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Author Topic: Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica  (Read 14453 times)

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Offline Bruno Palmero

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Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« on: 02 December , 2012, 16:27:51 PM »
Buongiorno a tutti,
sono un nuovo utente del forum, ingegnere civile laureato al Politecnico di Torino e abilitato alla professione da poco meno di un anno. Vorrei innanzitutto fare i miei complimenti: è da un po' di tempo che seguo il forum e devo dire che le informazioni qui reperite sono state utili in molte occasioni diverse.

Ho deciso di scrivere questo mio primo topic (uscendo dal lurk) per chiedere alcuni ragguagli sul dimensionamento e sulle verifiche statiche di una condotta in pressione interrata per un piccolo impianto idroelettrico da realizzarsi in montagna, in aiuto ad un collega ingegnere.

Nel caso in esame la geometria del problema è fissata (intesa come stazione di partenza, stazione di arrivo e profilo longitudinale). Ho effettuato il dimensionamento idraulico andandomi a calcolare le perdite di carico per diversi diametri, andando a trovare la sovrapressione indotta dal colpo d'ariete con la formula di Allievi-Michod. A questo punto ho proceduto alla verifica della tubatura della condotta (da realizzarsi in acciaio).

Per la verifica dello spessore ho adottato tre formule (le prime due dal volume Impianti Idroelettrici di Evangelisti):
- formula di Mariotte (per rapporti spessore/raggio medio inferiore a 1/25);
- formula per tubi grossi (per rapporti spessore/raggio medio superiore a 1/25);
- formula UNI 1285-68 (campo di applicabilità funzione del rapporto fra diametro esterno ed interno e pressione agente inferiore ad un valore dato dalla norma).

Ho adottato il valore maggiore fra le tre aumentandolo di alcuni millimetri per tenere conto dell'abrasione prodotta dall'acqua (il problema dell'aggressione da parte del terreno non è considerato perchè le condotte verranno rivestite).

Il primo problema è relativo al tipo di acciaio: ho trovato alcuni valori (vecchi manuali come Impianti Idroelettrici di Evangelisti) in cui si fissa il valore della sigma ammissibile pari a 1000 kg/cmq. Appurato che il libro è datato ho provato a cercare in internet e ho trovato la norma UNI EN 10224 che fissa tre valori della resistenza dell'acciaio, ovvero L235-L275-L355 che somigliano molto agli S235-S275-S355 che si impiegano per le carpenterie metalliche. A questo punto pongo la prima domanda: devo applicare l'eurocodice 3 (in particolare parte 4-3) per la verifica delle condotte andando ad applicare gli stati limite anche all'idraulica?  :muro:
Il problema è appunto relativo alla scelta dei coefficienti di sicurezza: se scelgo di eseguire l'analisi con le tensioni ammissibili ho bisogno di un coefficiente di sicurezza totale sulla resistenza del materiale, ma se scelgo gli stati limite devo preoccuparmi di capire le combinazioni da eseguire (quali? quelle delle NTC?) e trovare i mille mila coefficienti moltiplicativi da applicare ad azioni e resistenze  :pazzo:

( ... io propenderei per la prima scelta... )

Il secondo problema è invece relativo alle verifiche statiche. Ho sotto mano un manuale relativo agli acquedotti (Acquedotti, Da Deppo - Datei) che mi è stato molto utile nel corso di Infrastrutture Idrauliche. Nel particolare si dice che il problema di verifica dipende dalla classificazione della rigidezza del tubo rispetto al terreno: impiegando la relazione n=Et / E * (r/s)^3 (Et modulo del terreno, E modulo di Young dell'acciaio, r raggio medio, s spessore) vado a trovare un indice (n) che classifica il tubo dicendo se è flessibile o rigido. Una volta che si è capito il tipo (con le dovute cautele visto che Et non è così banale) si vanno ad effettuare le verifiche in base alla trincea (larga o stretta) in funzione della UNI 7517 (anche se è per tubi in fibro-cemento) applicando il sovraccarico del terreno di ricoprimento e di un eventuale carico concentrato / ripartito con la teoria di Boussinesq.

Ho trovato questo documento >> http://www.unisa.it/uploads/4474/calcolo_statico_delle_tubazioni_[modalità_compatibilità].pdf << che sembra ben fatto (gli stati limite non vengono nemmeno accennati). Avete qualche idea in merito alle verifiche da effettuarsi nei confronti delle spinte delle terre?

