Adeguamento sismico di serbatoi sopraelevati in cemento armato: metodologie di analisi e verifica

Abstract

La presenza di serbatoi sospesi a traliccio in cemento armato è comune a quasi tutte le reti di distribuzione idrica italiane poste in zone pianeggianti o con rilievi relativamente bassi. Queste strutture, perlopiù edificate entro la fine degli anni ’70, risultano frequentemente superate per quanto riguarda la loro efficienza idraulica, a causa della loro limitata capacità idrica non più in grado di soddisfare i sempre crescenti fabbisogni urbani. Negli ultimi decenni l’impiego di serbatoi interrati è risultato economicamente più vantaggioso anche a causa dei sempre crescenti costi di costruzione e numerosi serbatoi sopraelevati sono stati posti fuori servizio. Frequentemente serbatoi sopraelevati costruiti negli anni ’60 e ’70 si trovano oggi in zone densamente urbanizzate e benché in disuso, la loro demolizione potrebbe risultare economicamente meno conveniente che un adeguamento ed un ripristino della loro originale capacità statica. La significativa presenza di queste strutture all’interno del territorio nazionale ed il forte stato di degrado in cui frequentemente versano a causa dell’effetto degli agenti atmosferici e della scarsa manutenzione a cui sono sottoposte, portano numerosi professionisti a doverne verificare la capacità nei confronti sia delle azioni gravitazionali che di quelle laterali, quali quelle indotte dal sisma. Nasce quindi l’esigenza della definizione di una metodologia di analisi e di verifica, in particolare nei confronti delle azioni sismiche, per i serbatoi sospesi esistenti, i quali non sono del tutto assimilabili a comuni telai in cemento armato e frequentemente sono stati progettati nei soli confronti delle azioni verticali ponendo particolare attenzione all’ottimizzazione nell’impiego dei materiali. 
Gli attuali riferimenti normativi nazionali non presentano prescrizioni specifiche per la valutazione dei serbatoi sospesi ed in particolare per quelli esistenti in presenza di azioni sismiche. A livello di norme europee in EN 1998-4 (CEN, 2006), specifiche per i serbatoi, si propongono alcuni criteri validi unicamente per le strutture di nuova costruzione. La particolare configurazione geometrica e la forte irregolarità nella distribuzione delle masse lungo l’altezza di queste strutture determinano una singolarità della loro risposta strutturale nei confronti delle azioni orizzontali che ne giustifica uno studio più approfondito e specifico.
Le metodologie di verifica previste dalle Norme Tecniche per le Costruzioni 2008 per gli edifici esistenti in cemento armato sono applicate per la valutazione della risposta sismica di due serbatoi sospesi con struttura di supporto a traliccio in CA. La verifica delle strutture di supporto è condotta considerando due condizioni di riempimento dei serbatoi: a pieno carico e a vuoto. L’azione sismica è assunta di intensità variabile e relativa a tipologie stratigrafiche differenti allo scopo di valutare la vulnerabilità delle strutture indipendentemente dalla reale collocazione sul territorio nazionale.
La verifica delle strutture è condotta mediante diverse metodologie di analisi e verifica di complessità crescente, da modelli analitici a analisi statiche non lineari nel materiale e nella geometria, concentrando l’attenzione nella modellazione dell’interazione dinamica del fluido con la struttura.
Si vuole colmare la mancanza di indicazioni specifiche per la verifica di questa tipologia strutturale, largamente diffusa su scala nazionale, e identificarne le maggiori criticità relative alla loro risposta in campo non lineare al fine di definire strategie di rinforzo mirate.