Effetti dell’azione sismica sui serbatoi cilindrici

La progettazione sismica di serbatoi contenenti liquidi si deve basare sulla conoscenza delle forze idrodinamiche che il fluido esercita sulla parete.
Una valutazione accurata di queste forze richiede una corretta modellazione e analisi dinamica del sistema liquido-serbatoio, che rappresenta un problema di difficile soluzione; tuttavia la possibilità di utilizzare modelli meccanici ha portato una considerevole semplificazione.
I modelli meccanici convertono il sistema liquido-serbatoio in un sistema equivalente composto da masse e molle.
Utilizzando questo tipo di approccio, nell’analisi vengono impiegati numerosi altri parametri, quali:
− la distribuzione delle pressioni sulla parete del serbatoio dovuta all’eccitazione sismica;
− il periodo di oscillazione del serbatoio;
− gli effetti dell’interazione fra suolo e struttura;
− l’altezza massima dell’onda di slosh.
Un modello meccanico essenzialmente sostituisce il sistema liquido-serbatoio con uno massa-molla, che semplifica notevolmente la valutazione delle forze idrodinamiche.
In questi modelli la massa di fluido che si muove all’interno del serbatoio viene distinta in due componenti: una che si muove all’unisono con il serbatoio (componente impulsiva), l’altra che segue il moto di slosh (componente convettiva).
I modelli meccanici sono stati sviluppati inizialmente per serbatoi rigidi; Housner (1963) fu il primo a proporre un modello per schematizzare il comportamento di serbatoi rigidi circolari e rettangolari.
Nel 1978 Wozniak e Mitchell hanno generalizzato il modello di Housner ai serbatoi snelli .
Successivamente Haroun e Housner nel 1981 e Veletsos nel 1984 hanno sviluppato modelli per i serbatoi flessibili.
Una semplificazione al modello di serbatoio flessibile di Veletsos è infine stata proposta nel 2000 da Malhotra.
Le normative hanno in genere ripreso i modelli meccanici sviluppati per tradurli in indicazioni per l’analisi sismica dei serbatoi.
Le norme statunitensi, fra cui la API 650, utilizzano il modello di Housner del 1963 con le modifiche apportate da Wozniak e Mitchell nel 1978.
Le NZSEE guidelines (Nuova Zelanda) utilizzano per i serbatoi flessibili il modello di Housner del 1981.
L’Eurocodice 8 indica il modello meccanico di Veletsos e Yang del 1977 come procedura accettabile per l’analisi di serbatoi rigidi circolari.
Per quanto riguarda invece i serbatoi flessibili, sono presentati i modelli di Veletsos (1984), Haroun e Housner (1981), insieme alla procedura di Malhotra (2000).