Mi sto complicando la vita inutilmente?  :mmm:

Ringraziando anticipatamente i valorosi per le risposte  :piacere:
e
scusandomi per la lunghezza del post  :bluto:

Saluti
BP
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cit. Il Santo (film 1997) Mi chiamo August Cristopher, porto il nome di Sant’Agostino, autore della mia frase preferita: “Signore dammi la castità e la costanza…ma non darmele adesso!!”.

cit. Rambo3ITA "Dobbiamo credere, perché la realtà di 4000 anni di storia documentata ce lo dimostra, che uscire dal buio è possibile e sicuro. Teniamo duro, perché domani è un giorno in meno che resta al buio"

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Offline pasquale

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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #1 on: 02 December , 2012, 23:59:40 PM »
prima di tutto benvenuto !
per la verifica strutturale della tubazione credo che devi per forza utilizzare le NTC 2008 oppure l'EC3;
per quanto riguarda l'interazione tubazione terreno ti cercherò alcuni links a documenti che postai in un altro forum, non posso nominarlo perché so che Gilean si arrabbia  (anche se anche lui è iscritto a quel forum ...)
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Offline Bruno Palmero

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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #2 on: 03 December , 2012, 08:31:24 AM »
Ciao,
ricambio il saluto  :oook:. Aggiungo una cosa a quanto scritto ieri: domenica pomeriggio ho dato un'occhio all'eurocodice 3 parte 4-3 (la versione UK perchè l'italiana non ce l'ho) e ho trovato che in effetti il calcolo delle tensioni sull'acciaio viene fatto proprio con gli stati limite.

Diciamo che essendo in zona sismica 4 potrei scegliere le tensioni ammissibili.

Grazie per l'aiuto

Saluti
BP
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Offline Gilean

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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #3 on: 03 December , 2012, 11:22:26 AM »
Quote from: pasquale on 02 December , 2012, 23:59:40 PM
prima di tutto benvenuto !
per la verifica strutturale della tubazione credo che devi per forza utilizzare le NTC 2008 oppure l'EC3;
per quanto riguarda l'interazione tubazione terreno ti cercherò alcuni links a documenti che postai in un altro forum, non posso nominarlo perché so che Gilean si arrabbia  (anche se anche lui è iscritto a quel forum ...)

Ne stiamo discutendo nel forum staff anche di questo.

Personalmente Pasquale ritengo che i link ad altri forum vanno benissimo, finchè si rimane a discutere in questo forum e contribuiscono ai dubbi del collega. Non vanno bene i link che dirottano le discussioni su altri forum, visto che questo ritengo vada benissimo. Ma ripeto è una mia opinione, aspetto di vedere cosa ne pensino gli altri mods.
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Il calcolo è come la pelle delle @@, lo tiri dove vuoi tu.
Esempio di programmazione a Loop:
L'enunciato che segue è falso
L'enunciato precedente è vero.
Quote from: Cris on 21 April , 2010, 01:00:48 AM
Nonostante la consapevolezza dei rischi che si corrono dopo aver visto le prestazioni da 3° dan

Offline TNA

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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #4 on: 06 December , 2012, 17:11:44 PM »
Essendo un impianto idroelettrico presumo che la pendenza del tracciato della condotta sia notevole, oppure no?
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“niente al mondo è più importante dell’Educazione: l’insegnamento di una persona virtuosa può influenzare molti:ciò che è stato compreso da una generazione può essere trasmesso alle successive”. Jigoro Kano

Offline Bruno Palmero

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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #5 on: 08 December , 2012, 11:06:07 AM »
Quote from: TNA on 06 December , 2012, 17:11:44 PM
Essendo un impianto idroelettrico presumo che la pendenza del tracciato della condotta sia notevole, oppure no?

Si, anche se in realtà nel caso in esame non ha molta importanza: in effetti il calcolo della pressione massima viene fatto in condizioni statiche (la differenza di quota fra la vasca di carico e la turbina) e non nel caso dinamico con le perdite di carico.

L'unica parte in cui interviene l'effettiva lunghezza della condotta (proiezione orizzontale e verticale sommate "vettorialmente") è nel colpo d'ariete (che va sommato alla pressione statica di cui sopra). Nel caso in esame ho usato la formula di Allievi-Michaud (e non Michod come ho scritto erroneamente): sul volume di Evangelisti viene riportata una formulazione che fa uso della formula di cui sopra ma per condotte composte da tratti con spessori e diametri differenti.

