando ulteriormente il tutto. Lo stesso dicasi per il collegamento con la fondazione, a cui talvolta, per semplicità  di realizzazione, i serbatoi non vengono perfettamente ancorati. Lo scopo del seguente lavoro ਠpertanto quello di analizzare gli approcci, i modelli e le formulazioni proposte in letteratura, evidenziarne punti di contatto ed eventuali discrepanze, e individuare poi possibili semplificazioni in grado di cogliere con buona approssimazione la fisica del problema, pur con un onere computazionale ridotto. Una volta delineate le linee guida per la risoluzione della risposta di serbatoi in zona sismica, e quindi individuate le sollecitazioni agenti a seguito di un generico input, vengono analizzati i diversi criteri di progetto e verifica delle varie componenti.