Per gli altri problemi: in questi giorni sto proseguendo nell'applicazione del documento in formato pdf che ho allegato nel mio primo post del 03/12/12. La parte più complicata, che secondo me non è trattato nel pdf, è relativa all'effetto poisson e alle deformazioni di origine termica (ho aperto un post apposito nella sezione strutture) che vanno combinate con le altre tensioni trovate (spero di non essere cascato nel cross posting, non ricordo se è vietato... :mmm:).

Per quanto riguarda il tipo di tubi (L235-... oppure S235-...) si può fare utile riferimento alla norma UNI EN 10224 (75€) che in effetti cita il tipo di acciaio con lettera L per diametri e spessori normalizzati.

http://www.castellanmariaspa.it/tabelle/EN_10224.pdf (è solo un estratto, sorry...)

Nella norma viene fornita una tabellina con la tensione Rm di rottura e quella Reh di snervamento a cui andranno applicati i coefficienti di sicurezza. Devo ancora leggere come ci si comporta con i tubi saldati, calandrati, etc... Per chi volesse c'è anche la vecchia norma UNI 6363/84 (si può trovare sui CD UNIEDIL strutture che alcuni ordini hanno) sostituita appunto dalla 10224.

In attesa di ulteriori sviluppi

Saluti a tutti e buon week end
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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #6 on: 08 December , 2012, 18:29:16 PM »
solo per farti sapere che ho visto il libro di Giangreco /Teoria e TdC vol 3) che ha due paragrafi sul problema del tubo spesso (--> da formula di Mariotte si passa a formule di Lamé) e poi tratta il problema della cerchiatura a caldo; si tratta quindi di problema visto come di deformazione piana per cui il coefficiente di Poisson c'entra solamente nel calcolo della dilatazione radiale del tubo
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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #7 on: 09 December , 2012, 11:34:17 AM »
Quote from: pasquale on 08 December , 2012, 18:29:16 PM
solo per farti sapere che ho visto il libro di Giangreco /Teoria e TdC vol 3) che ha due paragrafi sul problema del tubo spesso (--> da formula di Mariotte si passa a formule di Lamé) e poi tratta il problema della cerchiatura a caldo; si tratta quindi di problema visto come di deformazione piana per cui il coefficiente di Poisson c'entra solamente nel calcolo della dilatazione radiale del tubo

Ciao,
quindi intendi che non dovrei combinare la tensione dell'effetto poisson con le altre (origine termica e pressioni varie) mediante la formula di Von Mises?

Grazie ancora per la cortesia

Saluti
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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #8 on: 10 December , 2012, 10:00:01 AM »
Bruno Palmero scrive:
Quote
Mi sto complicando la vita inutilmente?  :mmm:

Si.
Prendere il trattato: Costruzioni Idrauliche di Filippo Arredi, Ediz. UTET e leggere il corposo (ben 107 pagine) Capitolo VI del Vol. 2.
C'è tutto e di più sulla statica delle tubazioni.
Questo trattato è reperibile nella biblioteca di qualsiasi facoltà di ingegneria.

Saluti
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Offline Bruno Palmero

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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #9 on: 10 December , 2012, 10:06:47 AM »
Grazie mille. Credo di averli visti anche in ufficio da un collega. Quattro bei libroni con copertina blu.  :ook:

Grazie ancora
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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #10 on: 24 April , 2013, 23:16:24 PM »
Ciao.

Quale PN hai adottato?

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Offline Bruno Palmero

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Re:Dimensionamento e verifiche statiche condotta idraulica
« Reply #11 on: 25 April , 2013, 15:14:37 PM »
Buongiorno,
ora come ora non ricordo il valore adottato per il calcolo. Il progetto è in fase di fermo quindi ho lasciato i ricordi chiusi in una cartelletta blu sepolta da qualche parte in ufficio... In questo periodo mi sto "ammazzando" sulle verifiche di murature esistenti (un altro pasticcio!).

Ricordo che il valore era abbastanza alto a causa della sovrappressione indotta dal colpo d'ariete ma soprattutto del carico di collaudo. In effetti ho trovato una norma UNI in cui si diceva che il carico di collaudo doveva essere uno virgola qualcosa volte il carico massimo previsto (forse la EN 10224), ad esclusione del caso in cui viene effettuato un collaudo con controllo elettromagnetico della condotta.

Appena vado in ufficio cerco di dare un occhio (magari, per iniziare, di trovare la cartella sepolta sotto la carta / tonnellate di byte).

Saluti
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